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Júpiter - Sistema de Gestão Acadêmica da Pró-Reitoria de Graduação


Escola Politécnica
 
Eng Telecomunicações e Controle
 
Disciplina: PTC3360 - Introdução a Redes e Comunicações
Introduction to Networks and Communications

Créditos Aula: 4
Créditos Trabalho: 0
Carga Horária Total: 60 h
Tipo: Semestral
Ativação: 01/01/2020 Desativação:

Objetivos
Apresentar conceitos fundamentais de Telecomunicações para todos os alunos de Engenharia Elétrica, fornecendo a base para que usem as Telecomunicações como ferramenta importante na solução de problemas em suas respectivas especialidades.
 
Present fundamental concepts of Telecommunications to all Electrical Engineeriing students, providing them the basis for using Telecommunications as an important tool for the solution of problems in their respective specialities.
 
 
Docente(s) Responsável(eis)
5724257 - Cristiano Magalhaes Panazio
1333977 - Marcio Eisencraft
76134 - Phillip Mark Seymour Burt
 
Programa Resumido
1. Redes de comunicação
2. Introdução às camadas superiores
2.1 Camada de aplicação
2.2 Camada de transporte: princı́pios da transferência confiável de dados
2.3 Camada de rede: endereçamento IP e como funciona um roteador

3.  Camadas de enlace e fı́sica 
3.1 Introdução
3.2 Controle de acesso ao canal compartilhado e endereçamento MAC
3.3 Camada física e meios de transmissão
3.4 Rádio enlaces

4. Comunicações digitais e sua aplicação na camada fı́sica 
4.1 Sinais: análise e operações 
4.2 Sinais aleatórios e filtro casado
4.3 Modulação digital em banda base: caso binário
4.4 Modulação digital em banda base : caso M -ário
4.5 Modulação digital em banda passante (sistemas com portadora)

5. Conclusões e perspectivas
 
1. Communication Networks 2. Introduction to the upper layers 2.1 Application layer 2.2 Transport layer: reliable data transfer principles 2.3 Network layer: IP addressing and how a router works 3. Link and physical layers 3.1 Introduction 3.2 Shared channel access control and MAC addressing 3.3 Physical layer and transmission media 3.4 Radio links 4. Digital communications and its application in the physical layer 4.1 Signals: analysis and operations 4.2 Random signals and matched filter 4.3 Baseband digital modulation: binary case 4.4 Baseband digital modulation: M-ary case 4.5 Bandpass digital modulation (carrier systems) 5. Conclusions and prospects
 
 
Programa
1. Redes de comunicação
O que é a Internet? A borda da rede: sistemas finais, redes de acesso, enlaces. Núcleo da rede: 
comutação de pacotes, estrutura. Camadas de protocolos, modelos de serviços.

2. Introdução às camadas superiores
2.1 Camada de aplicação
Aplicações de rede cliente-servidor e peer to peer. Endereçamento de processos, sockets. HTTP, exemplos com Wireshark.
2.2 Camada de transporte: princı́pios da transferência confiável de dados
Deteção de erros, retransmissão de pacotes, numeração de pacotes, timeout. Paralelismo, Go-back N, repetição seletiva. Visão geral dos protocolos TCP e UDP. Estimação de RTT (round trip time).
2.3 Camada de rede: endereçamento IP e como funciona um roteador
Introdução. O que tem dentro de um roteador? Atrasos e vazão. Endereçamento IP: sub-redes, IPv4, NAT, IPv6. Repasse generalizado e SDN (Software Defined Network).

3.  Camadas de enlace e fı́sica 
3.1 Introdução
Nós, enlaces, quadros. Cartões de interface de rede. Serviços.
3.2 Controle de acesso ao canal compartilhado e endereçamento MAC
Particionamento de canal. Acesso aleatório: Slotted ALOHA, ALOHA puro, CSMA, exemplos: Ethernet e Wi-Fi. Revezamento. Endereçamento MAC e switches.
3.3 Camada física e meios de transmissão
Funções da camada física, conceitos básicos tomando WiFi como exemplo.
3.4 Rádio enlaces
Densidade de potência irradiada, antena ideal isotrópica. Diretividade, ganho, área efetiva. Fórmula de Friis.

4. Comunicações digitais e sua aplicação na camada fı́sica 
Motivação para a representação espectral de sinais aleatórios
4.1 Sinais: análise e operações 
Revisão: transformada de Fourier e sistemas LIT. Energia e potência, densidade espectral de energia e autocorrelação.  Densidade espectral de potência.
4.2 Sinais aleatórios e filtro casado
Revisão: probabilidade condicional e probabilidade total, variáveis aleatórias gaussianas. Modelagem de ruı́do, ruído branco aditivo. Filtro casado.
4.3 Modulação digital em banda base: caso binário
Modulação binária: receptor ótimo e probabilidade de erro, modulações polar e on-off.  
4.4 Modulação digital em banda base : caso M -ário
Modulação M-PAM, receptor ótimo, espectro, banda essencial. Eficiência espectral e eficiência de energia. 
4.5 Modulação digital em banda passante (sistemas com portadora)
Motivação, irradiação eficiente, exemplos: WiFi, Bluetooth. Modulação QAM, receptor ótimo, diagrama de constelação.

5. Conclusões e perspectivas 
Tópicos vistos, aplicações avançadas, continuação em outras disciplinas.
 
1. Communication Networks What is the Internet ? The network border: end systems, access networks, links. Network core: packet switching, structure. Protocol layers, service models. 2. Introduction to the upper layers 2.1 Application layer Network applications: client server and peer-to-peer. Process addressing, sockets. HTTP, Wireshark examples. 2.2 Transport layer: reliable data transfer principles Error detection, packet retransmission, packet numbering, timeout. Pipelining, Go-back-N, selective repetition. Overview of TCP and UDP protocols. RTT (round trip time) estimation. 2.3 Network layer: IP addressing and how a router works Introduction. What is there in a router ? Delays and Troughput. IP addressing: sub-networks, IPv4, NAT, IPv6. Generalized forwarding and SDN (Software Defined Network) 3. Link and physical layers 3.1 Introduction Nodes, links, frames. Network interface cards. Services. 3.2 Shared channel access control and MAC addressing Channel partitioning. Random access. Slotted ALOHA, pure ALOHA, CSMA, examples: Ethernet and Wi-Fi. Pooling. MAC addressing and switches. 3.3 Physical layer and transmission media Physical layer functions, basic concepts taking WiFi as example. 3.4 Radio links Radiated power density, ideal isotropic antena. Directivity, gain, effective area. Friis formula. 4. Digital communications and its application in the physical layer Motivation for the spectral representation of random signals 4.1 Signals: analysis and operations Revision: Fourier transform and LTI systems. Energy and power, energy spectral density and autocorrelation. Power spectral density. 4.2 Random signals and matched filter Revision: conditional and total probabilities, Gaussian random variables. Noise modeling, additive white noise. Matched filter. 4.3 Baseband digital modulation: binary case Binary modulation: optimal receiver and error probability, polar and on-off modulations. 4.4 Baseband digital modulation: M-ary case M-PAM modulation, optimal receiver, spectrum, essential bandwidth. Spectral efficiency and energy efficiency.. 4.5 Bandpass digital modulation (carrier systems) Motivation, efficient radiation, examples: WiFi, Bluetooth. QAM modulation, optimal receiver, constelation diagram. 5. Conclusions and prospects Viewed topics, advanced applications, continuation in other disciplines.
 
 
Avaliação
     
Método
Provas escritas.
Critério
Média das provas.
Norma de Recuperação
Prova escrita.
 
Bibliografia
     
Redes de Computadores e a Internet, James F. Kurose e Keith W. Ross, 6a ed., Addison-Wesley, 2013
Sistemas de Comunicações Analógicas e Digitais Modernos, B. P. Lathi e Z. Ding, 4a ed., LTC, 2012
Redes de Computadores, Andrew S. Tanenbaum e David J. Wetherall, 5a edição, Prentice-Hall,  2011

 

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