MAPA – PRINCÍPIOS DE SISTEMA DE COMUNICAÇÃO – 52_2024

MAPA – PRINCÍPIOS DE SISTEMA DE COMUNICAÇÃO – 52_2024

Seja bem-vindo(a)!

Este M.A.P.A. estará dividido em três fases. Cada uma das fases você será estimulado a responder as perguntas feitas baseando-se nos conteúdos abordados nas aulas e interpretação das situações problemas apresentados.

ATENÇÃO! Este M.A.P.A. é INDIVIDUAL! Porém, você poderá discutir com seus colegas, sobre as soluções encontradas e qual seria a mais adequada do ponto de vista da engenharia, ou seja, custo-benefício. Você reparou que as palavras custo e benefício, estão acopladas? Assim ambas devem ser tratadas, sempre juntas para chegar na melhor solução.
Esta disciplina tem o objetivo de apresentar as principais técnicas de comunicação aplicadas comercialmente e seus princípios, possibilitando ao engenheiro reconhecer as soluções a serem implementadas nos futuros desafios que encontrarão em sua vida profissional e que necessitem de troca de informações entre pontos distintos. Mesmo que o engenheiro não venha a trabalhar dedicado a sistemas de comunicação, é praticamente certo que o seu trabalho envolva ou dependa disto, sendo de suma importância a capacitação para determinar a melhor solução a ser utilizada.

As suas tarefas neste M.A.P.A. serão:

✓ Determinação da faixa de frequência de um sinal a partir do seu comprimento de onda;

✓ Cálculo de enlace;

✓ Redes ópticas, PON e DWDM.

Aproveite esse momento de pandemia e faça o melhor que puder de onde estiver!

Bom trabalho!

Este é um trabalho INDIVIDUAL.

As respostas devem ser entregues utilizando o Modelo de Resposta MAPA disponibilizado. Sobre o seu preenchimento, é necessário o cumprimento das seguintes diretrizes:

Não serão aceitas respostas que constam apenas o resultado numérico, sem que seja demonstrado o raciocínio que o levou a encontrar aquela resposta;
Toda e qualquer fonte e referência que você utilizar para responder os questionários deve ser citada ao final da questão;
Após inteiramente respondido, o Modelo de Resposta MAPA deve ser enviado para correção pelo seu Studeo em formato de arquivo DOC / DOCX ou PDF, e apenas estes formatos serão aceitos;
O Modelo de Resposta MAPA pode ter quantas páginas você precisar para respondê-lo, desde que siga a sua estrutura;
O Modelo de Resposta MAPA deve ser enviado única e exclusivamente pelo seu Studeo, no campo “M.A.P.A.” desta disciplina. Toda e qualquer outra forma de entrega deste Modelo de Resposta MAPA não é considerada.

A qualidade do trabalho será considerada na hora da avaliação, então preencha tudo com cuidado, explique o que está fazendo, responda as perguntas e mostre sempre o passo a passo das resoluções e deduções. Quanto mais completo seu trabalho, melhor!

Problemas frequentes a evitar:

Coloque um nome simples no seu arquivo para não se confundir no momento de envio;
Se você usa OPEN OFFICE ou MAC, transforme o arquivo em PDF para evitar incompatibilidades;
Verifique se você está enviando o arquivo correto! É o MAPA da disciplina certa? Ele está preenchido adequadamente?

Como enviar o arquivo:

Acesse no Studeo o ambiente da disciplina e clique no botão M.A.P.A. No final da página há uma caixa tracejada de envio de arquivo. Basta clicar nela e então selecionar o arquivo de resposta da sua atividade;
Antes de clicar em FINALIZAR, certifique-se de que está tudo certo, pois uma vez finalizado você não poderá mais modificar o arquivo. Sugerimos que você clique no link gerado da sua atividade e faça o download para conferir se está de acordo com o arquivo entregue.

Sobre plágio e outras regras:

Trabalhos copiados da internet ou de outros alunos serão zerados;
Trabalhos copiados dos anos anteriores também serão zerados, mesmo que você tenha sido o autor.

A equipe de mediação está à sua disposição para o atendimento das dúvidas por meio do “Fale com o Mediador” em seu Studeo. Aproveite essa ferramenta!
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Há uma classificação padrão para as ondas de rádio, que as divide em diferentes bandas, sendo algumas delas mais comumente utilizadas, como VHF, AM e FM, enquanto outras são menos usuais, como VLH, SHF e EHF. Essas variações são determinadas de acordo com suas respectivas frequências. Os sinais de frequências mais elevadas têm um alcance menor, porém uma maior capacidade de transmissão. Por outro lado, as frequências mais baixas têm a capacidade de atingir distâncias maiores, embora com um alcance de transmissão menor. É sempre essencial compreender o contexto e optar pela solução que melhor atenda às necessidades específicas.

A Tabela 1 abaixo mostra a faixa de frequência conforme a classificação da sua banda.

Tabela 1 – Faixa de frequência

Fonte: O autor.

Para esta atividade, responda:
 
1.1) Considere que você precise atender um projeto de comunicação em que foi determinado que o comprimento de onda (lambda) deverá ser de 1,5m, já que este é o comprimento máximo da antena que poderá ser aplicada.  Calcule a frequência (Hz) e, com base na tabela acima, determine a sigla da faixa a ser adotada.
 
1.2) Calcule a atenuação de um sistema de comunicação, operando com portadora com a frequência indicada na atividade 1.1, a uma distância de 10Km. Qual a classificação desta onda?


Figura 1 – Cenário para exercicio 1.2
Fonte: o autor

1.3) Indique qual seria a modulação mais adequada para o cenário apresentado acima. Justifique.

Variações substanciais de potência nos sinais de telecomunicações são muito comuns, o que torna menos apropriado o uso da unidade de medida Watt (W) e seus submúltiplos, como é comum em outras áreas da Engenharia. Para lidar com essa situação, são empregadas unidades logarítmicas, que permitem comprimir as escalas de forma que variações de potência da ordem de milhões de vezes resultem em poucas unidades perceptíveis.

É muito importante ressaltar que dB é adimensional, pois representa uma relação entre dois sinais e não um sinal específico. Para representarmos os níveis de potência em sistemas de comunicação, é comum  utilizarmos dBm, que é a relação entre o sinal e 1mW.
 
2.1 Qual é a perda, em dB, de um meio que atenua um sinal de 1KW para apenas 1mW?
  
2.2 Como podemos representar 10mW em dBm?
  
2.3 Imagine uma situação hipotética em que um centro de controle de operações policiais precise se comunicar com as viaturas presentes em uma região distante até 90Km da central, utilizando rádios VHF.

Desprezando quaisquer perdas por questões topográficas, considerando que a antena não possui ganho e os valores indicados na figura, calcule qual deve ser a sensibilidade dos receptores dos rádios das viaturas para garantir a comunicação.
 

Figura 2 – Cenário para exercicio 2.3
Fonte: o autor
  

O meio com maior capacidade de comunicação na atualidade é a fibra ótica, até pouco tempo aplicada apenas em situações específicas, que exigiam grande investimento e mão de obra especializada. Isto se deve à sua alta capacidade de banda de transmissão, à sua imunidade à indução elétrica, à segurança dada à informação trafegada e ao seu custo mais acessível, após a massificação da sua aplicação. A evolução das tecnologias de transmissão de sinais óticos é constante, ocupando, hoje em dia, lugar de destaque as redes PON e as DWDM.

As redes FTTH (Fiber To The Home), através dos padrões GPON e EPON, levaram definitivamente a fibra ótica para dentro das instalações dos clientes, inclusive residenciais. Isto ocorreu graças à possibilidade de divisão do sinal em elementos passivos chamados de splitters, que “transformam” uma fibra ótica em várias outras através de cristais. Estes divisores podem ser balanceados (que dividem a potência do sinal de entrada igualmente entre as saídas) ou desbalanceado (com potência de saída diferentes) e podem ter algumas opções de quantidade de saídas (2, 4, 8, 16, 32 e 64), podendo, até mesmo serem cascateados, fazendo com que uma fibra que sai de um equipamento central (chamado OLT) chegue a até 128 equipamentos de clientes (chamados ONT). Os splitters inserem um grande nível de atenuação na rede ótica, tornando o controle desta grandeza ainda mais primordial.

O DWDM é uma tecnologia muito aplicada em backbones (interligações entre as centrais de rede), ela tem a capacidade de multiplexar dezenas fontes de dados, podendo ser de tecnologias diferentes, e transmiti-las em um único par de fibras a longas distâncias. Para realizar esta multiplexação, os sistemas DWDM transladam os comprimentos de ondas das fontes para outros, chamados de lambdas, após isto, ele agrupa todas as fontes através de um prisma ótico, possibilitando a transmissão em um único canal. No destino dos dados é feita a demultiplexação e os sinais voltam a ser transladados para os seus comprimentos de ondas originais. Um diagrama de exemplo pode ser observado na figura a seguir:


Figura 3 – Diagrama DWDM
Fonte: Garcia, Hernandes (2022, p. 335)
 
Acerca destas tecnologias e suas aplicações, responda as questões abaixo:
 
3.1 Realize o orçamento de potência óptica da rede GPON abaixo, para o comprimento de onda de 1490nm, onde temos um enlace de 12Km de fibra óptica, com coeficiente de atenuação indicado no gráfico da caracterização da fibra ótica G.652. A OLT é o terminal que concentra a comunicação com as ONT, que são os equipamentos que ficam nos clientes. As atenuações dos demais elementos estão apresentadas na tabela.


Figura 4 – Cenário para exercício 3.1
Fonte: O autor



Figura 5 – Caracterização da fibra G.652
Fonte: https://www.htfwdm.com/info/classification-and-comparison-of-g-652-and-g-53626804.html
  
3.2 Um sistema DWDM, que utiliza um par de fibras óticas para transmissão e recepção de sinal, tem, em certo ponto da rede, 19 canais SDH STM-64 (de 10Gbps) encapsulados? Qual é a taxa total de transmissão utilizada neste ponto da rede e quantas fibras estão deixando de ser utilizadas com a adoção da tecnologia DWDM?