por Marshall Brain - traduzido por HowStuffWorks Brasil
Introdução
Embora a maioria de nós nem perceba, o telefone é um dos aparelhos mais surpreendentes já criados. Se você deseja falar com alguém que está distante, tudo o que tem que fazer é pegar o telefone e discar alguns números. Você é imediatamente conectado àquela pessoa e pode conversar com ela. A rede telefônica estende-se internacionalmente, sendo possível falar com quase qualquer pessoa no mundo.
Quando você compara tal situação com aquela de 100 anos atrás, quando poderia levar algumas semanas para enviar uma mensagem escrita a alguém, você percebe o quão surpreendente é o telefone.
Essa ilustração mostra a rede telefônica completa, incluindo conexões residenciais, torres de telefonia celular, centrais de comutação a longa distância e conexões transcontinentais.
Neste artigo, aprenderemos sobre os aparelhos telefônicos que temos em casa e também saberemos a qual rede eles se conectam para que possamos fazer e receber chamadas.
Um telefone simples
O interior de um telefone simples é assim:
Como você pode observar, ele contém três partes.
- Um interruptor - para conectar e desconectar o telefone da rede (geralmente chamado de gancho). Ele se conecta quando você tira o telefone do gancho.
- Um alto-falante - geralmente um pequeno alto-falante de 8 ohms.
- Um microfone - no passado, os microfones dos telefones eram bem simples: grãos de carvão comprimidos entre duas finas placas de metal. As ondas de som da voz comprimiam e descomprimiam os grãos, mudando a resistência e modulando a corrente que passava pelo microfone.
Telefones mais modernos
Ainda assim, é um aparelho muito simples. Nos telefones modernos há um microfone, um amplificador e um circuito eletrônico para substituir os grãos de carvão e a bobina de carga. O toque mecânico é substituído por um alto-falante e por um circuito para gerar um tom de toque agradável. Mas um telefone comum continua sendo um dos dispositivos mais simples atualmente existentes.
A rede telefônica: fios e cabos
Caixa da companhia telefônica que se vê na rua. Clique aqui (em inglês) para aprender mais. |
Ao longo da rua passa um grosso cabo preenchido com 100 ou mais pares de fios de cobre. Dependendo de onde você está, este cabo irá diretamente ao interruptor da companhia telefônica ou a uma caixa do tamanho de uma geladeira, que age como um concentrador digital.
A rede telefônica: digitalizando e distribuindo
Se você estiver fazendo uma chamada para alguém conectado à mesma central, esta simplesmente cria uma conexão entre o seu telefone e o telefone da pessoa para a qual você ligou. Se for uma chamada interurbana, a sua voz será digitalizada e unida a milhões de outras vozes na rede de longa distância. Sua voz viaja normalmente por uma linha de fibra ótica até a central do receptor, mas também pode ser transmitida por satélite ou por torres de microondas (veja Como funciona uma ligação de longa distância - em inglês - para uma descrição mais detalhada).
Criando sua própria rede telefônica
Sua conexão com a companhia telefônica consiste em dois fios de cobre. Os fios geralmente são verdes e vermelhos. O fio verde é comum e os fios vermelhos fornecem ao seu telefone de 6 a 12 volts de corrente contínua a aproximadamente 30 miliamperes. Se você pensar em um microfone de grão de carvão, tudo o que ele faz é modular a corrente (deixando mais ou menos corrente passar, dependendo de como as ondas de som comprimem e relaxam os grãos) e o alto-falante "toca" este sinal modulado na outra ponta.
A sua pequena rede interna só não poderá fazer com que o telefone toque para que a pessoa na outra ponta atenda. O sinal da "campainha" é uma onda de 90 volts de corrente alternada em 20 hertz (Hz).
Fazendo ligações
Cada tomada tinha uma pequena luz. Uma grande bateria fornecia corrente através de um resistor para cada par de fios (da mesma forma observada na seção anterior). Quando alguém tirava o telefone do gancho, o interruptor completava o circuito e deixava a corrente passar pelos fios, indo da casa à central. Isso acendia a lâmpada sobre o interruptor no painel. O operador conectava seu fone a este interruptor e perguntava para quem a pessoa gostaria de ligar. O operador enviava um sinal de chamada ao receptor e esperava que ele pegasse o telefone. Uma vez que o receptor tirava o telefone do gancho, o operador conectava as duas pessoas, como na rede de comunicação interna mostrada na seção anterior.
Tons
Para mais informação sobre tons, veja Como funciona o violão.
Você disca o número usando um teclado de discagem de tom. Os diferentes sons de discagem são produzidos a partir de pares de tons, como mostrado aqui:
O número que você disca no teclado do telefone soa assim:
Se o número estiver ocupado, você ouvirá um sinal de ocupado composto de um tom de 480 hertz e de um tom de 620 hertz, com um ciclo de meio segundo ligado e meio segundo desligado:
Largura de banda
Você pode comprovar que este tipo de filtragem realmente acontece usando os seguintes arquivos de som:
- tom de 1.000 hertz
- tom de 2.000 hertz
- tom de 3.000 hertz
- tom de 4.000 hertz
- tom de 5.000 hertz
- tom de 6.000 hertz
Ligue para alguém que você conhece e toque o arquivo de 1.000 hertz em seu computador. A pessoa poderá ouvir claramente o tom. Ela também conseguirá ouvir os tons de 2.000 e 3.000 hertz. Entretanto, terá problemas em ouvir o tom de 4.000 hertz e não irá ouvir os tons de 5.000 e de 6.000 hertz. Isso acontece porque a companhia telefônica corta completamente esses tons.
Para mais informações sobre telefones, redes telefônicas e tecnologias relacionadas, confira os links na próxima página.
Mais informações
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- Circuitos de discagem telefônica
por Craig C. Freudenrich, - traduzido por HowStuffWorks Brasil
Introdução
Foto cedida por Amazon.com V-Tech 2528 2.4 GHz |
Os telefones sem fio têm muitos dos recursos dos telefones padrão, e há muitos modelos disponíveis. Neste artigo, vamos examinar como funcionam esses telefones e entender por que há tantos tipos diferentes no mercado, hoje.
Os princípios básicos
Um telefone sem fio é basicamente uma combinação de telefone e transmissor/receptor de rádio (veja Como funcionam os telefones e Como funciona o rádio para detalhes sobre essas duas tecnologias). Um telefone sem fio possui dois componentes principais: a base e o aparelho de mão, ou handset.- A base é conectada à tomada de telefone por meio de uma conexão de fio telefônico normal. No que diz respeito ao sistema telefônico, ela se parece com um telefone normal. A base recebe a chamada (como um sinal elétrico) através da linha telefônica, converte-a em um sinal de rádio FM e transmite este sinal.
- O aparelho de mão recebe o sinal de rádio proveniente da base e o converte em um sinal elétrico que é enviado para o alto-falante, onde é convertido no som que você ouve. Quando você fala, o aparelho de mão transmite sua voz por meio de um segundo sinal de rádio FM que volta para a base. A base recebe seu sinal de voz e o converte em eletricidade para ser enviado através da linha telefônica para a outra pessoa.
O diagrama mostra como a unidade de base e o aparelho de mão do telefone sem fio falam um com o outro: cada cor representa uma freqüência diferente |
Uma breve história
Os telefones sem fio surgiram por volta de 1980 e os primeiros aparelhos operavam em uma freqüência de 27 MHz. Eles tinham os seguintes problemas:- alcance limitado;
- qualidade de som insatisfatória - sons ruidosos e cheios de estática porque as paredes e os eletrodomésticos interferiam nos sinais;
- segurança precária - as pessoas podiam interceptar facilmente os sinais de outro telefone sem fio devido ao número limitado de canais.
Como a freqüência de 43 a 50 MHz dos telefones sem fio estava se tornando cada vez mais lotada, a FCC concedeu a faixa de freqüências de 900 MHz em 1990. Essa freqüência mais elevada permitiu que o telefones sem fio tivessem som mais nítido, transmitissem a maiores distâncias e tivessem mais canais para escolher. No entanto, eles ainda eram muito caros - cerca de US$ 400.
Em 1994 foram lançados os telefones sem fio digitais na faixa de freqüência de 900 MHz (em inglês). Os sinais digitais permitiram que os telefones fossem mais seguros e diminuiu a espionagem. Em 1995, a DSS, distribuição de espectro digital (em inglês), foi introduzida nos telefones sem fio. Esta tecnologia possibilitou que as informações digitais fossem espalhadas por diversas freqüências entre o receptor e a base, tornando assim quase impossível espionar as conversas nos telefones sem fio.
Em 1998, a FCC liberou a faixa de 2,4 GHz para uso dos telefones sem fio. A freqüência em questão aumentou a distância ao longo da qual um telefone sem fio pode operar, além de tirá-lo da faixa de freqüência da maioria dos rastreadores de rádio, aumentando ainda mais a segurança.
Anatomia de um telefone sem fio
Para ilustrar as partes de um telefone sem fio, vamos mostrar o interior deste aparelho da General Electric (GE). Ele foi fabricado em 1993 e funcionava na faixa de 43 a 50 MHz.
Telefone sem fio GE, com aparelho de mão e unidade de base |
Como mencionado acima, todos os telefones sem fio possuem uma base e um aparelho de mão. Vamos ver estas peças individualmente.
Base
A unidade de base do telefone sem fio é conectada à tomada telefônica de sua parede.
Componentes da unidade de base |
Se você abrir a base, expondo a placa de circuito, verá diversos componentes que efetuam as funções da base:
- interface da linha telefônica: envia e recebe os sinais telefônicos através da linha telefônica;
- rádio
- amplifica os sinais que partem da interface de linha telefônica e também os que vão para ela, os controles do usuário e o viva-voz (se equipado);
- transmite e recebe os sinais para e do aparelho de mão;
- Alimentação elétrica: fornece energia em baixa voltagem para os circuitos e recarrega a bateria do aparelho de mão.
Placa de circuito na base do telefone sem fio GE |
Interface de linha telefônica
Os componentes da interface de linha telefônica fazem duas coisas. Primeiro, enviam o sinal de toque para a campainha (se o aparelho estiver na base) ou para os componentes de rádio que o transmitirão para o aparelho de mão. Isso permite que você saiba que há uma chamada. Segundo, recebem e transmitem, em mão dupla, pequenas alterações na corrente elétrica da linha telefônica de e para os componentes de rádio da base. Quando você fala, causa pequenas mudanças na corrente elétrica da linha telefônica que são enviadas para a pessoa do outro lado da linha. O mesmo acontece quando a outra pessoa fala com você.
Componentes do rádio
Os componentes do rádio recebem os sinais elétricos da interface de linha telefônica e dos controles do usuário (teclados, botões). Eles também convertem os sinais em ondas de rádio, que são transmitidas pela antena. Os componentes do rádio usam cristais de quartzo para efetuar o ajuste das freqüências de rádio de envio e recepção dos sinais. Há dois cristais de quartzo, um para o envio de sinais e o outro para sua recepção. Lembre-se que a base e o aparelho de mão operam em um par de freqüências que permite falar e ouvir ao mesmo tempo (duplex). Os componentes do rádio incluem um amplificador de áudio que aumenta a intensidade dos sinais elétricos recebidos.
Componentes da alimentação elétrica
Uma fonte transformadora alimenta a baixa voltagem requerida pelos componentes elétricos na placa de circuito. Os componentes de alimentação elétrica, na placa de circuito, funcionam com a fonte para fornecer a corrente necessária ao recarregamento da bateria do aparelho de mão.
Além dos componentes acima, algumas bases possuem amplificadores de áudio para acionar os alto-falantes do recurso de viva-voz, teclado para fazer a ligação, telas de cristal líquido (LCDs) para o identificador de chamadas, diodos emissores de luz (LEDs) para os indicadores de alimentação/carga e uma memória de estado sólido para os recursos de secretária eletrônica ou retorno de chamada (callback).
Aparelho de mão
Diagrama de blocos dos componentes do aparelho de mão |
Quando você abre o aparelho de mão, pode ver estes componentes:
- alto-falante: converte os sinais elétricos no som que você ouve;
- microfone: capta sua voz e a transforma em sinais elétricos;
- teclado: entrada para a discagem;
- cigarra ou campainha: permite que você saiba que tem uma chamada;
- componentes de rádio:
- amplificam os sinais elétricos que partem do e vêm para o microfone e os alto-falantes;
- enviam e recebem as freqüências de rádio FM;
- visores de LCD ou LED: luzes indicadoras;
- bateria recarregável: fornece energia elétrica para o aparelho de mão.
Peças do aparelho de mão do telefone sem fio GE, mostrando a parte frontal das placas de circuito |
Peças do aparelho de mão do telefone sem fio GE, mostrando a parte posterior (traseira) das placas de circuito, o alto-falante, microfone, campainha e bateria |
Alto-falante
O alto-falante recebe os sinais elétricos do amplificador de áudio dos componentes do rádio e converte-os em som. Quando você remove a tampa do alto-falante, vê um grande ímã permanente com um furo no meio e uma grande ranhura que circunda o furo. Dentro dessa ranhura está uma bobina de fio fino de cobre que é presa a uma membrana plástica. A membrana plástica recobre o ímã e a bobina.
Imagem detalhada do alto-falante no aparelho de mão do telefone sem fio GE |
Close do alto-falante com a tampa removida |
Close do alto-falante com a membrana plástica removida. O grande disco metálico é o ímã. |
Close da membrana plástica do alto-falante com a bobina do fio de cobre |
Para gerar som, os seguintes eventos ocorrem nos alto-falantes:
- os sinais elétricos vêm dos componentes do rádio;
- estes sinais se deslocam pela bobina de fio de cobre;
- os sinais elétricos induzem correntes magnéticas na bobina, transformando-a em um eletroímã;
- a bobina eletromagnética se movimenta para dentro e para fora da ranhura presente no ímã permanente;
- a bobina move a membrana plástica (pulsa-a fortemente para dentro e para fora) nas mesmas freqüências que as alterações nas correntes elétricas.
- os movimentos da membrana movem o ar nas mesmas freqüências, criando ondas sonoras que você pode ouvir.
Microfone
O microfone transforma as ondas sonoras de sua voz em sinais elétricos que são enviados para o amplificador de áudio dos componentes de rádio. Um microfone é um alto-falante que funciona ao contrário. Quando as ondas sonoras de sua voz movem a membrana, geram minúsculas correntes elétricas por meio do movimento de uma bobina dentro de um ímã ou da compressão da membrana contra carbono em pó (veja Como funcionam os microfones e por que existem tantos tipos diferentes? para detalhes).
Close da placa de circuito do teclado do aparelho de mão com o microfone e a cigarra fixados |
Teclado
O teclado permite que você disque um número. Ele converte a pressão da ponta de seu dedo sobre determinada tecla em um sinal elétrico que é enviado para os componentes de rádio. Abaixo do teclado de borracha existe uma placa de circuito com material condutor preto sob cada botão (veja acima). O teclado funciona como um controle remoto. Quando você pressiona um botão, ele faz um contato com o material preto e altera sua condutância elétrica. A condutância envia um sinal elétrico para os componentes de rádio indicando que você selecionou aquele número.
Cigarra ou campainha
Quando os componentes de rádio do aparelho de mão recebem o sinal da campainha proveniente da base, enviam sinais elétricos para a cigarra. A cigarra transforma estes sinais elétricos em som, mais ou menos como faz o alto-falante. Você ouve o som da cigarra e sabe que alguém está chamando. Em alguns telefones, o próprio alto-falante faz o som da campainha, não sendo necessário um componente à parte.
Componentes do rádio
|
Lembre-se de que a base e o aparelho de mão operam em um par de freqüências duplex que permite falar e ouvir ao mesmo tempo.
Visores LCD ou LED
A maioria dos aparelhos de mão possui um ou mais diodos emissores de luz (LEDs) para indicar processos, como quando o telefone está com a linha aberta ou quando a bateria tem pouca carga.
Luz indicadora de LED no aparelho de mão do telefone sem fio GE |
Alguns aparelhos de mão têm uma tela LCD que pode exibir recursos como o identificador de chamadas, da mesma forma que um telefone celular. A LCD pode ser refletora ou com luz traseira, de modo que você possa enxergá-la sob pouca luz.
Bateria
A bateria do aparelho de mão fornece a alimentação para todos os seus componentes elétricos. Todos os aparelhos de mão dos telefones sem fio possuem uma bateria recarregável (de níquel-cádmio, hidreto metálico de níquel ou lítio). Quando a bateria está se esgotando, geralmente se acende ou pisca uma luz indicadora no aparelho de mão geralmente se acende ou pisca. Em alguns telefones, pode soar um som de "bip" que também indica uma bateria com pouca carga. Você recarrega a bateria na base do telefone sem fio.
O telefone sem fio da GE que examinamos era de 1993. Os mais modernos possuem as mesmas funções e boa parte do hardware em comum. No entanto, muitos dos circuitos eletrônicos que eram feitos com transistores, resistores e capacitores foram substituídos por circuitos integrados. Esse avanço permite que o aparelho de mão seja menor com as mesmas funções, ou do mesmo tamanho mas com mais funções.
Resumindo, um telefone sem fio é uma combinação de um telefone e um transmissor/receptor de rádio FM. Como ele é um transmissor de rádio, transmite sinais para o ar e não apenas entre a base e o aparelho de mão.
Muitas conversas em telefone sem fio podem ser captadas facilmente por meio de rastreadores de rádio |
Devido a essa transmissão aberta, é possível que outras pessoas escutem sua conversa ao telefone usando um rastreador de rádio. Um recurso importante a se procurar em um telefone sem fio é a segurança: o DSS (em inglês) oferece a melhor proteção contra a espionagem.
Recursos
Os telefones sem fio têm muitos dos recursos de um telefone padrão e há muitos modelos que oferecem recursos diferentes.Principais recursos
Lembre-se de que um telefone sem fio é uma combinação de um telefone e um transmissor/receptor de rádio. Como ele é um transmissor/receptor de rádio, você tem as seguintes preocupações (não existentes caso fosse um telefone comum com fio):
- alcance
- qualidade de som
- segurança
As preocupações acima se relacionam com os seguintes recursos de seu telefone sem fio:
- freqüência de rádio
- tecnologia analógica x digital
- número de canais
Freqüência
Como seu telefone sem fio é um transmissor/receptor de rádio, ele opera em diversas freqüências de rádio - estabelecidas nos EUA pela Comissão Federal de Comunicações (FCC) - como qualquer outro rádio. Os telefones sem fio operam em três bandas de freqüência principais (a base e o receptor usam duas freqüências intimamente relacionadas mas separadas dentro da banda, de modo que você pode falar e ouvir ao mesmo tempo):
- 43 a 50 MHz
- 900 MHz
- 2,4 GHz
- 5,8 GHz
A banda de 43 a 50 MHz era comum nos primeiros telefones sem fio e ainda está disponível em modelos de baixo custo. Por causa da baixa freqüência, esses telefones possuem curto alcance (cerca de 330 m) e uma qualidade de som inferior (devido à interferência de estruturas e eletrodomésticos). Os sinais de telefone de 43 a 50 MHz também podem ser captados facilmente em scanners de rádio e em babás eletrônicas que estejam próximas.
A banda de 900 MHz (em inglês), que na verdade vai de 900 a 928 MHz, é a freqüência mais comum para os telefones sem fio hoje. A freqüência mais elevada proporciona um alcance maior (1.500 a 2.100 m) e uma melhor qualidade de som. No entanto, os sinais de 900 MHz podem ser captados facilmente pela maioria dos rastreadores de rádio disponíveis no mercado.
Em 1998, a FCC liberou a faixa de 2,4 GHz para uso dos telefones sem fio. Um telefone sem fio de 2,4 GHz ou 5,8 GHz pode operar a uma distância maior e está acima das freqüências que podem ser captadas pela maioria dos rastreadores disponíveis comercialmente. Por isso ele é mais seguro do que os modelos de freqüências mais baixas.
Analógico x digital
A tecnologia analógica é comum em telefones sem fio, especialmente nos modelos baratos. Os sinais analógicos tendem a ser mais ruidosos ou propensos à interferência com relação à qualidade de som. Além disso, eles são captados e interpretados facilmente pelos scanners de rádio.
Diferentemente, a tecnologia digital, como aquela encontrada em um CD, permite que os sinais do telefone soem com mais clareza. Além disso, os sinais digitais são mais seguros. Em 1995, a distribuição de espectro digital (em inglês) foi introduzida nos telefones sem fio. A tecnologia DSS possibilitou que as informações digitais fossem espalhadas por diversas freqüências entre o receptor e a base, tornando assim quase impossível espionar as conversas nos telefones sem fio.
Canais
Cada banda de freqüência (43 a 50 MHz, 900 MHz, 2,4 GHz ou 5.8 GHz) pode ser subdividida em diferentes incrementos ou canais. Por exemplo: em alguns modelos, quando você está falando em seu telefone de 900 MHz, a base procura por um par de freqüências (canais) dentro daquela faixa que ainda não esteja em uso para se comunicar com o aparelho de mão. Assim, se a base for capaz de procurar mais incrementos, ela poderá encontrar mais facilmente um par de freqüências que esteja livre de interferências, proporcionando melhor qualidade de som. O número de canais de telefone sem fio pode variar da seguinte forma:
- 10 a 25 canais: telefones de 43 a 50 MHz, alguns telefones baratos de 900 MHz ;
- 20 a 60 canais: a maioria dos telefones de 900 MHz;
- 50 a 100 canais: telefones de alta tecnologia de 900 MHz e de 2,4/5,8 GHz.
A hora da compra
Telefones sem fio populares
Eis alguns dos modelos de telefone sem fio mais vendidos:
Panasonic KX TG2750S 2,4 GHz com chamada em espera e identificador de chamadas | ATandT 5840 5,8GHz com DSS |
Panasonic KX-TG5050 5,8 GHz com identificador de chamadas | Panasonic KX TG2730 Multi-Talk 2,4GHz |
Cuidados
Há vários aspectos a se considerar na hora de comprar um telefone sem fio, como veremos nessa seção.
Segurança
Lembre-se: como seu telefone sem fio é um transmissor de rádio, ele transmite sinais para o ar livre e não apenas entre a base e o aparelho de mão. Assim, é possível que outras pessoas escutem sua conversa telefônica usando um rastreador de rádio. Os telefones digitais são melhores do que os analógicos neste caso, mas o DSS (em inglês) oferece a melhor proteção contra os espiões. Os telefones analógicos de baixo custo de 43 a 50 MHz e 900 MHz não são seguros. De fato, a maioria das babás eletrônicas pode captar as conversas mantidas nos telefones sem fio de 43 a 50 MHz. Os telefones analógicos de 2,4 GHz são raros (a maioria dos telefones de 2,4 GHz é digital), mas oferecem algum grau de proteção porque a maioria dos scanners de rádio disponíveis comercialmente não se estende a essa freqüência de rádio.
Se o seu telefone sem fio não possui DSS, sua conversa está longe de ser privativa. Tome cuidado quando divulgar informações particulares em um telefone sem fio.
Pense sobre o tipo de bateria
Todos os aparelhos de mão dos telefones sem fio possuem uma bateria recarregável (de níquel-cádmio, hidreto metálico de níquel ou lítio). As baterias de níquel-cádmio estão sujeitas a um efeito de memória (em inglês), então é melhor deixar que elas se descarreguem completamente antes de recarregá-las na base. As baterias de hidreto metálico de níquel e de lítio não possuem esse problema.
Mais informações
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- Como funcionam os telefones celulares
- O que significa o 900 MHz de um telefone sem fio? (em inglês)
- O que é a distribuição de espectro digital dos telefones sem fio? (em inglês)
Mais links interessantes (em inglês)
Guias do comprador
- BuyerZone.com: telefones sem fio - guia do comprador
- Amazon.com: telefones sem fio - guia do comprador
Referência
- História do telefone sem fio
- Epinions: o que a diferença de freqüência significa para o comprador do telefone sem fio?
- ConsumerSearch.com
- Relatório da FCC de 1995: novas freqüências de telefone sem fio
- Segurança digital do telefone sem fio
- Espectro de distribuição de telefone sem fio
- 1993: telefone sem fio digital de alta potência da ATandT possui alcance de 1,6 quilômetro
- Privacidade em telefones sem fio e celulares
por Marshall Brain - traduzido por HowStuffWorks Brasil
Introdução
Neste artigo, vamos explicar como o modem traz páginas de internet até você. Começaremos com os modems originais de 300 bauds e vamos percorrer todo o caminho até as configurações ADSL.
Nota: caso bits, bytes e códigos de caracteres ASCII não sejam familiares para você, ler Como funcionam bits e bytes vai fazer com que você netenda melhor este artigo.
Vamos começar com uma breve recapitulação de como o modem surgiu.
A origem dos modems
O modem que envia modula os dados em um sinal compatível com a linha telefônica, e o modem que recebe demodula o sinal de volta aos dados digitais. Modems sem fio convertem dados digitais em sinais de rádio e vice-versa.
Os modems foram criados na década de 60 como uma forma de permitir aos terminais conectarem-se a computadores através de linhas telefônicas. Veja abaixo um arranjo típico:
Em uma configuração como essa, um terminal burro (explicado abaixo) de um escritório fora do prédio ou de uma loja poderia "discar" para um computador central e acessá-lo. Os anos 60 foram a era dos computadores de tempo compartilhado: a empresa comprava tempo de computador de um fornecedor de tempo compartilhado e conectava-se a ele via modem de 300 bits por segundo (bps).
Um terminal burro nada mais é do que um teclado e uma tela. Um terminal burro muito comum, que se tornou padrão na época, foi o chamado DEC VT-100 (imortalizado em emuladores de terminais pelo mundo todo). O VT-100 mostrava 25 linhas de 80 caracteres cada. Quando o usuário digitava um caractere no terminal, o modem enviava o código ASCII do caractere para o computador. O computador então enviava o caractere de volta ao computador para que aparecesse na tela.
Quando os computadores pessoais começaram a aparecer, no final da década de 70, os sistemas de boletins informativos (BBS) tornaram-se objeto de desejo. Uma pessoa configurava um computador com um ou dois modems e algum software BBS, e outras pessoas discavam e conectavam-se ao boletim informativo. Os usuários rodavam emuladores de terminal em seus computadores para emular um terminal burro.
As pessoas lidaram com os 300 bps por bastante tempo. A razão pela qual esta velocidade era tolerável na época é porque os 300 bps representam cerca de 30 caracteres por segundo, ou seja, muito mais caracteres que uma pessoa consegue digitar ou ler em um segundo. Mas quando as pessoas começaram a transferir programas e imagens grandes de e para sistemas de boletins informativos, os 300 bps tornaram-se impraticáveis. As velocidades dos modems avançaram uma série de passos em intervalos de aproximadamente dois anos:
- 300 bps - década de 60 até por volta de 1983
- 1200 bps - tornou-se popular em 1984 e 1985
- 2400 bps
- 9600 bps - surgiu entre o fim de 1990 e o início de 1991.
- 19,2 kilobits por segundo (Kbps)
- 28,8 Kbps
- 33,6 Kbps
- 56 Kbps - tornou-se padrão em 1998
- ADSL - teoricamente com velocidade máxima de até 8 megabits por segundo (Mbps) - tornou-se popular em 1999
Confira Como funciona a tecnologia DSL e Como funcionam os modems a cabo para mais informações sobre o progresso da tecnologia dos modems e as velocidades atuais.
Modems de 300 bps
Quando o modem de um terminal disca para o modem de um computador, o modem do terminal é chamado de modem de destino. Ele transmite um tom de 1.070 hertz para cada 0 e um tom de 1.270 hertz para cada 1. O modem do computador é chamado de modem de resposta e transmite um tom de 2.025 hertz para cada 0 e um tom de 2.225 hertz para cada 1. Como os modems de origem e de destino transmitem tons diferentes, podem usar a linha simultaneamente. Esta operação é conhecida como full-duplex. Modems que transmitem em apenas uma direção por vez são chamados de modems half-duplex e são raros.
Digamos que os dois modems de 300 bps estejam conectados, e que o usuário no terminal digite a letra "a". O código ASCII para esta letra é 97 (decimal) ou 01100001 (binário) (veja Como funcionam bits e bytes para mais detalhes sobre binários). Um dispositivo dentro do terminal chamado UART (receptor/transmissor assíncrono universal) converte o byte em seus respectivos bits e os transmite um por vez através da porta RS-232 do terminal (também conhecida como porta serial). O modem do terminal está conectado à porta RS-232, então recebe os bits, um por vez, e sua função é enviá-los através da linha telefônica.
Modems mais rápidos
Um modem de 56K típico é assim:
Todos esses modems de alta velocidade incorporam o conceito de redução gradual, o que significa que eles podem testar a linha telefônica e cair para velocidades menores se a linha não comportar a velocidade mais alta do modem.
O passo seguinte na evolução do modem foi representado pelos modems de linha de assinatura digital assimétrica (ADSL). A palavra assimétrica é usada porque eles enviam dados mais rápido em uma direção do que em outra. O modem ADSL tira vantagem do fato de que qualquer casa, apartamento ou escritório tem um cabo de cobre dedicado entre eles e o multiplexador ou central do provedor de telefonia mais próximos. O cabo de cobre dedicado consegue transportar muito mais dados que o sinal de 3 mil hertz necessário para o canal de voz do seu telefone. Se a central telefônica e sua casa forem equipados com modems ADSL na sua linha, então o cabo de cobre entre a sua casa e a companhia telefônica pode funcionar puramente como um canal de transmissão digital de alta velocidade. A capacidade gira em torno de 1 milhão de bits por segundo (Mbps) entre a casa e a companhia telefônica (upstream) e 8 Mbps entre a telefônica e a casa (downstream) em condições ideais. A mesma linha pode transmitir uma conversa telefônica e os dados digitais.
O princípio do modem ADSL é bem simples. A largura de banda entre 24 mil hertz e 1 milhão e cem mil hertz da linha telefônica é dividida em bandas de 4 mil hertz, e um modem virtual é designado para cada banda. Cada um destes 249 modens virtuais testa sua banda e aproveita, da melhor maneira possível, sua fatia de largura de banda. A união dos 249 modems virtuais é a velocidade total da banda.
Para mais informações sobre as tecnologias DSL mais recentes, veja Como funciona a tecnologia DSL.
Protocolo Ponto a Ponto
A técnica padrão para o roteamento desses pacotes através do modem é chamada de Protocolo Ponto a Ponto (PPP). A idéia básica é simples: a pilha TCP/IP do seu computador forma os datagramas TCP/IP normalmente, mas então os datagramas são entregues ao modem para transmissão. O provedor recebe cada datagrama e o roteia apropriadamente pela Internet. O mesmo processo ocorre para pegar dados do provedor e trazê-los para o seu computador. Veja esta página (em inglês) para mais informações sobre PPP.
Se você quer saber mais sobre modems, protocolos e, principalmente, se quiser se aprofundar em assuntos como chaveamento de mudança de fase (PSK) e modulação de amplitude em quadratura (QAM), dê uma olhada nos links da próxima página.
Mais informações
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- Como funciona a conexão VDSL
- Como funcionam os cable modems
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1 comment:
O link de como funciona os telefones estão off.
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