Programação

sexta-feira, 13 de outubro de 2023

Redes de Comunicação 11ºano



Total 132 Tempos


Módulo 1 Comunicação de Dados 

1. Componentes de um sistema de comunicações

2. Sistemas Simplex, Half-Duplex e Full-Duplex

3. Transmissão de sinais analógicos e digitais

4. Técnicas de conversão analógico-digital

5. Modulação em Amplitude, Frequência e Fase

6. Grandezas e medidas

a. O Decibel

b. Largura de banda

c. Throughput

d. Bit rate

7. Técnicas de codificação

a. Non Return Zero

b. Return Zero

c. Diferenciais

8. Ligações síncronas e assíncronas

9. Técnicas de deteção e correção de erros em transmissões digitais

10. Técnicas de compressão de dados

a. Sem perca de informação

b. Com perca de informação 


 Módulo 2 Redes de Computadores 

1. Introdução às redes de computadores

        a. Redes de dados e suas implementações

        b. Noção e classificação de redes de computadores

2. Modelo geral de comunicação

        a. Abordagem dos modelos por camadas

        b. Origem, destino e pacotes de dados

3. O modelo OSI

        a. Objectivo do modelo

        b. Descrição das sete camadas do modelo

        c. Encapsulamento de dados

4. O modelo TCP/IP

        a. A importância do modelo

        b. Descrição das camadas do modelo

        c. Protocolos TCP/IP

        d. Comparação entre o modelo OSI e o modelo TCP/IP fg

5. Redes de computadores locais (LANs)

        a. Placas de rede

        b. Meio físicos de transmissão de dados

        c. Equipamentos usados em LANs: Repetidores, hubs, Bridges, Switches e Routers

        d. Noção de segmento numa LAN

6. Topologias de redes

        a. Bus, ring, dual ring, star, árvore, mesh, células wireless

7. Cablagem de redes

        a. Cabo STP, UTP, coaxial e fibra óptica

        b. Comunicações sem fios

        c. Especificações TIA/EIA

        d. Terminadores

        e. Testes de cabos 10/100BaseTX

8. Componentes da camada 1

        a  . Fichas, tomadas, cabos patch panels, transceivers, repetidores e hubs

9. Colisões e domínios de colisões

        a. Ambientes de partilha de meio físico

        b. Sinais numa colisão

        c. Acessos a meios partilhados

        d. Acesso ao meio como domínios de colisão

        e. Repetidores e domínios de colisão

        f. Hubs e domínios de colisão

        g. Noção de segmentação de domínios de colisões

 10. Camada 2 do modelo OSI

        a. Endereçamento MAC

        b. Constituição das frames

c. Controlo de acesso ao meio

d. Tecnologia Token Ring

e. Tecnologia FDDI

f. Tecnologias Ethernet e IEEE 802.3

g. Funções e operações de camada 2 das placas de rede, bridges e switchs

h. Segmentação do domínio de colisão através de bridges, switchs e routers

i. Detecção de avarias

11. Projecto de cablagem estruturada

a. Noções sobre planeamento do projecto

b. Instalação da cablagem (UTP)

c. Ligação dos cabos no Rack: patch panels e patch cables


Módulo 4 Desenvolvimento de Páginas Web Estáticas

 1. Construção base de páginas Web.

        a. Estrutura de páginas Web

        b. Etiquetas comuns em páginas Web.

        c. Hiperligações.

        d. Integração de imagens.

        e. Propriedades e formatação de páginas Web.

2. Utilização e formatação de tabelas.

3. Utilização de frames.e iframes

4. Utilização de formulários.

5. Conceitos de eventos e javascript aplicados a páginas Web.

6. Utilização de Cascading Style Sheets.

7. Publicação de sites e gestão de conteúdos


https://www.aevf.pt/images/ficheiros/ProgramasProfissional/i006718.pdf



REALIZAÇÃO  QUESTIONÁRIO


Módulo 1 - Comunicação de Dados 

https://pt.slideshare.net/Mmartins949/rc-mdulo-1

 Introdução aos Sistemas de Comunicação

https://www.youtube.com/watch?v=Sh4c_WcPm44

https://www.youtube.com/watch?v=_bFATlqUOHw


1. Componentes de um sistema de comunicações

Sistema de comunicação


Comunicação é o processo de transmissão (enviar, receber e processar) informações entre dois ou mais pessoas/dispositivos.

Dados: Maça; Comer; Saúde; bem; dia
Informação: Comer uma maça por dia faz bem à saúde
 
Sistema de comunicação é um conjunto de elementos (dispositivos) que trabalham juntos para estabelecer uma comunicação entre origem e o destino.


Exemplos de sistemas de comunicação:
                  - uma conversa entre 2 pessoas
                   - comunicação entre computadores
                   - Emissão Televisão
                   - Rádio
                   - ligação telefónica
                   - videoconferência

 Para que qualquer sistema de comunicação funcione são necessários componentes básicos:

  • EMISSOR -- CANAL --  RECEPTOR 

  • Mensagem  e   protocolos






1. Mensagem - É a informação (texto, imagem, áudio, vídeo) a ser transmitida.

2. Transmissor/Emissor - É o dispositivo que envia a mensagem de dados.
Pode ser um computador, um telefone, uma câmara de vídeo e assim por diante.

3. Meio (Canal)- É o meio físico por onde viaja uma mensagem originada e dirigida ao receptor.

4. Receptor - É o dispositivo que recebe a mensagem.
Pode ser um computador, um telefone, uma câmara de vídeo e assim por diante.

5. Protocolo - É um conjunto de regras que governam a comunicação de dados.


Um sistema de comunicação digital simples é formado pelos cinco elementos:

 
» Fonte da informação– gera a informação (dados) a transmitir

» Transmissor/Emissor – converte os dados em sinais adequados ao sistema de transmissão

» Sistema de transmissão (canal) – O caminho físico entre o transmissor e o receptor é conhecido como canal de comunicação e transporta os dados sob a forma de sinais

» Receptor – converte os sinais em dados

» Destinatário – consome os dados

   







  Direção de comunicação ou direção do fluxo de dados 

 (SIMPLEX, HALF-DUPLEX,  FULL_DUPLEX )

https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=x9XDX5KegP4

https://pt.slideshare.net/YohanaAlves/simplex-halfduplex-e-fullduplex-79397599


 Uma comunicação entre dois dispositivos pode acontecer de três maneiras diferentes:

SIMPLEX, HALF-DUPLEX e FULL_DUPLEX


SIMPLEX
comunicação num único sentido (Emissor --> Receptor)


Televisão e Rádio




DUPLEX:      HALF-DUPLEX   ou       FULL-DUPLEX


um sistema de comunicação duplex é um sistema ponto a ponto de dois dispositivos que podem se comunicar entre si em ambas as direções.



em que 

HALF-DUPLEX  - comunicação bidirecional, mas não em simultâneo


                                                           

Exemplos:                                  Walkie-Talkie




 Os antigos hubs de rede funcionam em modo half-duplex para evitar colisões





Alguns Access Point podem ser definidos para funcionarem ou no modo half-duplex ou full-duplex


FULL_DUPLEX  - comunicação bidirecional  em simultâneo

 
Exemplos:                                         Switches  






 Transmissão síncrona e assíncrona

Dois métodos de comunicação de dados em sistemas de telecomunicações e redes de computadores são a transmissão síncrona e assíncrona

A principal diferença entre transmissão síncrona e assíncrona está na forma como os dados são temporizados e agrupados. A escolha entre os dois métodos depende das necessidades da aplicação e das características da transmissão de dados.


Transmissão síncrona: 

A comunicação síncrona exige a transmissão de dados em tempo real e onde é necessária haver sincronização, como em sistemas de telecomunicações

Redes de Fibra Óptica: Em redes de fibra óptica de alta velocidade, os dados são frequentemente transmitidos de maneira síncrona

Videoconferência de Alta Qualidade: Em videoconferências que exigem qualidade de imagem e som, a transmissão síncrona é comumente usada para garantir que o áudio e o vídeo permaneçam sincronizados durante a transmissão.

Transmissão de Dados em Redes de Telecomunicações: Em redes de telecomunicações, como redes celulares, os dados são frequentemente transmitidos de forma síncrona para garantir a integridade dos sinais e a coordenação entre os dispositivos.

Transmissão assíncrona: 
A comunicação assíncrona envolve a troca de dados sem a necessidade de resposta imediata ou de sincronização, como o emailfórunsgithub ou a comunicação serial de curta distância em dispositivos eletrónicos ( módulos GPS, dispositivos Bluetoothleitores de código de barrassensores ...)

  
Meios (canais) de comunicação
Os sistemas de transmissão utilizam meios de transmissão para o envio das informações

Estes meios podem ser de dois tipos: 
            meios físicos: cabo coaxial e cabos de par entrançado e cabo de fibra óptica;
            meios não-físicos:  o espaço livre. 

A transmissão de informação pode ser efetuada através de fios cabos e por ondas eletromagnéticas tais como: 




A transmissão de dados também pode ser feita por cabos de fibra óptica, que utilizam variações de luz como sinal, o que permite a transmissão da informação a altas velocidades.





 SINAIS ANALÓGICOS e DIGITAIS


Os sistemas de comunicação ou telecomunicação podem ser classificados como analógicos ou digitais
  • Sistemas analógicos: são aqueles que conservam a forma dos sinais desde a fonte ao destino.

  • Sistemas digitais: são aqueles em que a forma do sinal transmitido é diferente do sinal original. Neste sistema, as formas dos sinais são convertidos para um sistema binário antes de serem transmitidos.

https://www.citisystems.com.br/pwm/





sinais analógicos podem ser convertidos em sinais digitais e vice-versa





História das telecomunicações



SINAIS ANALÓGICOS e SINAIS DIGITAIS

Um Sinal analógico é um tipo de sinal contínuo, que varia em função do tempo

Um sinal analógico é uma onda contínua denotada por uma onda onda sinusoidal ou senoidal (ilustrada abaixo) e pode variar na intensidade do sinal (amplitude) ou frequência (ondas por unidade de tempo). 

valor da amplitude da onda senoidal pode ser visto como os valor superior inferior da onda (eixo vertical);
enquanto o valor da frequência é medido no comprimento físico da onda senoidal da esquerda para a direita (eixo horizontal).

Frequência da onda sinusoidal

Amplitude (VFrequência (Hz)
 

Existem três características básicas de uma onda sinusoidal: frequência, período e comprimento de onda.  
A frequência de uma onda sinusoidal é o número de ciclos completos que ocorrem durante um segundo e é medida em Hertz
A onda sinusoidal da figura 4(a) tem cinco ciclos completos ocorridos durante 1 segundo; a sua frequência é, portanto, de 5 Hertz (Hz).

O período é o tempo que uma onda sinusoidal demora a completar um ciclo completo.  

O comprimento de onda mede a distância exata entre o início e o fim de um ciclo de uma onda sinusoidal AC. 
O comprimento de onda é uma medida muito importante na electrónica avançada...  


Sistemas analógicos:



O som da voz humana é analógico, pois as ondas sonoras são contínuas, assim como a nossa visão, pois vemos várias formas e cores de forma contínua devido às ondas de luz, o que ouvimos (audição).
- Primeiros sistemas de telefone eram analógicos, Relógio de ponteiros, sensores temperatura, cronómetro, etc.

Comunicação analógica é o processo de transmissão (envio, recepção e processamento) de informações, incluindo imagem, voz e vídeo, usando sinais contínuos ou sinais analógicos.
- o sinal analógico é transmitido pelas antenas formato de espinha de peixe
- Transição de sistemas analógicos para sistemas digitais iniciou-se por volta 


 Sinal Digital  

Sinal digital é um sinal discreto 
Um sinal digital assume apenas 2 valores para representar um determinado evento ( 0 ou 1) 


sinal digital


Exemplos de sinais Digitais: Sensores de Presença (deteta ou não deteta); Botões (ligado ou desligado)

 A nomenclatura utilizada para os sinais digitais é o BIT  BInary DigiT

Cada bit pode ter apenas dois valores possíveis: zero(0) ou um (1)
Um sinal composto por oito Bits é chamado de byte.




Vantagens sinal digital
– Integração da tecnologia digital em larga escala com baixo custo 
Maior imunidade ao ruído e à distorção 
– Maior Segurança e privacidade (criptografia)
• O uso de repetidores permite garantir integridade dos dados em transmissão a grandes distâncias 

– Exploração de técnicas de multiplexagem no tempo (TDM – Time Division Multiplexing) 

 – Utilização de técnicas de Processamento Digital de Sinais
 ( Compressão, filtragem, igualização ..)

– Possibilidade de integração de serviços na mesma rede 
 



Atenuação; distorção e Ruído

ATENUAÇÃO  
Sinal perde energia, mas não existe deformação.
A atenuação consiste numa redução da potência do sinal ao longo do meio de transmissão. 
A atenuação mede-se através da relação entre a potência do sinal em dois pontos ao longo do meio de transmissão e é, normalmente, expressa em decibéis por unidade de comprimento (ex: 5 dB/km).



DISTORSÃO 
O sinal muda de forma ou formato.


A distorção consiste numa alteração da forma do sinal durante a sua propagação desde o emissor até ao receptor. 



 RUÍDO 

O ruído consiste numa alteração de alguma das características do sinal transmitido por efeito de um outro sinal exterior ao sistema de transmissão, ou gerado pelo próprio sistemas de transmissão. 

Em sinal analógico:Afeta geralmente o meio de transmissão.Existem vários tipos de ruído.





MODULAÇÃO ANALÓGICA em AMPLITUDE, FREQUÊNCIA e FASE


atenuação é o enfraquecimento do sinal durante a propagação. Para transmitir sinais à distância, vencendo a atenuação e o ruído, usam-se dois processos básicos: modulação amplificação.


  • Amplificação: é o aumento da amplitude do sinal. Tem como funções amplificar um sinal a ser transmitido, para que ele possa se propagar no espaço, e amplificar o sinal recebido.



TÉCNICAS DE MODULAÇÃO DIGITAL

As técnicas de modulação são usadas para transmitir informações digitais através de meios de comunicação.
As técnicas de modulação consistem em codificar um sinal digital de forma analógica

As técnicas básicas de modulação são:
  • ASK (Amplitude Shift Keying) - modulação por amplitude;
  • FSK (Frequency Shift Keying) - modulação por frequência;
  • PSK (Phase Shift Keying) - modulação por fase.
ASK
Na modulação ASK, a amplitude da onda portadora é alterada para representar os diferentes estados lógicos (geralmente 0 e 1) dos dados digitais. 

Os bits nulos recebem componente nula e os bits de valor 1 recebem uma onda de frequência f.


FSK
Na modulação FSK, a frequência da onda portadora é alterada para representar os diferentes estados lógicos. Cada estado lógico é associado a uma frequência específica.

Os bits 0 e 1 alternam respetivamente entre uma onda de frequência f1 e f2.


PSK
Na modulação PSK, a fase da onda portadora é alterada para representar diferentes estados lógicos. Cada estado lógico é associado a uma mudança específica na fase. O PSK é eficiente em termos de largura de banda e é frequentemente utilizado em comunicações digitais. 

Sempre que existe uma transição entre 0->1 e 1->0 existe uma inversão de fase na onda, com sentido contrário à representativa do bit anterior.





MODEM = MODULATOR + DEMODULATOR

"Esses dispositivos executam algoritmos de modulação no lado transmissor para converter um sinal digital em um sinal analógico e algoritmos de demodulação no lado receptor para converter o sinal analógico de volta para digital. Esse processo permite a transmissão de dados entre vários recursos de computação."

Um modem é utilizado em situações em que é necessário transmitir dados entre dispositivos digitais por meio de canais (canais) de comunicação analógicos, como linhas telefônicas ou cabos coaxiais. Com o avanço da tecnologia, modems tradicionais têm sido substituídos.

 

 TÉCNICAS DE CONVERSÃO ANALÓGICO-DIGITAL (A/D)


Digitalização é o processo de transformação de um sinal analógico em um sinal digital ou a conversão analógica /digital.


Digitalização tem 3 fases sequenciais 
     1. Amostragem
     2. Quantização
     3. Codificação
 



1.  
  consiste em recolher amostras do sinal analógico (contínuo) numa determinada cadência 
2.  Arredondar os valores recolhidos na amostragem, apenas num conjunto reduzido de valores discretos.
3.  Associar a cada valor quantizado um valor em código binário 


AMOSTRAGEM - consiste em recolher amostras do sinal analógico (contínuo)  numa determinada cadência

 





Etapas do processo de conversão (A/D)

1 - Amostragem

2.0

 1,8

 0,6

0.3

 3,0

2.1



Teorema da amostragem ou Teorema de Nyquist




Quantização  - Arredondar os valores recolhidos na amostragem, apenas num conjunto reduzido de valores possíveis, para o nível de quantização

Foram considerados 4 níveis de quantização (amplitude - divisão horizontal a azul)

Assim temos os seguintes valores de quantização: 

Etapas do processo de conversão (A/D)

1 - Amostragem

2.0

 1,8

 0,6

0.3

3.0 

2.1

2 – Quantização

 2

2

 1

 0

3

 2


 

CODIFICAÇÃO  é o processo pelo qual os valores quantizados são convertidos (codificados) em bits (zeros e uns). 

É o processo responsável por converter sinais digitais, segundo formatos necessários à transmissão e incluir no sinal digital o sincronismo de relógio, que garante que vai existir sincronismo entre emissor e receptor.


Etapas do processo de conversão (A/D)

1 - Amostragem

2.0

 1,8

 0,6

0.3

 3,0

2.1

2 – Quantização

 2

2

 1

 0

3

 2

3 - Codificação

 10

 10

01

 00

 11

 10




Vantagens da digitalização
  Um único tipo de dispositivo de armazenamento é suficiente para todo o tipo de dados 
A transmissão automática é simplificada, porque apenas necessitamos de redes capazes de transportar bits (ex: RDIS)
 A informação digitalizada pode ser tratada por computador (ou por outro hardware, sempre da mesma forma) 
 O sinal digital é mais robusto que o analógico, porque menos sensível ao ruído, e pode sempre ser reconstituído… não há perda de qualidade na reprodução e na transmissão
 São possíveis mecanismos de detecção e até correção de erros 
 Encriptação/Desencriptação da informação, para assegurar segurança, torna-se mais simples 



GRANDEZAS

DECIBÉIS

A grandeza decibel é a medida de intensidade do som e é usada para descrever todos os sinais de rede (sinais elétricos, sinais ópticos ou micro-ondas)

Os decibéis negativos representam perda de potência (atenuação) da onda; decibéis positivos representam um ganho da potência do sinal (ampliação)


Largura de banda

Largura de banda (analógicoé a diferença entre a frequência mais alta e a mais baixa do canal (medida em Hz)

Largura de banda  (digital    é a capacidade de dados que são transmitidos pelo do canal num período de tempo (medida em bits por segundo  bps)


A largura de banda(LB) digital é influenciada por vários fatores, incluindo:

  1. -- Meio de Transmissão: Diferentes meios de transmissão têm capacidades de largura de banda distintas ( cabos ópticos melhor LB que cabos cobre).

  2. -- Tecnologia de Modulação: A tecnologia utilizada para modular os sinais digitais afeta diretamente a largura de banda disponível.

  3. Multiplexação: Técnicas de multiplexação (FDM ou TDM) podem ser utilizadas para aumentar a largura de banda, permitindo a transmissão simultânea de múltiplos canais de dados.

  4. -- Equipamento de Rede: A capacidade dos dispositivos de rede (routers, switches e equipamentos de transmissão), influencia a largura de banda disponível em uma rede digital.

  5. --Padrões de Comunicação: Os padrões de comunicação, como os padrões Ethernet para redes locais, definem as especificações técnicas que impactam a largura de banda disponível em uma determinada infraestrutura de rede.

  6. --Interferência e Atenuação: Fatores como interferência e atenuação do sinal podem reduzir a largura de banda efetiva, especialmente em meios de transmissão sem fio.

  7. --Tipo de Serviço: A largura de banda necessária pode variar dependendo do tipo de serviço ou aplicação. Aplicações que exigem maior largura de banda incluem streaming de vídeo em alta definição, videoconferência, transferência de grandes volumes de dados, entre outros.

A largura de banda digital é um recurso fundamental para o desempenho de redes digitais e para atender às crescentes demandas de comunicação na era digital. O avanço contínuo da tecnologia busca constantemente aumentar a largura de banda disponível para suportar as necessidades cada vez maiores de transmissão de dados.




 Throughput

Throughput é a taxa de transferência efetiva de um canal de transmissão ou a quantidade de dados realmente transferidos por unidade de tempo


Bit Rate 

Bit Rate significa taxa de bits, sendo a velocidade com que os bits são convertidos por unidade de tempo


 
Meios físicos de transmissão de sinal:
       cabo de cobrecabo de fibra óptica ondas eletromagnéticas pelo ar.


MÉTODO DE TRANSMISSÃO DE DADOS

Os dados são transformados em uma sequência de bits, sendo depois convertidos em sinais que possam ser enviados através do meio físico até ao destino.

 Três tipos de transmissão de sinal usados em redes:

Sinais elétricos – A transmissão é obtida pela representação dos dados como pulsos elétricos em cabos de cobre.

Sinais ópticos – A transmissão é obtida pela conversão dos sinais elétricos em pulsos de luz através de cabos de fibra óptica.

Sinais sem fio – A transmissão é obtida pelo uso de infravermelho, microondas ou ondas de rádio pelo ar.

                                   Pulsos elétricos              Pulsos de Luz                Ondas de Rádio

 Um sinal consiste em padrões ópticos ou elétricos ou ondas de rádio que são transmitidos de um dispositivo conectado para outro,  desde a origem até o destino como uma série de pulsos de eletricidade, pulsos de luz ou ondas de rádio.




 




A utilização integrada de telecomunicações e informática, hoje mais conhecida por Tecnologias de Informação e Comunicação, teve nos anos 90 a designação de Telemática. ver


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