Sinal
Para falar de comunicações, é necessário conhecer o conceito de sinal.
No campo das Comunicações, Processamento de Sinais e Egenharia Electrónica, um
sinal é qualquer quantidade variável no tempo ou no espaço.
No mundo físico, qualquer quantidade que possa ser medida através do tempo ou do
espaço pode ser considerada um sinal.
Em uma sociedade complexa, como a dos seres humanos, qualquer conjunto de
informação “humana” ou “máquina” pode ser, também, entendido como um sinal.
Um sinal pode ser analógico ou digital. Podemos, por exemplo, dizer que a voz é um
sinal ou conjunto de sinais analógicos e que os computadores funcionam com sinais
digitais (veremos mais à frente a diferença entre Analógico e Digital).
Como é lógico, os sinais estão intimamente ligados às Comunicações. Assim, para
haver comunicações entre seres humanos, animais ou máquinas, são utilizados sinais.
Quanto à sua natureza ou “forma”, os sinais podem ser sonoros, luminosos, eléctricos,
químicos ou “físicos” (um gesto, por exemplo..).. Estes sinais transportam a mensagem
que ser quer transmitir.
Por exemplo, em uma chamada telefónica:
- as palavras “estou sim? quem fala?” podem ser uma mensagem falada ao telefone
- o transmissor do telefone converte o som (sinal sonoro) em um sinal eléctrico com um
valor de tensão (voltagem – volts)
- o sinal é transmitido a outro telefone, através dos fios (eléctricos) e quando chega ao
telefone é reconvertido em sinal sonoro.
Em Redes de Computadores, os sinais têm de passar de digital (que é a “linguagem dos
computadores”) para sinal analógico (por exemplo, sinais eléctricos) para poderem ser
transmitidos através dos cabos da rede. Do outro lado, têm de ser novamente
convertidos em sinais digitais.
Vamos ver, então, as diferenças entre sinal analógico e sinal digital e como “enviar”
sinais digitais em meios analógicos.
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Sinal analógico e sinal digital
Sinal analógico
– contínuo no tempo/espaço
– assume qualquer valor dentro de um intervalo
– exemplo:
• sinal de televisão “tradicional”
• telefone (analógico/tradicional)
Meios de transmissão analógicos
- linha telefónica analógica (cabos)
- cabo de televisão (sinal analógico de televisão tradicional)
Sinal digital
– conjunto de pontos “discretos”
– Só pode assumir 2 valores
• Ex: 0 e 1
–
Exemplos:
• Telefone e televisão digital
• Dados num computador
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Transmissão de sinal digital em meio analógico
Os computadores trabalham com dados digitais. Assim, ao comunicarem, enviam sinais
digitais que têm de atravessar canais/meios analógicos.
Como transportar sinais digitais através de linhas analógicas?
–
É necessário fazer a conversão dos sinais
•
Modulação - No emissor, o sinal é convertido de digital para analógico (o sinal é
modulado)
•
De-modulação - No receptor, o sinal é convertido de analógico para digital (o
sinal é demodulado)
...e é para isso que serve um MODEM Æ MODulator + DEModulator
As figuras abaixo representam, respectivamente, um sinal analógico e uma possível
tradução (conversão) desse sinal em sinal digital.
Sinal analógico
Sinal digital
Exemplos de transmissão em linha analógica:
- modem (dial-up) através de linha telefónica analógica
- aDSL: também através da linha telefónica analógica
modem
modem
Rede pública de telefone
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Conversão – taxa de amostragem
Quando se converte sinal analógico em digital, é necessário escolher a frequência com
que vamos “recolher” os valores do sinal analógico.
Por exemplo, podemos querer medir a temperatura num dado sítio. Uma forma de o
fazer é com um termómetro “tradicional” (analógico), que contém um líquido que se
“aumenta” ou “encolhe” o seu volume conforme a temperatura sobe ou desce. A forma
como o líquido reage à temperatura é analógica. O líquido muda de uma forma
contínua. Outra maneira é utilizar um termómetro digital. O termómetro digital tem uma
taxa de amostragem, isto é, tira apenas “fotografias” à temperatura em intervalos de
tempo definidos – ou frequência. Quanto maior a frequência, mais amostras obtemos e,
logo, uma medição mais parecida com a realidade.
A figura abaixo mostra 3 exemplos (do lado direito) de conversão de um sinal analógico
(lado esquerdo). para digital.
Podemos ver que o resultado digital de cima contém apenas alguns pontos retirados do
sinal analógico. Já o resultado de baixo tem muitos pontos, e a linha do gráfico já é mais
parecida com a do sinal analógico original. Ou seja, o resultado de baixo foi obtido com
uma taxa de amostragem maior do que o de cima.
A escolha de uma taxa de amostragem muito baixa poderá dar origem a resultados
demasiados “vagos” para uma determinada situação. Da mesma forma, uma taxa de
amostragem muito alta pode não ser o desejado (por exemplo, se gravarmos som
digitalmente com uma taxa de amostragem muito grande, podemos obter um ficheiro
maior do que o que desejamos). Assim, é necessário escolher bem a taxa de amostragem
que queremos, de forma a obter resultados
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Ruído e Interferência
Outra coisa importante é o efeito de alguns fenómenos físicos que acontecem quando há
transmissão de sinais. Veremos, a seguir, dois desses fenómenos: ruído e interferência.
Ruído
É um sinal incómodo, sem informação, que é indesejável para todos os utilizadores das
várias redes.
– Exemplo: ruído electromagnético de um dispositivo ou cabo próximo da
linha de transmissão
–
Exemplo: o som dos talheres e dos pratos num restaurante
O ruído é como um sinal que é introduzido no meio de transmissão, modificando o sinal
original
Interferência
É um sinal recebido com informação útil para outros mas para outros é incómodo e
indesejável
Influencia as outras ligações reduzindo a velocidade de transmissão.
–
–
Exemplo: as conversas de outras pessoas num restaurante
Exemplo: “crosstalk” – quando se ouve outra conversa no telefone
Efeito do ruído no sinal
Emissor
digital
analógico
0 1 0 1 0
sinal
alterado
pelo ruído
Transmissão
ruído
0 1 0
0 0
Receptor
O ruído provoca uma distorção no sinal (analógico) original. Se for muito grande, a
distorção faz com que, quando o sinal é reconvertido para digital, o resultado seja
diferente do original.
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