Telecom — Cheat Sheet Completo v1

🔬 Física & Fundamentos — Hardware, Ondas e Meio

TIPO Categoria

TAREFA Função

DOMÍNIO Aplicação

FAIXA Banda/Ordem

SPEC Parâmetros

FAIXA Frequência

PADRÃO Norma

FERR. Software/HW

Ir para:📐 Métricas & Unidades 🔌 RF & Microeletrônica 📡 Antenas 🌊 Propagação Eletromagnética 🎯 Radar

📐 Métricas & Unidades

dB / dBm / dBW / dBμV

Escalas logarítmicas. dB é razão (relativo); dBm/dBW/dBμV são absolutos (referência fixa). Base de todo cálculo de enlace.

Unidade LogCálculo de Link

dB = 10·log₁₀(P₁/P₂) = 20·log₁₀(V₁/V₂) | dBm = 10·log₁₀(P/1mW)

Absolutos:dBm (ref 1 mW), dBW (ref 1 W; dBW = dBm − 30), dBμV (ref 1 μV), dBmV (cabo/TV) Relativos:dB (razão genérica), dBc (relativo à portadora), dBFS (fundo de escala ADC) Atalhos:+3 dB ≈ ×2, +10 dB = ×10, −3 dB ≈ ½, 0 dBm = 1 mW, 30 dBm = 1 W, 60 dBm = 1 kW

Ganhos & Referências — dBi / dBd / dBc / dB-Hz

Referências específicas por contexto: antena (dBi/dBd), espúrios (dBc), conversor (dBFS), densidades (dB-Hz).

ReferênciaNormalização

dBi:ganho relativo ao isotrópico (referência teórica) dBd:relativo ao dipolo λ/2; dBi = dBd + 2.15 dBc:relativo à portadora (espúrios, harmônicos, phase noise em dBc/Hz) dBFS / dB-Hz:dBFS fundo de escala (ADC/áudio digital, 0 = máximo); dB-Hz densidade por Hz (C/N₀, G/T)

RSSI / RSRP / RSRQ / SINR

Indicadores de sinal recebido. RSSI genérico (Wi-Fi); RSRP/RSRQ por elemento de recurso (LTE/5G); SINR inclui interferência.

RecepçãoQualidade do SinalWi-Fi / Celular

RSSI:potência total recebida (dBm); Wi-Fi bom > −67, fraco < −80 RSRP:Reference Signal Received Power (LTE/5G, dBm); bom > −90, ruim < −110 RSRQ:Reference Signal Received Quality (dB) = N·RSRP/RSSI SINR:sinal/(ruído+interferência); bom > 20 dB, ruim < 0 dB Apps:WiFi Analyzer, CellMapper, G-NetTrack, Network Cell Info, srsRAN

SNR / CNR / NF / SINAD / MER

Qualidade do sinal. SNR/CNR base; NF degrada em cascata; SINAD (rádio analógico); MER (constelação digital).

QualidadeAvaliação

SNR[dB] = P_sinal − P_ruído | NF = SNR_in/SNR_out | MER ≈ −20·log(EVM)

CNR:Carrier-to-Noise (antes da demodulação, em RF) NF:Noise Figure (degradação do SNR, dB); F = 10^(NF/10) SINAD:Signal+Noise+Distortion / (N+D); sensibilidade RX (ref 12 dB SINAD) MER:Modulation Error Ratio (digital, dB; análogo ao SNR da constelação)

SWR / ROE / Return Loss

Casamento de impedância na linha. ROE (Relação de Onda Estacionária, PT) = SWR/VSWR (EN). 1:1 ideal. Mede a reflexão.

CasamentoLinha TX / Antena

ROE = SWR = (1+|Γ|)/(1−|Γ|) | RL[dB] = −20·log|Γ| | Γ = (Z_L−Z₀)/(Z_L+Z₀)

Valores:1:1 perfeito, 1.5:1 ótimo (4% refletido), 2:1 aceitável (11%), 3:1 limite TX Return Loss:1:1 → ∞ dB, 1.5:1 → 14 dB, 2:1 → 9.5 dB, 3:1 → 6 dB; mismatch loss 2:1 ≈ 0.5 dB Medida:VNA, analisador de antena (NanoVNA, RigExpert, MFJ), wattímetro direcional (Bird), ROSímetro Nota:ROE, SWR e VSWR são sinônimos (Português / Inglês)

Intensidade de Campo & Exposição

Campos E (V/m) e H (A/m), densidade de potência (W/m²). Limites de exposição (SAR) por Anatel / ICNIRP.

EMF / EMCExposição / Segurança

S = E²/η₀ = E²/377 [W/m²] | E[V/m] = √(30·EIRP)/d

Unidades:E (V/m, dBμV/m), H (A/m), S (W/m², mW/cm²) SAR:Specific Absorption Rate (W/kg); limite celular 2 W/kg (cabeça, ICNIRP/Anatel) Normas:ICNIRP, Anatel Res. 700, FCC OET-65, ITU-T K-series, IEEE C95.1 Medida:field strength meter, sonda EMF, analisador de espectro + antena calibrada

🔌 RF & Microeletrônica (Razavi / Pozar)

LNA — Low Noise Amplifier

Primeiro estágio do receptor. NF baixa domina a sensibilidade do sistema (Friis em cascata).

AmplificadorAmplificação RXFront-end RF

NF_total = F1 + (F2-1)/G1 + (F3-1)/(G1·G2) + ... | NF[dB] = 10·log(F)

Specs:NF (0.5-3 dB), Gain (10-25 dB), IIP3, S11/S22, P1dB Topologias:Common-source c/ degenerescência indutiva, cascode, common-gate Tecnologias:CMOS, SiGe BiCMOS, GaAs pHEMT, GaN HEMT (potência) Ferr.:Cadence Virtuoso, ADS (Keysight), Microwave Office (AWR), Sonnet, MATLAB RF Toolbox

Mixer (Misturador)

Translação de frequência: f_RF ± f_LO = f_IF. Gilbert cell (double balanced) cancela vazamento de LO.

Não-Linear AtivoConversão de Freq.TX/RX Superheterodino

f_IF = |f_RF - f_LO| | Imagem: f_img = f_LO - f_IF (rejeitar!)

Specs:Conversion Gain (5-15 dB), NF (8-15 dB), IIP3, LO-RF isolation, P1dB Topologias:Diodo passivo, Gilbert ativo, sub-harmônico, I/Q (quadratura), Weaver, Hartley Ferr.:ADS Harmonic Balance, Spectre RF (PSS+PAC), AWR Microwave Office

VCO / Oscilador

Gera portadora. Phase noise (Leeson) define qualidade espectral. Cristal (XO/TCXO/OCXO) p/ referência estável.

GeradorSíntese de PortadoraLO / Clock

Leeson: L(Δf) = 10·log[(2FkT/Ps)·(1+(f0/2QΔf)²)·(1+fc/|Δf|)]

Specs:Phase noise (dBc/Hz @ offset), tuning range, KVCO (MHz/V), pushing/pulling Topologias:LC-tank (alta Q), ring (CMOS digital), Colpitts, Hartley, Pierce (XTAL) Refs:XO (50 ppm), TCXO (1-5 ppm), OCXO (0.01 ppm), Rb/Cs (10⁻¹²)

PLL — Phase-Locked Loop / Sintetizador

Loop de fase: PFD + Charge Pump + LPF + VCO + Divisor (÷N). Sintetiza frequências múltiplas da referência.

Controle RealimentadoSíntese / Recup. Clock

f_out = N · f_ref (Integer-N) | Δϕ = arg(V_out/V_ref)

Specs:Loop BW, lock time, jitter, spurs, fractional spur Tipos:Integer-N, Fractional-N (ΔΣ), DDS, ADPLL (all-digital) Ferr.:ADIsimPLL, ADI tools, MATLAB Mixed-Signal Blockset

Ref→PFD→CP→LPF→VCO→÷N↻

PA — Power Amplifier

Último estágio do TX. Classes A→F trocam linearidade por eficiência. Back-off p/ sinais c/ alto PAPR (OFDM).

Amplificador PotênciaTransmissãoTX RF / Mobile / BS

PAE = (P_out - P_in) / P_DC | OBO = P_sat - P_avg

Classes:A (linear, η≤50%), AB (~60%), B (~78%), C (não-linear, ~85%), D/E/F (switching, >90%) Specs:P_sat, P1dB, PAE, ACPR, EVM, gain, ruggedness Tecnologias:LDMOS (BS), GaAs, GaN HEMT, Doherty (back-off eficiente) Ferr.:ADS Load-Pull, AWR, Cadence Spectre RF, modelos Cripps/Angelov

Filtros RF (LC / SAW / BAW / Cavidade)

Seletividade de canal. SAW (sub-3GHz, baixo custo), BAW/FBAR (mmWave, alta Q), cavidade (TX de BS).

Passivo SeletivoFiltragem

Q = f₀/BW | IL[dB] = 10·log(P_in/P_out)

Aproximações:Butterworth (plano), Chebyshev (ripple), Elliptic (zeros), Bessel (linear-phase) Tecnologias:LC discreto, microstrip, SAW (700M-3G), BAW/FBAR (1-6G), cavidade (BS), waveguide (mmWave) Ferr.:QucsStudio, Sonnet, AWR, openEMS, scikit-rf (Python), MATLAB RF Toolbox

ADC / DAC

Interface analógico-digital. Nyquist: fs ≥ 2·BW. SDR moderno: ADC direto na RF (GSPS).

ConversorDigitalizaçãoSDR / Banda Base

SNR[dB] = 6.02·N + 1.76 | ENOB = (SNDR - 1.76)/6.02

Specs:Bits (8-16), fs (1 MSPS-10 GSPS), SFDR, SNDR, ENOB, INL/DNL Topologias ADC:Flash (rápido), SAR (energia/precisão), Sigma-Delta (alta resol.), Pipeline (BW alta) Interfaces:JESD204B/C (giga-serial), LVDS, CMOS parallel Chips:AD9361/9371 (USRP), TI AFE, Xilinx RFSoC (ADC+DAC+FPGA integrado)

Matching Networks / Smith Chart

Casamento de impedância p/ máxima transferência de potência (Z_L = Z_S*). Smith Chart: ferramenta gráfica.

PassivoCasamento

Γ = (Z_L - Z₀)/(Z_L + Z₀) | VSWR = (1+|Γ|)/(1-|Γ|)

Topologias:L-network, Pi, T, stub (open/short), transformador λ/4, Tchebychev multi-seção Refs:Z₀ = 50Ω (telecom), 75Ω (vídeo/cabo), 600Ω (áudio/telefonia) Ferr.:QucsStudio, scikit-rf (Network, plot_smith), ADS, AWR, MATLAB rfckt

Linearidade — IP3 / P1dB / EVM

Métricas de não-linearidade. IP3 caracteriza intermodulação 3ª ordem (perigosa, cai dentro da banda).

MétricaCaracterização

y = a₁x + a₂x² + a₃x³ + ... | IIP3 ≈ P1dB + 9.6 dB (regra prática)

P1dB:Ponto onde ganho cai 1 dB do linear IP3:Extrapolação onde produto IM3 = fundamental EVM:Error Vector Magnitude, % do raio da constelação Medida:Two-tone test (analisador espectro), VNA, VSA, Keysight 89600 VSA

Modulador I/Q — Quadratura

Base de todo TX/RX digital moderno. Gera/recupera qualquer modulação (PSK, QAM) via componentes I e Q.

Modulação VetorialTX/RX Digital

s(t) = I(t)·cos(ω₀t) - Q(t)·sin(ω₀t) | baseband complexo: x(t) = I + jQ

Impairments:I/Q imbalance (gain/phase), DC offset, image leakage Arquit. RX:Heterodino (IF), Zero-IF (direct conv.), Low-IF, Sliding-IF Ferr.:GNU Radio (blocks complex), MATLAB Comm Toolbox, Python (NumPy complex)

Parâmetros S / Linhas de Transmissão

S-parameters caracterizam redes RF em ondas incidente/refletida. Linhas TX: coax, microstrip, stripline, waveguide.

Análise LinearModelagem RF

S11 = b1/a1 |a2=0 (reflexão entrada) | S21 = b2/a1 |a2=0 (transmissão)

Linhas:Coaxial, microstrip, stripline, CPW, waveguide retangular (mmWave), SIW Conversões:S↔Z, S↔Y, S↔ABCD, ports 2/4 (mixed-mode SE/diff) Ferr.:scikit-rf (Python, Touchstone), VNA (Keysight/R&S/Anritsu), AWR, ADS, openEMS

📡 Antenas (Balanis / Stutzman)

Dipolo λ/2

Antena fundamental. Padrão tipo donut (omnidirecional no plano H). Base teórica de quase tudo.

Linear / RessonanteTX/RX HF-UHF

G = 2.15 dBi | Z_in ≈ 73 + j42.5 Ω (ideal) | L = λ/2 · 0.95

Parâmetros:BW ~10%, polarização linear, eficiência alta, fácil construção Variantes:Folded dipole (Z=300Ω), bow-tie (banda larga), short dipole, sleeve dipole Ferr.:4nec2, MMANA-GAL, EZNEC, openEMS, CST, HFSS, FEKO

Monopolo λ/4 c/ Plano Terra

Metade do dipolo + plano-terra (imagem). Comum em VHF/UHF móvel e estações base.

Linear VerticalMóvel / BS

G ≈ 5.19 dBi (ideal) | Z_in ≈ 36 Ω | L = λ/4

Variantes:Whip, ground-plane, J-pole, 5/8λ (maior ganho), colinear (array vertical) Apps:Estações base celular, táxis, walkie-talkies, AM broadcast (torre = monopolo gigante)

Yagi-Uda

Array end-fire: refletor + ativo + diretores. Alta diretividade para VHF/UHF.

Array End-FireDirecionalTV / Amador / P2P

G ≈ 7-20 dBi | F/B alto | BW estreita (1-5%)

Elementos:Refletor (~0.49λ), Driven (~0.47λ), Diretores (0.4-0.45λ, decrescentes) Specs:Boom 0.5-3λ, F/B 15-30 dB, polarização = orientação dos elementos Ferr.:MMANA-GAL, YagiCAD, 4nec2, designs DL6WU

Patch / Microstrip

Planar sobre substrato dielétrico. Compacta, integrável em PCB. Base de arrays modernos (5G, satélite).

Planar RessonanteSatNav / 5G / WiFiPCB / Array

L ≈ c/(2·f₀·√εr_eff) | G ≈ 6-9 dBi (single patch)

Feed:Probe coaxial, microstrip line, aperture-coupled, proximity-coupled Formas:Retangular, circular, anelar, fractal, U-slot (banda larga), patch suspenso Polariz.:Linear (simples), Circular (chanfros ou 2 feeds c/ 90°) Ferr.:HFSS, CST, FEKO, Sonnet, openEMS, ADS Momentum

Helicoidal / Hélice

Modo axial: polarização circular natural. Ideal para satélite LEO/MEO e enlaces espaciais.

HelicoidalPolariz. CircularSatélite / Espacial

G[dBi] ≈ 10·log(15·N·C²·S/λ³) | C ≈ λ, S ≈ λ/4

Modos:Normal (broadside, C<<λ), Axial (end-fire, C≈λ) Apps:Estação terrena LEO, CubeSat, receptores GPS, telemetria espacial

Loop / Quadra / Cubical Quad

Loop pequeno: magnético (HF RX). Loop grande (λ perímetro): ganho similar dipolo, menos ruído.

LoopRX HF / TX DX

Loop pequeno:Perímetro < λ/10, Z baixo, alta seletividade c/ capacitor Loop grande:Perímetro = λ, G ≈ 3 dBd, Z ≈ 100Ω Apps:RX HF baixo ruído (Beverage, K9AY), magnetic loop TX, ferrite (AM RX)

Horn / Corneta

Transição de guia de onda para espaço livre. Banda larga, ganho médio-alto, baixa perda. Ilumina parabólicas.

AperturaFeed ParabólicaSHF / Satélite

G ≈ 4π·A_eff/λ² | A_eff = η·A_phys

Tipos:Setorial (E/H-plane), piramidal, cônico, corrugado (low cross-pol) Apps:Iluminador de refletoras, padrões de calibração, câmaras anecoicas, mmWave

Parabólica / Refletora

Alta diretividade. Eficiência η ~50-70% (spillover, taper, blockage). GHz: satélite, radar, radioastronomia.

Aperture / RefletorAlto GanhoSat / Radar

G[dBi] = 10·log(η·(πD/λ)²) | HPBW ≈ 70·λ/D

Feeds:Prime focus, Cassegrain (subrefletor), Gregorian, Offset (sem blockage) Specs:Ku 60-90cm doméstico, Ka 60-120cm, C-band 1.8-3m, radioastronomia até 100m+ Ferr.:GRASP (TICRA), HFSS, FEKO, CST, MATLAB Antenna Toolbox

Log-Periódica / LPDA

Elementos escalonados geometricamente (razão τ). Banda muito larga (10:1) com ganho moderado constante.

Banda LargaEMC / TV / Medidas

τ = L(n+1)/L(n) = R(n+1)/R(n) | σ = (1-τ)/4·cot(α)

Specs:G ~6-10 dBi, BW 10:1+, τ ≈ 0.8-0.95 Apps:Câmaras EMC, broadcast TV, medidas RF, comunicações militares

Arrays — Linear / Planar / MIMO

N elementos com pesos w_n. Beamforming digital ou analógico. Base de 5G mmWave, radar AESA, SatCom.

Array ConfigurávelBeamforming / MIMO5G / Radar / Sat

AF(θ) = Σ w_n · exp(jkn·d·cos θ) | G ≈ G_elem · N

Tipos:Phased array (fase analógica), Hybrid (sub-arrays), Digital (per-elem), Massive MIMO (64-1024) Apps:5G NR (gNB array de patches), RIS (reconfigurable intelligent surface), radar AESA Ferr.:MATLAB Phased Array Toolbox, HFSS+arrays, Antenna Magus, CST

Parâmetros Fundamentais

Ganho, diretividade, BW, VSWR, eficiência, polarização (AR), EIRP, padrão de radiação, F/B, HPBW.

ConceitosCaracterização

G = η · D | EIRP = P_TX - L_cable + G_ant | AR = E_max/E_min

Polarização:Linear (V/H), Circular (RHCP/LHCP), Elíptica (AR > 1) Refs:dBi (isotrópico), dBd (dipolo), dBd = dBi - 2.15 Medidas:Câmara anecoica (far-field), near-field scanning, CATR (compact range)

🌊 Propagação Eletromagnética

Friis — Espaço Livre

Modelo idealizado: só espalhamento esférico, sem obstáculos. Base de qualquer link budget.

DeterminísticoLink BudgetSatélite / LoS

P_RX[dBm] = P_TX + G_TX + G_RX - L_FS | L_FS[dB] = 20·log(d) + 20·log(f) + 32.45 (km,MHz)

Hipóteses:Antenas em LoS, sem multipath, sem absorção atmosférica Uso:Sat-Terra, ponto-a-ponto LoS, milimétricas, indoor curtos

Two-Ray Ground Reflection

Determinístico c/ raio direto + raio refletido no solo. Acima da distância crítica: P ∝ 1/d⁴.

DeterminísticoOutdoor LoS Baixo

P_RX = P_TX · G_TX·G_RX · (h_TX·h_RX)² / d⁴ (acima de d_c)

d_crítica:d_c = 4π·h_TX·h_RX/λ Uso:Ambientes abertos planos, V2X, aeroportos, predição inicial macrocélula

Okumura-Hata / COST-231

Empírico urbano. Okumura: medições Tóquio. Hata: equações fechadas. COST-231: estende até 2 GHz (PCS).

EmpíricoMacrocélulaCelular 2G/3G150 MHz-2 GHz

L_Hata = 69.55 + 26.16·log(f) - 13.82·log(h_b) - a(h_m) + (44.9-6.55·log(h_b))·log(d)

Validade:f: 150-1500 MHz (Hata)/1500-2000 (COST-231); h_b: 30-200m; d: 1-20km Ambientes:Urbano grande/pequeno, suburbano, rural (correções específicas) Ferr.:Radio Mobile, SPLAT!, ATDI ICS Telecom, Pathloss, Atoll (planejamento celular)

Walfisch-Ikegami / COST-WI

Semi-empírico urbano denso. Difração no topo dos edifícios (multi-knife) + perda rua-receptor.

Semi-EmpíricoUrbano Denso800 MHz-2 GHz

L = L_FS + L_rts (rooftop-street) + L_msd (multi-screen diffraction)

Validade:Microcélulas urbanas, h_b ≈ h_roof, ruas tipo canyon Parâmetros:h_roof, w_street, b_building, orientação rua φ

Longley-Rice / ITM

Irregular Terrain Model. Perfil real do terreno (raster DEM), difração, multipath troposférico.

Determ.+Estat.Terreno Real20 MHz-20 GHz

Modos:Point-to-point, area prediction; cálculo de p%, time%, location% Input:DEM (SRTM, ASTER), refractividade, condutividade solo, climate zone Ferr.:SPLAT!, Radio Mobile, CloudRF, ITWOM

Modelos 5G — 3GPP TR 38.901 / mmWave

Estocásticos espaciais (SCM/QuaDRiGa). UMa, UMi, RMa, InH. Suportam MIMO, dual-mobility, blockage.

Estocástico Espacial5G/6G Planning0.5-100 GHz

Cenários 3GPP:UMa (urban macro), UMi (micro), RMa (rural), InH (indoor office), InF (factory) Componentes:LoS prob., LSP (delay/AoA spread), SSP (small scale), O2I penetration, foliage Ferr.:QuaDRiGa (Fraunhofer), Sionna (NVIDIA), MATLAB 5G Toolbox, NS-3 mmWave

Propagação Ionosférica (HF)

Reflexão pelas camadas D,E,F1,F2. MUF/LUF/FOT variam com hora, estação, ciclo solar (~11 anos).

Skywave / SkipDX HFAmador / Broadcast3-30 MHz

MUF = f_crit · sec(θ) | LUF: absorção D-layer | FOT = 0.85·MUF

Camadas:D (60-90km, absorve dia), E (90-150km, sporadic-Es), F1 (150-200km), F2 (200-500km, principal DX) Índices:SSN (sunspot), SFI (10.7cm flux), K/Ap (geomag.), R12 smoothed Ferr.:VOACAP, PropQuest, ITS HF, hamcap, ITU-R P.533, NOAA SWPC, PSKReporter

Propagação Troposférica

Refração na troposfera (0-20km). Inclui ducting (super-refração), tropo-scatter, atmosfera padrão (k=4/3).

TropoVHF-SHF Extensão30 MHz-30 GHz

k = 4/3 (padrão) | R_eff = k·R_Terra | Horizonte = √(2·k·R·h)

Fenômenos:Ducting (tropo-ducts até milhares de km), inversão, fading multipath atmosférico ITU-R:P.530 (LoS terrestre), P.452 (interferência), P.676 (gases), P.838 (chuva)

Fading — Rayleigh / Rician / Nakagami

Modelos estatísticos do envelope multipath. Rayleigh (NLoS), Rician (LoS+multipath, K), Nakagami-m (geral).

Estat. Small-ScaleModelagem Multipath

Rayleigh: p(r) = (r/σ²)·exp(-r²/2σ²) | Rician: K = P_LoS/P_scatter

Métricas:Coherence time (T_c ≈ 1/f_D), coherence BW (B_c ≈ 1/τ_rms), Doppler spread Doppler:f_D = (v/c)·f_c·cos(θ); Jakes spectrum classical Large-scale:Log-normal shadowing (σ 4-12 dB típico)

Difração / Zonas de Fresnel

Onda contorna obstáculos. 1ª zona de Fresnel deve estar > 60% livre p/ LoS quase ideal. Knife-edge: padrão.

DifraçãoObstáculos

F_n = √(n·λ·d₁·d₂/(d₁+d₂)) | v = h·√(2(d₁+d₂)/(λ·d₁·d₂))

Modelos:Knife-edge (Lee), Bullington (múltiplos), Epstein-Peterson, Deygout, ITU-R P.526

Atenuação Atmosférica / Chuva

Acima de ~10 GHz: absorção O₂ (pico 60 GHz), H₂O (22, 183 GHz). Chuva: forte em Ku/Ka/V (mmWave).

AbsorçãoLink mmWaveSatCom / 5G mmWave10 GHz+

γ_rain = k·R^α (R em mm/h, ITU-R P.838) | Total = γ·d_eff

ITU-R:P.676 (gases), P.838 (rain specific), P.618 (sat-earth), P.840 (clouds), P.530 (terr.) Picos:O₂: ~60 GHz (15 dB/km), H₂O: ~22, 183 GHz; janelas: 35, 94 GHz; chuva crítica Ka/V

🎯 Radar

Equação do Radar / Alcance

Relaciona potência recebida com alcance (∝ 1/R⁴, ida e volta). Define o alcance máximo de detecção.

FundamentoAlcance Máximo

P_r = (P_t·G²·λ²·σ)/((4π)³·R⁴) | R_max = [P_t·G²·λ²·σ/((4π)³·S_min)]^(1/4)

Variáveis:P_t (pico TX), G (ganho antena), σ (RCS), S_min (sensibilidade RX) Bandas:L (vigilância), S (ATC/meteo), C, X (8-12, tracking/marítimo), Ku/Ka (automotivo 77 GHz, imageamento), W Ferr.:MATLAB Radar/Phased Array Toolbox, Python (PySDR), GNU Radio

Formas de Onda — Pulsado / CW / FMCW / Chirp

Pulsado mede tempo (range). CW puro só mede Doppler (velocidade). FMCW barato (automotivo). Chirp permite pulse compression.

WaveformRange / Velocidade

R = c·τ/2 | FMCW: R = c·Δf/(2·(df/dt)) | Resolução ∝ c/(2·BW)

Pulsado:PRF, duty cycle, range via tempo de voo CW / FMCW:Doppler (vel.); FMCW com rampa mede range + velocidade; altímetro, automotivo Pulse compression:chirp (LFM) + matched filter; alta energia + boa resolução HW:USRP, módulos mmWave TI AWR1642/IWR6843 (77 GHz), RadarIQ

Doppler / MTI / CFAR

Doppler extrai velocidade. MTI/Pulse-Doppler separam alvos móveis do clutter. CFAR aplica limiar adaptativo de detecção.

ProcessamentoDetecção / Velocidade

f_D = 2·v_r/λ | v_r = f_D·λ/2 | Doppler ambíguo se |f_D| > PRF/2

MTI:Moving Target Indication (cancela clutter estático via filtro) Pulse-Doppler:FFT sobre os pulsos → mapa range-Doppler CFAR:Constant False Alarm Rate (CA-CFAR, OS-CFAR); limiar adaptativo ao ruído local

Resolução & Ambiguidade / PRF

Resolução em range (∝ BW), azimute (∝ largura de feixe), Doppler (∝ tempo de integração). PRF gera ambiguidades.

Trade-offResolução

ΔR = c/(2·BW) | R_unamb = c/(2·PRF) | v_unamb = λ·PRF/4

Range:ΔR = c/(2·B); maior BW → melhor resolução Azimute:ΔΘ ≈ λ/D (largura de feixe da antena) PRF:baixa → range sem ambiguidade mas Doppler ambíguo (e vice-versa); LPRF/MPRF/HPRF, staggered PRF

RCS — Radar Cross Section

Área efetiva de espalhamento do alvo (m² ou dBsm). Depende de geometria, material, frequência e ângulo. Base do stealth.

AlvoDetectabilidade

σ = lim 4π·R²·(S_refl/S_inc) [m²] | dBsm = 10·log(σ)

Valores típicos:inseto −30 dBsm, drone/pássaro −10, humano 0, carro 10-20, navio 40+ dBsm Regiões:Rayleigh (alvo << λ), ressonante (~λ), óptica (alvo >> λ) Stealth:formas facetadas, RAM (radar absorbing material), redução de σ Ferr.:FEKO, CST, HFSS (PO/MoM/MLFMM), POFACETS (MATLAB)

Tipos & Aplicações — SSR / SAR / Automotivo / Meteo

Primário (eco passivo) vs secundário (transponder, ATC). SAR para imageamento. Automotivo 77 GHz (ADAS). Meteorológico (chuva).

SistemasAplicaçãoATC / ADAS / Sensoriamento

Vigilância/ATC:primário (PSR), secundário (SSR, Mode S, ADS-B), tracking Imageamento:SAR (synthetic aperture, satélite/aéreo), ISAR, GMTI Automotivo:24/77/79 GHz FMCW, ADAS, ACC, blind-spot, AEB; phased array Meteorológico:dual-pol, Doppler weather (NEXRAD), reflectividade em dBZ Norma:IEEE 521 (bandas L/S/C/X/K...), ITU-R, automotivo SRR/LRR

📡 Sistemas de Comunicação — Modulação, Codificação e Padrões

TIPO Categoria

TAREFA Função

DOMÍNIO Aplicação

ORDEM Bits / Complex.

SPEC Parâmetros

FAIXA Frequência

TAXA Capacidade

PADRÃO Norma

FERR. Software/HW

Ir para:📶 Comunicações Digitais 🔐 Codificação 💡 Comunicações Ópticas 📻 Radiocomunicação & SDR 📺 TV Digital 🛰️ Comunicações via Satélite 📱 Comunicações Móveis ☎️ Telefonia & VoIP

📶 Comunicações Digitais (Sklar / Proakis / Haykin)

ASK / OOK

Amplitude Shift Keying. OOK (on-off): base de IR remoto, primeiros sistemas ópticos, sub-GHz IoT.

Modulação DigitalBináriaM=2 a 8

s(t) = A_m·cos(ω₀t) | BER ≈ Q(√(Eb/N0)) (coerente OOK)

Eficiência:~1 bit/símbolo (OOK), pobre em SNR vs PSK, sensível a fading de amplitude Apps:Controle remoto IR, RFID 433/915 MHz, primeiros sistemas ópticos (NRZ-OOK datacenter)

FSK / GFSK / MSK / GMSK

Frequency Shift Keying. MSK: índice 0.5, fase contínua. GMSK: pré-filtro Gauss (GSM). GFSK: BLE/Zigbee.

Modulação DigitalFM DigitalGSM / BLE / Zigbee

MSK: h = 0.5 (mod. index) | GMSK: BT = 0.3 (GSM), 0.5 (DECT)

Vantagens:Envelope constante (PA classe C/E), imune a não-linearidades, espectro compacto (CPM) Apps:GSM (GMSK), Bluetooth BR (GFSK), BLE (GFSK), DECT, paging POCSAG/FLEX

BPSK / QPSK / 8PSK / π/4-DQPSK

Phase Shift Keying. BPSK: máx robustez. QPSK: 2 bits/símbolo, gold standard. π/4-DQPSK: TETRA, NADC.

Modulação de FasePadrãoM=2,4,8

BPSK BER = Q(√(2Eb/N0)) | QPSK BER = Q(√(2Eb/N0)) (mesma de BPSK!)

Eficiência:BPSK 1, QPSK 2, 8PSK 3 bit/símbolo. Penalidade 8PSK ~3.6 dB vs QPSK Apps:QPSK: DVB-S, satélite, LTE control, CDMA. 8PSK: EDGE, DVB-S2. OQPSK: Zigbee, CDMA2000

QAM — 16/64/256/1024-QAM

Quadrature Amplitude Modulation. Combina amplitude e fase. Exige alto SNR. 4096-QAM: Wi-Fi 7.

Híbrida Amp+FaseAlta EficiênciaM=16→4096

M-QAM: log₂(M) bit/símbolo | BER ≈ (4/log₂M)·(1-1/√M)·Q(...)

Eficiência:16: 4 b/s, 64: 6, 256: 8, 1024: 10, 4096: 12 bit/símbolo SNR (BER 10⁻⁶):16-QAM ~13 dB, 64 ~19, 256 ~25, 1024 ~30, 4096 ~36 dB Apps:DVB-C/T2, LTE (256), 5G NR (256/1024), Wi-Fi 6 (1024), Wi-Fi 7 (4096), DOCSIS 3.1 (4096)

APSK — Amplitude/Phase Shift Keying

Constelação em anéis concêntricos. Melhor PAPR que QAM, popular em satélite (DVB-S2X, DVB-RCS2).

AnelSatCom EficienteDVB-S2X16/32/64-APSK

DVB-S2X:QPSK, 8PSK, 16/32/64/128/256-APSK; modcods até ~6 bit/símbolo c/ FEC LDPC+BCH Vantagem:PAPR menor que QAM ⇒ PA opera mais próximo da saturação (TWTA de satélite)

OFDM — Orthogonal Frequency Division Multiplexing

Multi-portadora ortogonal. Cyclic Prefix combate ISI. Base de WiFi, LTE, 5G, DVB-T, DSL.

Multi-portadoraAlta CapacidadeWiFi/LTE/5G/DVB

s[n] = Σ_k X_k · exp(j2π·k·n/N) (IFFT) | ortogonalidade: Δf = 1/T_sym

Componentes:IFFT/FFT, CP (1/4,1/8,1/16), subportadoras (piloto, dados, nulas, DC), windowing Desafios:PAPR alto (clipping, tone reservation, PTS), sensível a CFO, sincronização (Schmidl-Cox) Apps:802.11a/g/n/ac/ax, LTE (DL), 5G NR, DVB-T/T2, DAB, ADSL/VDSL, PLC

Bits→Map→S/P→IFFT→+CP→P/S→DAC/RF

Pulse Shaping — NRZ/RZ/Manchester/RC

Formato do pulso afeta BW, ISI, DC, sincronização. Raised Cosine (RC) e Root-RC (RRC): padrão telecom.

Banda BaseConformação Pulso

RC: BW = (1+α)/(2T) | Roll-off α: 0 (Nyquist ideal) - 1 (BW 1/T)

Formatos:NRZ, RZ, Manchester (clock embed), Bipolar AMI, 4B/5B, 8B/10B, 64B/66B RC/RRC:α típico 0.2-0.35 (DVB-S2: 0.05-0.35); RRC TX+RX cascata = RC (Nyquist matched filter)

ISI / Eye Diagram / Equalização

ISI: símbolos vizinhos se sobrepõem. Eye diagram: abertura indica margem. EQs: ZF, MMSE, DFE, LMS, RLS, MLSE.

Distorção / Recup.Compensar Canal

ZF: H_eq = 1/H_canal | MMSE: H_eq = H*/(|H|² + N₀/E_s)

EQs Lineares:ZF (zera ISI, amplifica ruído), MMSE (balanceia), FFE EQs Não-Lin:DFE (decision feedback), MLSE (Viterbi sobre canal), Adaptativos LMS/RLS/CMA blind Ferr.:MATLAB Comm Toolbox (eyediagram, comm.LinearEqualizer), GNU Radio

Sincronização — Símbolo / Portadora / Frame

Símbolo (Gardner, M&M, ELG), portadora (PLL, Costas), frame (preamble corr., Schmidl-Cox p/ OFDM).

SincronismoRecepção Coerente

Símbolo:Gardner (timing error detector), Mueller&Müller, Early-Late Gate Portadora:PLL (linear), Costas loop (M-PSK), DD (decision-directed), polifásica Frame OFDM:Schmidl&Cox (2 metades iguais), Park, Minn, autocorrelação do CP

SNR / Eb/N0 / Es/N0 / BER / C/N0

Métricas fundamentais. Eb/N0 universal (independe BW). C/N0 (dB-Hz) comum em satélite. BER alvo: 10⁻³ a 10⁻⁹.

MétricaAvaliação

Eb/N0 = (S/N)·(BW/Rb) | Es/N0 = log₂(M)·Eb/N0 | C = BW·log₂(1+SNR)

BER alvo:Voz: 10⁻³, Dados: 10⁻⁶ a 10⁻⁹, Óptico: 10⁻¹² (pre-FEC ~10⁻³ pós-FEC ~10⁻¹⁵) Ferr.:MATLAB berawgn/bercoding, comm.ErrorRate, GNU Radio BER block

🔐 Codificação — Fonte, Canal, MIMO, Spread

Source Coding — Huffman / Arithmetic / Lempel-Ziv

Compressão sem perda. Huffman: ótimo por símbolo. Arithmetic: ótimo. LZ77/78/W: dicionário adaptativo.

Compressão LosslessReduz Redundância

H(X) = -Σ p_i·log₂(p_i) | L_avg ≥ H(X) (Shannon)

Aplicações:Huffman (gzip, JPEG), LZ77 (zip, png), LZW (gif), arithmetic (JPEG2000, H.264 CABAC) Padrões:DEFLATE (RFC 1951), Brotli, Zstandard, LZMA

Compressão com Perda — JPEG / H.265 / AV1 / Opus

Modelos perceptuais. JPEG/HEIC (imagem), H.264/265/AV1/VVC (vídeo), MP3/AAC/Opus (áudio).

Compressão LossyMultimediaBroadcast / Streaming

Vídeo:MPEG-2 (DVD/DVB-T), H.264/AVC (streaming), H.265/HEVC (4K, DVB-T2), AV1 (YouTube), VVC/H.266 (8K) Áudio:MP3 (MPEG-1 L3), AAC (DVB), Opus (WebRTC, VoIP), AC-3/E-AC-3 (Dolby) Imagem:JPEG, JPEG2000, WebP, AVIF, HEIC, JPEG XL

Channel Coding — Hamming / BCH / Reed-Solomon

Block codes: corrige erros adicionando paridade. Hamming (1 erro), BCH (múltiplos), RS (rajadas de bytes).

Bloco / FECCorreção Erros

Hamming (7,4): d=3, t=1 | RS(255,223): t=16 bytes

RS Apps:CD/DVD/Blu-ray, DVB-T (RS 204,188), QR codes, satélite, fibra (RS(255,239) ITU-T G.709) BCH:DVB-S2/T2 (outer), Flash NAND ECC, DSL Decodif.:Sistemático, polinomial (Berlekamp-Massey), syndrome decoding

Convolucional + Viterbi

Codificação por estado, decodificação por máxima verossimilhança (Viterbi, trellis). GSM, 802.11.

ConvolucionalFEC Inner

Taxa R = k/n | K = constraint length (5-9) | Estados = 2^(K-1)

Configs:R=1/2 K=7 (NASA, GSM, 802.11), R=1/3, puncturing (taxas intermediárias) Apps:GSM, IS-95 CDMA, 802.11a/g, DVB-S (concat c/ RS), Voyager (R=1/2 K=7)

Turbo / LDPC / Polar

Códigos modernos perto do limite de Shannon. Turbo: 3G/4G. LDPC: WiFi/5G/DVB-S2. Polar: 5G control.

Capacity-AchievingFEC Moderno4G/5G/DVB

Turbo:Berrou 1993, paralelos+interleaver, decodif. iterativa BCJR. 3G/4G data, Mars rover, DVB-RCS2 LDPC:Gallager 1962/MacKay 1996, parity-check sparsa, belief propagation. 802.11n/ac/ax, 5G data, DVB-S2/T2, 10GbE Polar:Arikan 2008, 1º código provadamente capacity. SC/SCL+CRC. 5G control (PBCH, PDCCH)

CRC / Interleaving / Concatenação

CRC: detecção. Interleaver: rajadas → ruído aleatório. Concatenação: outer (RS) + inner (convol/LDPC).

FEC HelpersRobustez

CRCs:CRC-8, CRC-16-CCITT, CRC-24 (Bluetooth), CRC-32 (Ethernet, 802.11), polinômio gerador g(x) Interleaver:Bloco (matriz), convolucional, pseudo-random (turbo), espacial (OFDM subcarriers)

Spread Spectrum — DSSS / FHSS

DSSS: chip rate >> bit rate (PN). FHSS: salta freq. pseudo-aleatório. BT=FHSS, 802.11b=DSSS, GPS=DSSS.

EspalhamentoAnti-Jam / Multi-UserGPS / BT / CDMA

G_p = R_chip/R_bit (processing gain) | G_p[dB] reduz Eb/N0 requerido

DSSS:GPS L1 (1.023 Mcps Gold codes), CDMA IS-95 (1.2288 Mcps), 802.11b (Barker), Iridium FHSS:Bluetooth (1600 hops/s), military jam-resistant, antigo 802.11 FHSS

CDMA — Code Division Multiple Access

DSSS multi-usuário. Cada usuário tem código ortogonal (Walsh) + scrambling. Base de IS-95 e WCDMA/UMTS.

Múltiplo AcessoMulti-Usuário2G/3G

Códigos:Walsh-Hadamard (ortogonal), Gold (CDMA, GPS), Kasami, OVSF (UMTS variable spreading) Recepção:Rake receiver (multipath fingers), power control essencial (near-far problem)

MIMO — Spatial Multiplexing / Diversity / STBC

Múltiplas antenas TX/RX. SM: paralelos (cap.). Diversity (Alamouti): robustez. Beamforming: ganho.

Multi-AntenaCapacidade / RobustezWiFi / LTE / 5G

C_MIMO = min(N_T,N_R)·log₂(1+SNR/N_T) | Alamouti: full diversity, R=1

Modos:SU-MIMO, MU-MIMO, Massive MIMO (32-256 antenas BS), Cell-Free MIMO Pré-codif.:SVD-based, MRT (max ratio TX), ZF, MMSE, Tomlinson-Harashima Apps:802.11n (2×2), ac (8×8), ax (8×8), LTE (4×4), 5G NR (32×32 a 256 elem.)

Múltiplo Acesso — FDMA / TDMA / OFDMA / NOMA

Como compartilhar canal. FDMA (1G). TDMA (GSM). CDMA (3G). OFDMA (4G/5G). NOMA (6G research).

CompartilhamentoMulti-Usuário

Variantes:FDMA (1G), TDMA (GSM, IS-136), CDMA (IS-95, UMTS), OFDMA (WiMAX, LTE DL, 5G), SC-FDMA (LTE UL), NOMA (power-domain) Duplex:FDD (paired, GSM/UMTS/LTE), TDD (single freq, time slots, TD-LTE, 5G n78), full-duplex (research)

💡 Comunicações Ópticas (Agrawal / Senior)

Fibras Ópticas — SMF / MMF

SMF (8-10μm core): longa distância, baixa dispersão. MMF (50/62.5μm): curta distância, datacenter.

Guia ÓpticoMeio TX

NA = √(n₁²-n₂²) | V = (2π·a/λ)·NA (V<2.405 ⇒ single-mode)

Janelas:850 nm (MMF, datacenter), 1310 nm (O-band, baixa disp.), 1550 nm (C-band, mín. atenuação 0.2 dB/km, EDFA) Tipos SMF:G.652 (standard), G.653 (DSF), G.655 (NZ-DSF), G.657 (bend-insensitive), G.654 (submarino) Tipos MMF:OM1/2 (50/62.5, 1Gb), OM3/4 (10-40Gb), OM5 (SWDM, 100Gb+)

Dispersão — CD / PMD / Modal

Cromática (CD): velocidades diferentes por λ. PMD: polariz. ortogonais. Modal: só MMF, modos diferentes.

DistorçãoLimita BW·L

CD: D ≈ 17 ps/(nm·km) @1550nm SMF | PMD: Δτ ∝ √L

Compensação:DCF (dispersion comp. fiber), CFBG (chirped FBG), DSP (coerente: equalização adaptativa) Ferr.:VPIphotonics, OptSim, Lumerical Interconnect, OptiSystem

Atenuação & Janelas

Perdas: Rayleigh (∝1/λ⁴), absorção OH⁻, splice, conectores. Mínimo absoluto em ~1550 nm.

PerdasBudget Óptico

P_out = P_in · 10^(-αL/10) | Splice ~0.1 dB, conector ~0.3-0.5 dB

Atenuação típica:850nm: ~2.5 dB/km, 1310nm: ~0.35 dB/km, 1550nm: ~0.20 dB/km, 1625nm L-band Bandas:O (1260-1360), E (1360-1460), S (1460-1530), C (1530-1565), L (1565-1625), U (1625-1675)

WDM — CWDM / DWDM

Multiplexação por comprimento de onda. CWDM: 20nm spacing. DWDM: 50/100 GHz (até 96+ canais).

MultiplexaçãoAumentar CapacidadeBackbone / Metro

Δf · Δλ = c/λ² | 100 GHz @1550 ⇔ 0.8 nm

CWDM:ITU-T G.694.2, 20nm spacing, 1270-1610 nm, cooler-free, metro/acesso DWDM:ITU-T G.694.1, grid 50/100/200 GHz ou Flexigrid (12.5 GHz), C/L-band, backbone Componentes:Mux/Demux (AWG), OADM, ROADM, transponders, tunable lasers

Fontes Ópticas — Lasers / LEDs

DFB: monomodo C/L-band. VCSEL: emissão superfície, 850nm, baixo custo. EML: DFB+EAM (alta velocidade).

EmissorGeração Óptica

P_out = η·(I - I_th)·hν/q | SMSR > 35 dB (single-mode)

Tipos:LED (low BW), Fabry-Perot, DFB, DBR, VCSEL, External Cavity Laser, Tunable Apps:DFB 1550 (DWDM, coerente), VCSEL 850 (datacenter), EML (10/25/50G), tunable (ROADM)

Moduladores Externos — MZM / EAM

MZM (Mach-Zehnder, LiNbO₃ ou Si): IQ moderno. EAM: integrável InP. Coerente: IQ-MZM dual-pol.

Modulador ÓpticoCodificação Dados

MZM:Vπ baixo, extinction ratio > 20 dB, BW > 40 GHz, formatos OOK/PSK/QAM Plataformas:LiNbO₃ thin-film (TFLN), InP, Silicon Photonics (SiP), polímeros

Detectores — PIN / APD / Coerente

PIN: linear, BW alta. APD: ganho interno (M), maior sensibilidade. Coerente: bate sinal c/ LO p/ amplitude+fase.

Receptor ÓpticoDetecção

R = η·q/(h·ν) [A/W] | SNR_shot = R·P/(2qB)

PIN:InGaAs (1310/1550), Si (850), BW > 40 GHz, R ~0.8-1 A/W APD:Ganho M ~10-50, ~5-10 dB mais sensível, requer alta tensão Coerente:Recupera I/Q + 2 polarizações + amplitude+fase ⇒ 64-QAM, DSP intensivo

Amplificadores Ópticos — EDFA / Raman

EDFA: bombeio 980/1480nm, ganho C/L-band sem O-E-O. Raman: ganho distribuído, baixo ruído.

Amplificação ÓpticaLong-Haul

G_EDFA: 20-30 dB típico | NF ~4-6 dB | Raman: ganho Δλ ~13 THz

Tipos:EDFA (C/L), SOA (datacenter, switching), Raman (distribuído), Hybrid EDFA+Raman Apps:Cabos submarinos (cada 50-100 km), DWDM long-haul, repeaters, pre-amp/booster

Link Budget Óptico

P_TX - atenuações - margem = P_RX_min. Considera fibra, splices, conectores, dispersion penalty, aging.

Eng. LinkProjeto

P_RX = P_TX - α·L - N_splice·L_s - N_conn·L_c - M_sys

Margens:Dispersion penalty (1-2 dB), aging (3 dB), repair margin, temperatura Ferr.:OptiSystem, VPIphotonics, OptSim, planilhas Excel padrão indústria

PON — GPON / XGS-PON / 25G-50G PON

Passive Optical Network: fibra única + splitters passivos. OLT (central) ↔ ONU/ONT (cliente). FTTH dominante.

Acesso ÓpticoFTTH / FTTBAcesso

Padrões:GPON G.984 (2.5/1.25G), XG-PON G.987 (10/2.5G), XGS-PON G.9807 (10G simétrico), 25/50G-PON, NG-PON2 Splits:1:32, 1:64, 1:128; alcance 20 km, λ down 1490, up 1310 Protocolos:OMCI (OLT-ONU mgmt), GEM (encap), TDMA upstream, broadcast downstream

Sistemas Coerentes — PDM-QPSK / 16QAM

Estado-da-arte long-haul: detecção coerente + DSP + dual-pol + modulação avançada. 100G/400G/800G/1.6T.

CoerenteBackbone Alta Cap.100G+

Capacidade = 2·(símbolo·log₂(M))·N_pol | 100G = 32 Gbaud·QPSK·2pol

Formatos:PDM-QPSK (100G), PDM-16QAM (200/400G), PDM-64QAM (800G), Probabilistic Shaping (PCS) DSP:CD compensation, PMD/pol tracking, CFO estim., MIMO 2x2 butterfly, FEC LDPC FEC:Hard-decision (HD), Soft-decision (SD), oFEC, ganho ~9-12 dB

Medidas Ópticas — OTDR / OSA / Power Meter

OTDR: refletometria temporal, mapeia perdas. OSA: espectro óptico (WDM). Power Meter + Source: budget.

InstrumentaçãoCaracterização

OTDR:EXFO, Viavi, AFL, Yokogawa AQ; mostra perdas, splices, conectores, fim de fibra OSA:Yokogawa AQ6370, Anritsu MS9740; resolução até 20 pm, dynamic range 80+ dB Conectores:SC, LC, FC, ST; polish PC/UPC/APC (8° p/ -60 dB return loss)

📻 Radiocomunicação & SDR

Espectro RF & Bandas ITU

ELF→EHF. Cada banda tem propagação distinta. ITU-R aloca uso global em conferências WRC.

RegulaçãoAlocação

Bandas ITU:ELF, SLF, ULF, VLF (3-30 kHz), LF, MF (AM), HF (3-30 MHz), VHF (30-300 MHz), UHF, SHF, EHF (30-300 GHz) Bandas Radar:L (1-2), S (2-4), C (4-8), X (8-12), Ku (12-18), K (18-27), Ka (27-40), V (40-75), W (75-110) Brasil/Anatel:Atribuição PDFTR, fiscalização Anatel, ISM (433, 915 MHz; 2.4, 5.8 GHz), licenciado vs livre

Modulações Analógicas — AM / FM / SSB / PM

AM (DSB-LC): broadcast MF. SSB: HF voz, eficiência BW. FM: broadcast 88-108, alta fidelidade.

AnalógicaVoz / Broadcast

AM: s(t) = A_c·(1+m·x(t))·cos(ω_c·t) | FM: s(t) = A_c·cos(ω_c·t + β·sin(ω_m·t))

AM:DSB-LC (broadcast MW), DSB-SC, SSB-USB/LSB (HF voz amador), VSB (TV analógica NTSC/PAL) FM:Wideband (broadcast Δf=75 kHz), Narrowband (amador Δf=5 kHz), índice β = Δf/f_m BW Carson:BW_FM ≈ 2(Δf + f_m)

Receptor Superheterodino

Mistura RF → IF fixa p/ filtragem/amplificação. Arquitetura dominante ~100 anos. IF: 455 kHz (AM), 10.7 MHz (FM).

Arquit. ReceptorDetecção

Variantes:Single-conversion, dual-conversion (rejeita imagem), direct-conversion (Zero-IF, SDR), low-IF Imagem:f_imagem = f_LO + f_IF (ou f_LO - f_IF). RF preselector + filtro IF rejeita

Antena→LNA→Filtro RF→Mixer→Filtro IF→Amp IF→Demod

Amateur Radio — Faixas & Modos

Hobby + serviço público licenciado. Brasil: classes A/B/C. PU/PY/PT prefixos. Modos: CW, SSB, FM, digital.

AmadorDX / Pública / SatHobby / Emergência

HF:160m (1.8), 80m (3.5), 40m (7.0), 30m (10.1), 20m (14.0), 17m, 15m (21), 12m, 10m (28) VHF/UHF:6m (50), 2m (144), 70cm (430), 23cm (1240), 13cm (2300+) Modos:CW (Morse), SSB (USB >10MHz, LSB <10MHz), FM (repetidora), Digital: FT8, FT4, JT65, PSK31, RTTY, JS8Call, VARA, Olivia Software:WSJT-X (FT8/FT4/JT65), Fldigi, JS8Call, N1MM Logger, Ham Radio Deluxe, CQRLOG, GridTracker, PSKReporter

Repetidoras & Voz Digital (DMR / D-STAR / Fusion / P25)

Repetidora VHF/UHF estende alcance. CTCSS/DCS seletivo. Modos digitais oferecem texto+GPS+rede.

Repeater / Voz DigitalCobertura

Offsets:2m: ±600 kHz, 70cm: ±5 MHz (Brasil), CTCSS 67-254.1 Hz, DCS códigos octais Voz Digital:DMR (TDMA 2-slot, BrandMeister), D-STAR (Icom, GMSK), C4FM/Fusion (Yaesu Wires-X), P25 (público), NXDN, TETRA Hotspots:MMDVM (multi-mode), Pi-Star, OpenSpot, conexão BrandMeister, TGIF, XLX, REF

SDR — Software-Defined Radio

DSP em vez de circuitos analógicos dedicados. Banda I/Q + processamento digital. Do RTL-SDR ao Zynq RFSoC.

Plataforma DigitalRádio FlexívelP&D / Amador / Mil

HW:RTL-SDR (~USD 25, RX 24-1700 MHz), HackRF One (TX/RX 1-6 GHz), Airspy, SDRplay, BladeRF, LimeSDR, USRP B2xx/X3xx/X4xx (Ettus), ADALM-PLUTO, RFSoC Software:GNU Radio (Companion), SDR# (SDRSharp), GQRX, CubicSDR, SDRangel, SDRuno, HDSDR, OpenWebRX Bibliotecas:UHD (Ettus C++/Python), SoapySDR (vendor-agnostic), libhackrf, librtlsdr, pyrtlsdr, GNU Radio OOT

APRS / Packet Radio / AX.25

APRS: posição + msgs curtas. Packet AX.25: padrão amador (1.2/9.6 kbps). VARA: modem moderno (HF/VHF).

Dados AmadorPosição / Texto

APRS:144.39 MHz (Américas), 144.80 (Europa), gateways IGate p/ APRS-IS, símbolos, mensagens, mic-E, telemetria Packet:AX.25 (variante HDLC), KISS, BBS, Winlink (email via HF/VHF), VARA HF/FM, ARDOP, FBB

EIRP / Potência / Unidades

dBm absoluto, dB relativo. EIRP inclui antena. ERP usa dipolo. Cuidado: dBW = dBm - 30.

MétricasCálculo de Link

P[dBm] = 10·log(P[mW]) | EIRP[dBm] = P_TX - L_feed + G_ant[dBi]

Conversões:0 dBm = 1 mW, 30 dBm = 1 W, 60 dBm = 1 kW; ERP = EIRP - 2.15 dB Limites Brasil:ISM 2.4 GHz: 1 W EIRP indoor, 4W EIRP outdoor; 5 GHz varia (UNII-1/2/2e/3)

📺 TV Digital (ISDB-Tb / TV 3.0)

ISDB-Tb / SBTVD — Sistema Brasileiro

Padrão brasileiro (ISDB-T japonês + H.264 + Ginga). Transmissão terrestre digital, canal de 6 MHz em VHF/UHF.

Padrão BroadcastTV TerrestreBrasil / LatAm

Faixa:VHF (canais 7-13) / UHF (14-51), canal de 6 MHz, BST-OFDM Norma:ABNT NBR 15601-15610, ISDB-T Internacional (Brasil 2007, vários países LatAm) Vídeo/Áudio:MPEG-4 AVC (H.264) HD + AAC; one-seg para móvel Resoluções:SDTV, HDTV 1080i; multiprogramação possível

BST-OFDM & Segmentação / One-Seg

13 segmentos OFDM (Band Segmented Transmission). 1 segmento central = One-Seg (móvel/portátil). Hierarquia de robustez.

Camada FísicaModulação

13 segmentos × ~429 kHz | One-Seg = 1 segmento (≈ 312 kbps)

Modos:Mode 1 (2k FFT), 2 (4k), 3 (8k); guard interval 1/4 a 1/32 Camadas:A (one-seg, QPSK robusta), B/C (HD, 64-QAM); modulação hierárquica One-Seg:recepção móvel/portátil, QPSK, FEC forte, baixa taxa Full-Seg:12 segmentos, HD para receptores fixos

Codecs & Compressão

ISDB-Tb usa H.264/AAC. A TV 3.0 migra para H.265/VVC e áudio next-gen. Compressão é chave para 4K/8K em 6 MHz.

CompressãoVídeo / Áudio

Atual:vídeo H.264/AVC, áudio AAC/HE-AAC (SBTVD) TV 3.0:vídeo VVC (H.266); áudio MPEG-H 3D Audio Taxas:HD ~8-15 Mbps (H.264), 4K ~15-25 Mbps (HEVC/VVC); HDR (HLG/PQ)

Ginga — Middleware Interativo

Middleware brasileiro de interatividade. NCL (declarativo, XML) + Lua (script). Apps, t-gov, t-commerce, segunda tela.

MiddlewareInteratividadeBrasil

Linguagens:NCL (Nested Context Language, declarativa) + Lua (imperativa); Ginga-NCL Ginga-J:parte procedural em Java (menos usada) Norma:ABNT NBR 15606, ITU-T H.761 (recomendação internacional) Ferr.:Ginga Virtual Set-top Box, emuladores, Telemídia PUC-Rio

TV 3.0 Brasil — Próxima Geração

Próximo padrão brasileiro (SBTVD Fórum / Anatel). Físico DVB-T2, transporte IP, 4K/8K, HDR, convergência broadcast + broadband.

Next-GenConvergência IPBrasil

Camada física:DVB-T2 (selecionada para a transmissão) Transporte:ROUTE/DASH e MMT (baseado em IP); convergência broadcast-broadband Recursos:4K/8K, HDR, alto frame rate, áudio imersivo, multitelas, publicidade endereçável Processo:chamadas públicas do SBTVD Fórum, fases de testes, implantação gradual

Padrões Mundiais — DVB-T2 / ATSC 3.0 / DTMB

Comparação global. DVB (Europa/maioria), ATSC (EUA), ISDB (Japão/Brasil), DTMB (China). 2ª geração: DVB-T2, ATSC 3.0.

ComparaçãoPadrões

DVB-T/T2:Europa e maioria global; T2 usa LDPC + 256-QAM + constelações rotacionadas ATSC 1.0/3.0:EUA/Coreia; 3.0 (NextGen TV) baseado em IP, OFDM, LDPC, HEVC ISDB-T:Japão, Brasil (ISDB-Tb), LatAm; BST-OFDM DTMB:China; TDS-OFDM; DTMB-A como evolução

🛰️ Comunicações via Satélite

Órbitas — LEO / MEO / GEO / HEO / SSO

Período Kepler. LEO 90min, GEO 24h síncrona. SSO: passa mesmo horário local. Molniya: alta latitude.

Mecânica OrbitalPosicionamento

T = 2π·√(a³/μ) | v_orbital = √(μ/r) | μ_Terra = 398600.4 km³/s²

LEO:160-2000 km, T~90-120 min, ~7.8 km/s, Doppler alto, baixa latência (~5 ms); ISS 400km MEO:2000-35786 km, GPS/Galileo/GLONASS ~20000 km, T~12h, semi-sync GEO:35786 km equador, T=23h56m, geo-estacionário, broadcast, latência ~250 ms Outras:HEO/Molniya (e alta, i=63.4°), SSO (i=98°, sensoriamento), GTO (transfer ellipse)

Link Budget Satélite — EIRP / G/T / C/N

Conta toda perda do TX ao RX. G/T mede qualidade RX (figure of merit). C/N₀ em dB-Hz independe de BW.

Eng. SistemasProjeto Enlace

C/N₀ = EIRP - L_FS - L_atm + G/T - k | k = -228.6 dBW/Hz/K

Componentes:EIRP TX, L_path (4πd/λ), L_atm (gases+chuva ITU-R), L_pol, L_aponta, G_RX/T_sys Margens:Rain margin (Ku 5dB, Ka 10-15dB), pointing, aging, polarização (0.2 dB) Ferr.:STK (AGI/Ansys), Eutelsat link tools, planilhas, GNSS Calc

DVB-S / S2 / S2X / RCS2

Padrão satélite digital. S2 (2003): LDPC+BCH+APSK. S2X (2014): granularidade fina, beam-hop. RCS2: retorno.

Padrão SatéliteBroadcast / VSATTV / Internet Sat

Modulações:DVB-S: QPSK+Viterbi+RS. S2: QPSK,8PSK,16/32-APSK+LDPC+BCH (28 modcods). S2X: +64/128/256-APSK, β=0.05-0.20, VL-SNR DVB-RCS2:Retorno usuário (uplink), MF-TDMA + Turbo+CRC, suporta VoIP Ferr.:OpenSAND (simulador), GNU Radio (gr-dvbs2), receivers TBS/PRO Sat USB

Bandas Satélite — L / S / C / X / Ku / Ka / V

Trade-off freq vs antena vs chuva. Ku doméstico TV. Ka HTS/banda larga. L navegação/IoT. C tropical.

EspectroBanda Operacional

L (1-2 GHz):GPS/Galileo, Inmarsat, Iridium, MSS, AIS S (2-4 GHz):Globalstar, TT&C, NASA Deep Space (S-band uplink) C (4-8 GHz):Down 3.7-4.2, up 5.9-6.4; resistente à chuva; pratos grandes; tropical Ku (12-18):Down 10.7-12.75, up 14-14.5; DTH TV; pratos pequenos Ka (27-40):Down 17.7-21.2, up 27.5-31; HTS banda larga (HughesNet, ViaSat), Starlink user V (40-75):Starlink/OneWeb gateway, futuro 6G NTN, chuva crítica

CubeSats / SmallSats

1U=10cm cubo. Padroniza interfaces e lançamentos rideshare. P&D acessível: amador, universidades, NewSpace.

PlataformaP&D / SensoriamentoAcademia / NewSpace

Formatos:1U (1 kg), 1.5U, 2U, 3U (4 kg), 6U, 12U, 16U; PocketQube (5cm); Dispensers P-POD, ISIPOD Comms:UHF/VHF amador (telemetria), S-band (downlink), X-band (imagens), laser-comm experim. SW/HW:cFS (NASA core), KubOS, F' (JPL F-Prime), libre.space, satnogs-client, GNU Radio decoders

Constelações — Starlink / OneWeb / Iridium / GNSS

Múltiplos satélites p/ cobertura global. Mega-constelações LEO (Starlink, OneWeb, Kuiper) revolucionam banda larga.

ConstelaçãoCobertura Global

Banda Larga LEO:Starlink (6000+ sats, Ku/Ka user, V gateway, ISL laser), OneWeb (~650), Kuiper (Amazon), Telesat Lightspeed Voz/IoT:Iridium (66 sats, ISL, L-band), Globalstar (S-band), Inmarsat (GEO, L-band, BGAN), Thuraya GNSS:GPS (USA, 31), GLONASS (RU), Galileo (EU, 24+), BeiDou (CN), QZSS (JP), NavIC (IN)

TT&C / Telemetria / Doppler

Comunicação satélite-controle. TT&C: Telemetry+Tracking+Command. Doppler ajuda a determinar órbita.

OperaçãoControle / Estado

Δf = (v_rel/c)·f₀ | LEO 437 MHz: ±10 kHz; 2.4 GHz: ±55 kHz

Padrões:CCSDS (Consultative Committee Space Data Systems): TM Space Data Link, AOS, USLP, TC, COP-1, CFDP Formatos:CCSDS frame, packet (APID), CADU, imagens em pacotes, RS(255,223) FEC padrão

Rastreio — TLE / SGP4 / AOS-LOS

Two-Line Elements: representação compacta da órbita. SGP4: propagador padrão. AOS/LOS: aquisição/perda.

PrediçãoAponta Antena

Fontes TLE:CelesTrak (Kelso), Space-Track (NORAD/USSF), N2YO, AMSAT keps Software:Gpredict, Orbitron, SatPC32, Heavens-Above, N2YO, GMAT (NASA), STK Bibliotecas:sgp4 (Python), pyephem, skyfield, predict (Linux), libpredict, satellite.js (browser)

SatNOGS / Estações Terrenas

Rede colaborativa global open-source de estações terrenas. Doa observações, decodifica, agrega. Libre.space.

Estação TerrenaRecepção SatéliteAmador / Educ.

Componentes:Antenas (Yagi/Helical/Turnstile/Eggbeater VHF/UHF), rotor Az/El, LNA, SDR (RTL/Airspy), Raspberry Pi + satnogs-client Software:satnogs-client (Python), satnogs-network (Django), gr-satnogs, gr-satellites (CSC), decoders por satélite Comunidade:Libre.space Foundation, centenas de estações globais, DB.satnogs.org (sat info), Network.satnogs.org (agenda)

Satélites Amador — AMSAT / FUNcube / QO-100

Operados por amadores. Transponder linear / FM voice / digital. QO-100: 1º GEO amador, cobre 1/3 da Terra.

Amador EspacialComunicação Hobby

Modos:Mode V/U (up 2m, down 70cm), Mode U/V, Mode L/S, lineares (SSB/CW) ou FM repeater Famosos:AO-7 (1974, vivo), AO-91 FOX-1B, SO-50 FM, ISS APRS+SSTV, FUNcube-1 AO-73 (BPSK telemetria), QO-100 (Es'hail-2 GEO) Software:FoxTelem (AMSAT), Dashboard FUNcube, MultiPSK, decoders SatNOGS

📱 Comunicações Móveis (1G → 6G)

Conceitos Celulares — Reuso / Setor / Handoff

Reuso de frequências em clusters N (3,4,7,12). Sectorização aumenta capacidade. Handoff soft/hard entre células.

Arquitetura CelularCapacidade / Mobilidade

D/R = √(3N) | macrocell (km), microcell (~300m), pico, femto (indoor)

Handoff:Hard (break-before-make, GSM), Soft (make-before-break, CDMA), Softer (mesma BS setores) Tipos célula:Macro (torre), Micro (rua), Pico (indoor), Femto (residencial), HetNet (mix)

2G — GSM / GPRS / EDGE

TDMA 200 kHz, 8 slots. GMSK voz. GPRS (2.5G) ~50 kbps. EDGE (2.75G) 8PSK ~200 kbps.

Segunda GeraçãoVoz + Dados LentosLegacy / IoT 2G

Bandas:GSM 900/1800 (Europa, Brasil), 850/1900 (Américas) Arquit.:MS, BTS, BSC, MSC, HLR/VLR, AUC, SMSC, GGSN/SGSN (GPRS core) Taxas:GSM: 9.6 kbps/slot; GPRS: 21-53 kbps; EDGE: até 236 kbps

3G — UMTS / WCDMA / HSPA+

WCDMA 5 MHz, chip 3.84 Mcps, SF variável (OVSF). HSPA+ chega ~42 Mbps DL c/ MIMO+64-QAM.

Terceira GeraçãoVoz + Dados

Bandas:2100 (Banda I), 900, 1900, 850, 2600 Variantes:UMTS/WCDMA, HSDPA (14.4 DL), HSUPA, HSPA+ (~168 Mbps); CDMA2000 1xRTT, EV-DO Codecs Voz:AMR (4.75-12.2 kbps), AMR-WB (HD Voice)

4G — LTE / LTE-Advanced / LTE-Pro

OFDMA DL, SC-FDMA UL, BW 1.4-20 MHz, MIMO 4x4. LTE-A: agregação até 5 portadoras (100 MHz). 256-QAM.

Quarta GeraçãoBanda Larga MóvelDominante atual

Resource Block = 12 subcarriers × 7 OFDM symb = 180 kHz × 0.5 ms

Arquit.:UE, eNodeB (E-UTRAN), EPC: MME, S-GW, P-GW, HSS, PCRF; X2 entre eNBs, S1 p/ core Canais:PDSCH/PUSCH (data), PDCCH/PUCCH (control), PBCH (broadcast), PRACH (random access), SRS/DM-RS Cats UE:Cat 4 (150/50), Cat 6 (300/50), Cat 12 (600/150), Cat 16 (1 Gbps DL), Cat 18 (1.2G/200) Voz:VoLTE (IMS), CSFB (fallback 2/3G), ViLTE vídeo, RCS msg

5G NR — New Radio

Sub-6 (FR1) + mmWave (FR2 24-71 GHz). Numerology escalável (15-240 kHz). Massive MIMO. Beamforming. 3 use-cases.

Quinta GeraçãoeMBB / URLLC / mMTCIndústria 4.0 / Mobile

FR1:410 MHz - 7.125 GHz (n1, n3, n7, n28, n41, n77, n78 3.3-3.8 GHz principal, n79) FR2:24.25-71 GHz mmWave (n257 28GHz, n258 26, n260 39, n261 28); FR3 7-24 GHz futuro Arquit.:gNB, ng-eNB, 5GC: AMF, SMF, UPF, AUSF, UDM, PCF, NRF, NSSF; SBA (service-based) Modos:NSA (Non-standalone c/ EPC 4G), SA (Standalone c/ 5GC nativo); Option 2/3x/4/7 Numerology:μ=0 (15kHz SCS), μ=1 (30), μ=2 (60), μ=3 (120 mmWave), μ=4 (240); slot=1ms/2^μ Features:Massive MIMO 64T64R, beamforming, network slicing, URLLC mini-slot, sidelink V2X, RedCap (IoT)

6G — Visão Futura

Padronização ~2028-2030, deploy ~2030. THz, AI-native, ISAC (sensing+comm), NTN nativo, sustentabilidade.

Sexta GeraçãoVisão / Research

Bandas:FR3 7-24 GHz, sub-THz 100-300 GHz (D-band), THz 0.3-3 THz pesquisa Pilares:AI-native, ISAC (sensing integrado), NTN (sat nativo), holographic MIMO, RIS, semantic communication, digital twin Orgs:3GPP Release 19/20/21, Hexa-X (EU), Next G Alliance (US), ITU-R IMT-2030

Capacidade & Limite de Shannon

Limite teórico de bits/s dado BW e SNR. Toda evolução celular é luta para chegar perto.

TeoriaLimite

C = B·log₂(1 + S/N) | bps/Hz = log₂(1+SNR) | canal AWGN

Efic. espectral:GSM ~0.2 bps/Hz, UMTS ~0.5, LTE ~3 (4×4 MIMO ~15), 5G ~30 (massive MIMO + 256-QAM)

☎️ Telefonia & VoIP

PSTN / Comutação de Circuitos / E1-T1

Rede telefônica tradicional. Comutação de circuitos, 64 kbps por canal (PCM). E1 (Brasil/Europa 2.048 Mbps), T1 (EUA 1.544).

LegadoVoz Comutada

PCM: 8 kHz × 8 bits = 64 kbps/canal | E1 = 30 canais de voz + 2 de sinalização

Digitalização:PCM (G.711 lei A no Brasil/Europa, lei μ nos EUA), amostragem 8 kHz Multiplex:E1 (32 timeslots, 2.048 Mbps), T1 (24 ts, 1.544); PDH, E3/T3 Hierarquia:SDH (STM-1 155 Mbps+), SONET, DS0/DS1/DS3

Sinalização — SS7 / ISDN

SS7: rede de sinalização fora de banda da PSTN (setup de chamadas, SMS, roaming). ISDN: acesso digital (BRI/PRI).

SinalizaçãoControle de Chamada

SS7:MTP, SCCP, ISUP (setup), TCAP, MAP (mobile, roaming/SMS); vulnerabilidades SS7 conhecidas ISDN:BRI (2B+D, 144 kbps), PRI (30B+D no E1); Q.931 de sinalização Migração:SIGTRAN (SS7 sobre IP), Diameter (substitui MAP em 4G/5G)

VoIP — SIP / SDP / H.323

Voz sobre IP. SIP (sinalização padrão) negocia a sessão; SDP descreve a mídia. H.323 é legado. Base de softphones e IP-PBX.

VoIPSinalização IPIP-PBX

SIP:RFC 3261, métodos INVITE/ACK/BYE/REGISTER, proxy/registrar, URI sip: SDP:descrição de mídia (codecs, portas, IPs) dentro do SIP Outros:H.323 (legado ITU), MGCP/Megaco, IAX (Asterisk), WebRTC (browser) Plataformas:Asterisk, FreeSWITCH, Kamailio, 3CX, FreePBX

RTP / RTCP / Codecs de Voz

RTP carrega a mídia (sobre UDP); RTCP reporta qualidade. Codecs: G.711 (sem compressão), G.729 (comprimido), Opus (moderno).

MídiaTransporte de Voz

RTP/UDP/IP, timestamp + sequence | banda = codec + overhead (~40 bytes/pacote)

RTP/RTCP:RFC 3550, payload type, jitter buffer, SRTP (cifrado) Codecs:G.711 (64k, alta qualidade), G.729 (8k), G.722 (HD wideband), Opus (6-510k, WebRTC), AMR-WB Overhead:pacotização típica de 20 ms; banda real > taxa do codec

Qualidade — MOS / Jitter / Latência / Eco

Métricas de qualidade de voz. MOS (1-5, percepção). Latência < 150 ms (ITU-T G.114). Jitter, perda e eco degradam.

MétricaQoS de Voz

MOS 1 (ruim) a 5 (excelente) | E-model (R-factor) → MOS | latência one-way ideal < 150 ms

MOS:4.0-4.5 ótimo (G.711), 3.5-4.0 bom, < 3.5 ruim Latência:< 150 ms ótimo, 150-400 aceitável, > 400 ruim (ITU-T G.114) Jitter:variação do atraso; jitter buffer compensa (custo: + latência) Eco/Outros:cancelamento de eco (G.168), PLC (packet loss concealment), VAD/CNG

IMS / VoLTE / VoWiFi / WebRTC

Convergência IP. IMS: core de serviços multimídia (3GPP). VoLTE/VoNR: voz em 4G/5G via IMS. WebRTC: voz/vídeo no browser.

NGNVoz Convergente4G/5G / Web

IMS:core SIP-based, CSCF (P/I/S), HSS; voz, vídeo, RCS, mensageria VoLTE/VoNR:voz nativa 4G/5G (via IMS), HD Voice (AMR-WB/EVS), substitui CSFB WebRTC:RFC 8825, P2P no browser, ICE/STUN/TURN (NAT traversal), DTLS-SRTP, codecs Opus/VP8/VP9 Ferr.:Janus, mediasoup, Jitsi, coturn (TURN), Asterisk WebRTC

🌐 Redes & Protocolos — Camadas, Roteamento, IoT

TIPO Categoria

TAREFA Função

DOMÍNIO Aplicação

SPEC Parâmetros

FAIXA Frequência

TAXA Capacidade

ALCANCE Distância

PADRÃO Norma

FERR. Software/HW

Ir para:🗂️ Modelos & Camadas 🌍 Transporte, IP & Roteamento 🔒 Segurança & Criptografia 📊 QoS / QoE 📲 IoT

🗂️ Modelos & Camadas (Tanenbaum / Kurose)

Modelo OSI — 7 Camadas

Modelo referência ISO/IEC 7498. Cada camada serve a de cima e usa a de baixo. Pedagógico; real é TCP/IP.

Modelo ReferênciaEstrutura Conceitual

Camadas:1 Física, 2 Enlace (LLC+MAC), 3 Rede, 4 Transporte, 5 Sessão, 6 Apresentação, 7 Aplicação PDUs:L1: bit, L2: frame, L3: packet, L4: segment/datagram, L5-7: data/message

Phys→DataLink→Net→Transp→Sess→Pres→App

TCP/IP — 4/5 Camadas

Pilha real da Internet. Concebido pré-OSI. Modelo Forouzan: Phys+DataLink+Net+Transp+App.

Modelo PráticoPilha Internet

Camadas:Link (Ethernet, WiFi, PPP), Internet (IP, ICMP, ARP), Transport (TCP, UDP, QUIC), Application (HTTP, DNS, SMTP, SSH) IETF:RFC 1122 (Host Requirements), RFC 791/793 (IP/TCP), RFC 768 (UDP)

Ethernet / 802.3

Padrão LAN dominante. CSMA/CD legado (hubs), atual full-duplex switched. Velocidades: 10M → 1.6T.

LAN CabeadaL2Datacenter / Office

Velocidades:10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, 10GBASE-T/SR/LR, 25/40/100GbE, 200/400/800/1.6TbE Cabos:Cat5e (1G/100m), Cat6/6A (10G), Cat7/8 (40G short), fibra MMF/SMF, DAC twinax Frame:Preamble, SFD, Dst/Src MAC, EtherType, Payload (46-1500), CRC32; Jumbo <9000 bytes

Wi-Fi — 802.11 (1-7)

LAN wireless. CSMA/CA. Evolução BW + modulação + MIMO + OFDMA. Wi-Fi 7 (be) traz multi-link operation.

WLANInternet Sem-FioIndoor / Hotspot

Gerações:b (2.4G), a (5G), g, n (Wi-Fi 4 MIMO), ac (Wi-Fi 5), ax (Wi-Fi 6/6E, OFDMA, 2.4/5/6G), be (Wi-Fi 7, 320 MHz, 4K-QAM, MLO) Bandas:2.4 GHz, 5 GHz (UNII 1/2A/2C/3), 6 GHz Wi-Fi 6E/7 (5.925-7.125 GHz) Taxas:b 11 Mbps, n 600M, ac 6.9G, ax 9.6G, be 46G (teórico) Segurança:WEP (quebrado), WPA, WPA2 (CCMP-AES), WPA3 (SAE, OWE open), 802.1X EAP enterprise

VLAN / STP / Link Aggregation

VLAN 802.1Q segmenta L2 (12 bits VID). STP/RSTP/MSTP previne loops. LAG/LACP (802.3ad) agrega links.

SwitchingSegmentação / HA

Padrões:802.1Q (VLAN), 802.1ad (Q-in-Q), 802.1D STP, 802.1w RSTP, 802.1s MSTP, 802.3ad LACP, 802.1X auth Tipos VLAN:Default (1), Native (untagged trunk), Voice, Management, Guest; Trunk vs Access port

ARP / DHCP / DNS

Protocolos auxiliares fundamentais. ARP: IP→MAC. DHCP: aluga IPs. DNS: nome→IP, distribuído hierárquico.

SuporteConfiguração Auto

ARP:RFC 826, broadcast L2, cache; RARP (legado), Gratuitous ARP, Proxy ARP DHCP:RFC 2131 (v4), v6 RFC 8415; DORA: Discover, Offer, Request, Ack; lease time, options DNS:RFC 1035, UDP/TCP 53; records A, AAAA, CNAME, MX, NS, PTR, TXT, SRV; DoH, DoT, DNSSEC

🌍 Transporte, IP & Roteamento

IPv4 / IPv6 / ICMP

IPv4 (32 bits, NAT) esgotado. IPv6 (128 bits) deploy gradual. ICMP: diagnóstico (ping, traceroute).

Camada RedeEndereçamento

IPv4:RFC 791, 4.3B endereços, CIDR /n, NAT/PAT, RFC 1918 privados (10/8, 172.16/12, 192.168/16) IPv6:RFC 8200, 128 bits, SLAAC, ULA (fc00::/7), link-local (fe80::/10), NDP (substitui ARP) ICMP:ICMPv4 (RFC 792), ICMPv6 (RFC 4443); echo (ping), TTL exceeded (traceroute), dest unreach

TCP — Transmission Control Protocol

Confiável, orientado conexão, controle congestion+flow, retransmissão. Three-way handshake. Universal.

Transporte ConfiávelStream Garantido

RTT, cwnd, ssthresh; Slow Start cwnd·=2, Congestion Avoidance +1 MSS/RTT

RFCs:793 (original), 7323 (timestamps, win scaling), 5681 (congest), 9293 (revisão moderna) Congestion:Tahoe, Reno, NewReno, CUBIC (Linux padrão), BBR (Google), DCTCP (datacenter) Features:SACK, ECN, window scaling, Nagle, delayed ACK, Multipath TCP (MPTCP)

UDP / QUIC

UDP: sem conexão, sem retransm, mínimo overhead. QUIC: UDP-based mas TLS+stream multiplex, base do HTTP/3.

Transporte LeveTempo Real / HTTP/3

UDP:RFC 768, 8 bytes header, sem garantias; DNS, DHCP, NTP, VoIP RTP, streaming, jogos QUIC:RFC 9000-9002, sobre UDP, TLS 1.3 integrado, 0-RTT, sem HoL blocking, connection migration; HTTP/3

Roteamento — RIP / OSPF / IS-IS / EIGRP

IGPs roteiam dentro de AS. RIP: distance vector (legado). OSPF: link state padrão. IS-IS: ISP. EIGRP: Cisco.

IGPRoteamento Interno

RIP:RFC 2453 (v2)/2080 (RIPng); 15 hops max, UDP 520, distance vector, Bellman-Ford, legado OSPF:RFC 2328 (v2)/5340 (v3); link state, Dijkstra, areas (backbone 0), LSAs, multicast 224.0.0.5/6 IS-IS:ISO 10589, RFC 1142; CLNS, levels L1/L2, backbones ISP (mais escalável que OSPF) EIGRP:RFC 7868, Cisco (aberto 2013), DUAL algorithm, hybrid distance+state

BGP — Border Gateway Protocol

EGP da Internet. Roteia entre Autonomous Systems. Path vector. TCP 179. Policy-driven. Estabilidade global crítica.

EGPRoteamento Inter-ASInternet Backbone

RFCs:4271 (BGP-4), 7911 (add-path), 7752 (BGP-LS); MP-BGP p/ IPv6, VPNv4, EVPN Atributos:AS_PATH, NEXT_HOP, LOCAL_PREF, MED, COMMUNITY, ORIGIN; eBGP vs iBGP, route reflectors Segurança:RPKI (origin validation), BGPsec (assina paths), MANRS (best practices)

MPLS — Multiprotocol Label Switching

Encaminhamento por labels (L2.5). Traffic engineering, VPN, pseudo-wire. Backbone provedor. Sucessor: SR-MPLS, SRv6.

Switching AvançadoTE / VPNProvedor / Carrier

Componentes:LSR (Label Switch Router), LER (Edge), LSP (path), FEC (forwarding equiv class), Label Stack Sinalização:LDP (Label Distrib.), RSVP-TE (traffic eng.), BGP-LS, Segment Routing (SR) Serviços:L3VPN (RFC 4364), L2VPN (VPWS, VPLS), EVPN (RFC 7432), TE tunnels, FRR (fast reroute) SR:SR-MPLS (labels), SRv6 (IPv6 SID 128b), substitui LDP, simplifica controle

SDN / NFV / Network Programmability

Separa controle (controller centralizado) do data plane. NFV: virtualiza funções de rede. P4: programa data plane.

ProgrammableAutomação / Flexibil.DC / Telco Cloud

SDN:OpenFlow (ONF), P4 (programmable data plane), NETCONF/YANG, gNMI, OpenConfig Controllers:OpenDaylight, ONOS, Ryu (Python), Floodlight, Cisco APIC, VMware NSX NFV:ETSI NFV, VNF/CNF, MANO (orquestração), OSM, ONAP, DPDK, SR-IOV; telco cloud 5G core

Camada de Aplicação — HTTP / TLS / SSH / SMTP

Protocolos finais. HTTP/1.1→2→3. TLS cifra tudo. SSH acesso remoto. SMTP/IMAP email. WebRTC tempo real.

AplicaçãoServiços Finais

HTTP:1.1 (RFC 9112), 2 (binário, multiplex), 3 (sobre QUIC); REST, gRPC, WebSocket Segurança:TLS 1.2/1.3 (RFC 8446), mTLS, certificados X.509, Let's Encrypt/ACME, SSH (RFC 4251) Outros:SMTP/IMAP/POP3 (email), FTP/SFTP, NTP (tempo), SNMP (mgmt), SIP/RTP (VoIP), WebRTC

🔒 Segurança & Criptografia

Criptografia Simétrica — AES / ChaCha20

Mesma chave cifra e decifra. Rápida, para volume de dados. AES é o padrão; ChaCha20 (stream) é ótimo em software/mobile.

SimétricaConfidencialidade

C = E_k(P), P = D_k(C) | AES: blocos de 128 bits, chaves 128/192/256

AES:block cipher; modos GCM (AEAD, autenticado), CBC, CTR; AES-NI em hardware ChaCha20:stream cipher; ChaCha20-Poly1305 (AEAD); TLS, WireGuard, mobile Cuidados:usar modos autenticados (GCM/CCM), evitar ECB; IV/nonce únicos Legado:DES/3DES (obsoletos), RC4 (quebrado)

Criptografia Assimétrica — RSA / ECC / DH

Par de chaves (pública/privada). Troca de chaves e assinatura. RSA clássico; ECC menor e eficiente; DH troca segredo.

AssimétricaChave / Assinatura

RSA: c = m^e mod n | ECC: kP sobre curva elíptica | DH: g^(ab) mod p

RSA:2048/3072/4096 bits; assinatura e cifragem; lento para dados (usa híbrido) ECC:P-256, Curve25519/Ed25519; ~256 bits ≈ RSA 3072; X25519 (ECDH) Troca de chave:Diffie-Hellman, ECDH; forward secrecy (efêmero DHE/ECDHE) Pós-quântico:ML-KEM (Kyber), ML-DSA (Dilithium); NIST PQC, migração futura

Hash & MAC — SHA / HMAC

Hash: resumo unidirecional (integridade). MAC/HMAC: autenticação com chave. KDF deriva chaves a partir de senhas.

IntegridadeAutenticação

h = H(m) (fixo, irreversível) | HMAC = H((k⊕opad)‖H((k⊕ipad)‖m))

Hash:SHA-256/512 (SHA-2), SHA-3 (Keccak), BLAKE2/3; MD5 e SHA-1 quebrados MAC:HMAC-SHA256, Poly1305, CMAC; integridade + autenticidade KDF:PBKDF2, bcrypt, scrypt, Argon2 (senhas); HKDF (deriva de chave) Apps:assinaturas, blockchain, integridade de arquivos, certificados

PKI / Certificados / TLS Handshake

Infraestrutura de chave pública. A CA assina certificados X.509 que ligam identidade ↔ chave pública. TLS usa para autenticar.

ConfiançaAutenticação / TLS

X.509:certificado (sujeito, chave pública, validade, assinatura da CA), cadeia de confiança CA:raiz e intermediária; Let's Encrypt/ACME (gratuito); revogação CRL/OCSP TLS 1.3:handshake 1-RTT, ECDHE forward secrecy, AEAD; RFC 8446 Conceitos:mTLS (mútuo), certificate pinning, CT logs, HSTS

VPN — IPsec / WireGuard / TLS

Túnel cifrado sobre rede pública. IPsec (site-to-site clássico), WireGuard (moderno, simples, rápido), OpenVPN (sobre TLS).

TúnelConexão Segura

IPsec:AH (integridade), ESP (cifragem), IKE/IKEv2 (troca de chaves), modo túnel/transporte WireGuard:Curve25519 + ChaCha20, código mínimo, alta performance, sobre UDP OpenVPN:sobre TLS/SSL, flexível, TCP/UDP; SSL-VPN Apps:site-to-site, road-warrior, zero-trust (ZTNA), SASE

Ameaças & Defesa — Firewall / IDS / DDoS

Segurança de rede. Firewall filtra; IDS/IPS detecta/bloqueia; WAF protege apps. DDoS satura. Defesa em profundidade.

DefesaSecOpsRede / Apps

Perímetro:firewall (stateful, NGFW), WAF, proxy, segmentação/VLAN, DMZ Detecção:IDS/IPS (Snort, Suricata), SIEM, NDR, honeypot Ataques:DDoS (volumétrico/aplicação), MITM, spoofing, ARP poisoning, port scan Wireless:WPA3 (SAE), 802.1X/RADIUS, evil twin, deauth, rogue AP Ferr.:Wireshark, nmap, Snort/Suricata, Metasploit, Kali, pfSense/OPNsense

📊 QoS / QoE

Parâmetros QoS — Latência / Jitter / Perda / Vazão

As 4 métricas fundamentais de qualidade de rede. Cada aplicação tolera diferente: voz odeia jitter/latência, dados odeiam perda.

Métrica BaseAvaliação

throughput efetivo | latência (RTT/2) | jitter (variação do delay) | packet loss %

Latência:one-way/RTT; voz < 150 ms, jogos < 50 ms, web tolera mais Jitter:variação do atraso; crítico para tempo real (buffer compensa) Perda:% de pacotes perdidos; voz < 1%, vídeo < 0.1%, TCP retransmite Vazão:throughput (real) vs bandwidth (capacidade); goodput (útil)

Modelos QoS — DiffServ / IntServ / DSCP

Como a rede prioriza o tráfego. IntServ (reserva por fluxo, RSVP) não escala; DiffServ (classes, DSCP) é o padrão prático.

ArquiteturaPriorização

DiffServ:RFC 2474/2475, DSCP (6 bits no IP), PHB (EF, AF, BE), por classe IntServ:RSVP reserva fim-a-fim por fluxo; não escala (estado por fluxo) DSCP/CoS:EF (voz), AF1-4 (vídeo/dados), BE (best effort); 802.1p CoS em L2 MPLS:QoS via bits EXP, TE tunnels

Filas & Escalonamento — WFQ / PQ / Shaping

Gerência de buffers e ordem de envio. Escalonadores (FIFO, PQ, WFQ, CBWFQ) + policing/shaping + AQM controlam congestão.

ControleCongestionamento

Escalonamento:FIFO, Priority Queue, WFQ, CBWFQ, LLQ (voz), DRR Policing/Shaping:policing (descarta excesso), shaping (atrasa/suaviza); token bucket AQM:RED/WRED, CoDel, FQ-CoDel, PIE (combate bufferbloat) Admissão:CAC (call admission control), traffic conditioning

QoE & MOS — Percepção do Usuário

QoE foca na experiência percebida (subjetiva), não só na rede. MOS quantifica. Em vídeo, rebuffering e startup pesam mais que bitrate puro.

ExperiênciaPercepção

MOS:1-5; subjetivo (ITU-T P.800) ou estimado (P.1203 vídeo, E-model voz) Vídeo QoE:startup time, rebuffering ratio, resolução, switches (ABR); VMAF, SSIM, PSNR Mapeamento:QoS → QoE é não-linear; KPIs de rede vs KQIs de experiência Normas:ITU-T P.800/P.1203/P.1204, G.1011

SLA & Disponibilidade

Acordo de nível de serviço. Define metas (uptime, latência, perda) e penalidades. Os noves de disponibilidade. MTBF/MTTR.

ContratoConfiabilidade

Disponibilidade = MTBF/(MTBF+MTTR) | 99.999% (5 noves) = 5.26 min/ano de downtime

Noves:99% (3.65 d/ano), 99.9% (8.76 h), 99.99% (52.6 min), 99.999% (5.26 min) Métricas SLA:uptime, latência garantida, perda, MTTR, jitter, throughput mínimo Confiabilidade:MTBF, MTTR, redundância (N+1), failover, FRR (< 50 ms)

Medição & Ferramentas

Como medir QoS/QoE. Ativos geram tráfego (iperf, ping); passivos observam (SNMP, NetFlow, sondas). Telemetria moderna.

MonitoramentoMedição

Ativos:iperf3 (throughput), ping/hping (latência/perda), mtr, owamp/twamp, speedtest Passivos:SNMP, NetFlow/IPFIX/sFlow, Wireshark, sondas RMON Telemetria:gNMI/streaming telemetry, Prometheus + Grafana, ELK, Zabbix/LibreNMS Padrões:ITU-T Y.1540/Y.1541 (perf. IP), RFC 2544 (benchmarking), Y.1564

📲 IoT — LPWAN, WPAN & Protocolos

LoRa / LoRaWAN

CSS (Chirp Spread Spectrum) sub-GHz. Longo alcance, baixíssimo consumo. LoRaWAN: MAC sobre LoRa (classes A/B/C).

LPWANIoT Longo AlcanceSmart City / Agro

Faixa:ISM sub-GHz: 868 MHz (EU), 915 MHz (Américas/AU915 Brasil), 433 MHz; LoRa 2.4 GHz global Alcance:2-5 km urbano, 10-15+ km rural/LoS; SF7-SF12 (spreading factor) troca taxa vs alcance Taxa:0.3-50 kbps; ADR (adaptive data rate); payload pequeno (até 242 bytes) Stack:Classes A (uplink+2 RX windows), B (beacon agendado), C (sempre RX); ChirpStack, TTN (The Things Network), Helium

NB-IoT / LTE-M (Cat-M1)

LPWAN celular licenciado (3GPP). NB-IoT: ultra-low power, 200 kHz. LTE-M: maior taxa, mobilidade, voz (VoLTE).

Celular IoTIoT LicenciadoMedidores / Logística

Faixa:Bandas LTE licenciadas (operadoras); in-band, guard-band ou standalone (NB-IoT) Taxa:NB-IoT ~250 kbps (Cat-NB1/NB2), LTE-M ~1 Mbps (Cat-M1) Features:PSM (Power Saving Mode), eDRX (extended DRX), coverage enhancement +20 dB; bateria 10 anos Evolução:3GPP Rel-13+; em 5G: mMTC, RedCap (Reduced Capability, mid-tier IoT)

Sigfox / Outras LPWAN

Sigfox: UNB (Ultra Narrow Band), proprietário, mensagens minúsculas. Mioty, Weightless: alternativas LPWAN.

LPWANIoT Minimalista

Faixa:Sigfox ISM 868/902 MHz, UNB 100 Hz canais Taxa:Sigfox: 100-600 bps, max 140 msgs/dia uplink (12 bytes), 4 downlink Outras:Mioty (TS-UNB), Weightless, DASH7, NB-Fi; cobertura via operadora dedicada

Zigbee / Thread / Matter (802.15.4)

WPAN mesh sobre IEEE 802.15.4. Zigbee: clássico mesh. Thread: IPv6 (6LoWPAN). Matter: camada de app unificadora.

WPAN MeshSmart HomeDomótica / Sensores

Faixa:2.4 GHz (global, 16 canais), 868/915 MHz (sub-GHz regional); O-QPSK DSSS Alcance:10-100 m por hop, estendido via mesh (roteadores + end devices) Stacks:Zigbee (ZCL, coordinator/router/end), Thread (IPv6/6LoWPAN/RPL), Matter (CSA, sobre Thread/WiFi, IP-based, smart home unificado) Ferr.:Zigbee2MQTT, Home Assistant, Silicon Labs, Nordic nRF, ESP32-H2 (Thread)

Bluetooth / BLE / Mesh

WPAN curto alcance. BLE: baixo consumo (wearables, beacons). BT Mesh: rede de muitos nós. BT 5: maior alcance/taxa.

WPANWearables / BeaconsPessoal / Áudio

Faixa:2.4 GHz ISM, 40 canais (BLE), GFSK; FHSS (Classic) Taxa:BR/EDR 1-3 Mbps; BLE 125k-2M (LE Coded/2M PHY); LE Audio (LC3 codec, Auracast) Versões:BT 4.0 (BLE), 5.0 (4x range/2x speed), 5.1 (direction finding AoA/AoD), 5.2 (LE Audio), 5.3/5.4 Apps:Beacons (iBeacon, Eddystone), wearables, BT Mesh (iluminação), fones TWS

Wi-Fi IoT — HaLow / 6 / 7

Wi-Fi HaLow (802.11ah): sub-GHz, longo alcance p/ IoT. Wi-Fi 6/7 também úteis em IoT de alta taxa indoor.

WLAN IoTIoT Médio Alcance

HaLow:802.11ah, sub-GHz (900 MHz), alcance ~1 km, baixo consumo, milhares de devices/AP Apps:Câmeras IoT, sensores industriais, smart agriculture; vs Zigbee/BLE: maior taxa, IP nativo

Protocolos App IoT — MQTT / CoAP / AMQP

MQTT: pub/sub leve sobre TCP, broker central. CoAP: REST sobre UDP p/ constrained. AMQP: enterprise messaging.

Aplicação IoTMensageriaCloud / Edge

MQTT:OASIS, pub/sub, broker (Mosquitto, EMQX, HiveMQ), QoS 0/1/2, retained, LWT, MQTT-SN (UDP); porta 1883/8883 TLS CoAP:RFC 7252, REST sobre UDP, observe, block-wise, DTLS; p/ devices constrained, 6LoWPAN Outros:AMQP (RabbitMQ), HTTP/REST, WebSocket, LwM2M (device mgmt), OPC-UA (industrial), DDS (real-time)

6LoWPAN / RPL / Edge / Industrial

6LoWPAN: IPv6 comprimido p/ 802.15.4. RPL: roteamento mesh low-power. Edge computing aproxima processamento.

Rede / Edge IoTRoteamento / Process.Industrial / Edge

6LoWPAN:RFC 6282 (compress IPv6), RFC 6550 RPL (routing protocol low-power lossy networks), DODAG Industrial:WirelessHART, ISA100.11a, Modbus, PROFINET, EtherCAT, TSN (Time-Sensitive Networking), 5G URLLC Edge/Plat:AWS IoT Core, Azure IoT Hub, Google Cloud IoT, ThingsBoard, Node-RED, Edge Impulse (TinyML), Arduino/ESP32/RP2040

Telecomunicações