quinta-feira, 31 de outubro de 2013

A tecnologia da intimidade do celular II

                                 
                                
                                                            
                                  
                            Transmissão dos Sinais
                                     
                                                           I keep six honest serving men
                                                                (They taught me all I knew) ; 
                                                          Their names are What and Why and When
                                                          And How and Where and Who
                                                                                                 Rudyard Kipling      

Os sinais de voz e dados para serem transmitidos passam por um processamento de sinal que consiste em amostragem, multiplexação, quantização, codificação, modulação e depois são enviados conforme a tecnologia utilizada no sistema.

A multiplexação é o processo de coletar as amostras dos vários sinais que se quer transmitir e enviá-los por uma única via, de forma que cada amostra coletada  receba uma parcela fixa do tempo disponível

   Multiplexador            

A função básica de um multiplexador é combinar múltiplas entradas em um único terminal de envio dados.
No lado da recepção, um demultiplexador divide o fluxo único de dados nos sinais múltiplos originais.

As tecnologias existentes atualmente para codificação dos sinais são : TDMA, CDMA.
                                                      TDMA

A sigla TDMA (Time Division Multiple Access) , que quer dizer "Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo".
O TDMA é um sistema que funciona dividindo um canal de frequência em até três intervalos de tempo distintos.

Cada usuário ocupa um espaço de tempo específico na transmissão, o que impede problemas de interferência.

A mais complexa implementação usando o principio TDMA é o GSM´s (Global System for Mobile communication).
Para reduzir o efeito de interferência por correlação de canais, atenuação e caminhos múltiplos, a tecnologia GSM pode usar o chamado frequency hopping (salto de frequências) onde uma  chamada salta proveniente de um canal  para o outro em um curto intervalo de tempo.

 Vantagens do TDMA

Existem muitas vantagens no uso da tecnologia TDMA no telefone móvel. 
Pois, o TDMA  pode ser facilmente adaptado para a transmissão tanto de dados quanto na comunicação de voz.

O TDMA também tem capacidade para transportar de 64 Kbps a 120 Kbps de taxa de dados.
E isto permite às operadoras oferecerem serviços como fax, banda de voz e SMS, assim como  uma aplicação de largura de banda intensiva para multimídia e videoconferência.
Em função da tecnologia  TDMA  separar os usuários em slots de tempo, isto assegura que não haverá interferência quando ocorrem transmissões simultâneas.
                   
                                                   codificação TDMA

O processo de criar slots de tempo na transmissão, fornece aos usuários maior tempo de bateria em seus aparelhos, pois ela transmite somente uma porção do tempo durante as conversações.
E desde que, o tamanho da célula permaneça pequeno, ela também economiza os equipamentos das ERB´s, espaço e manutenção.
O TDMA também é uma tecnologia que tem um custo benefício melhor ao converter um sistema analógico para um sistema digital.

Desvantagens do TDMA

A maior dsvantagem no uso da tecnologia do TDMA é que os usuários teêm um slot de tempo predefinido.
Então, ao se locomoverem de uma célula para outra, e se todos os slots de tempo da nova célula estiverem ocupados, o usuário poderá não receber o sinal de tom, ou seja, a ligação “"cairá"”.

Um outro problema no TDMA é que ele esta sujeito a distorção pelo fato do
         

Reflexão do sinal
                          

sinal ser refletido por vários percursos.
Para superar esta distorção, um tempo limite é atribuído para os slots do sistema.
Assim, quando o tempo limite termina o sinal é ignorado  

[Time Division Multiple Access (TDMA)” from International Engineering  Consortium website l
http://www.iec.org/online/tutorials/tdma/topic05.htm ]
                                              


                                             CDMA

   

CDMA (Code Division Multiple Access), ou Acesso Múltiplo por Divisão de Código é um método de acesso a canais em sistemas de comunicação.

No CDMA o acesso múltiplo de canais que compartilham uma mesma banda de freqüências (faixa de atuação), é feito pela utilização de códigos diferentes pelos vários terminais.

                                      

No destinatário, a informação é extraída destes canais conhecendo-se,  a chave específica com que cada canal é codificado.


                      Spread Spectrum 
 O CDMA utiliza a técnica de “Spread Spectrum”, na qual o sinal de informação é codificado utilizando-se uma chave de código que provoca o seu espalhamento espectral em uma banda transformando-o aparentemente em ruído.

       

Neste processo quanto mais usuários utilizam o canal maior o ruído, que por consequência aumenta a interferência para os canais que utilizam a mesma banda até um limiar quando não é mais possível decodificar os canais.
 
Esta interferência também é tanto maior, quanto maior for a potência individual de cada canal transmitido naquela banda.
O aumento de potência é causado pela alteração da relação sinal ruído conforme veremos.

Este comportamento motivou o desenvolvimento de um sofisticado mecanismo de controle de potência nos terminais e ERBs de um sistema CDMA.
Este controle de potência leva também em conta à expansão e à contração do raio de uma célula CDMA conforme o seu carregamento com tráfego.
 
A setorização de células é usada para reduzir a interferência, uma vez que cada setor utiliza antenas direcionais e não interfere nos demais setores da célula.

                                   
                        

                              
                                                                  Setorização

Na comunicação entre estação móvel e ERB utilizam-se esquemas de codificação diferentes em cada direção do enlace.

Quando implementada em um sistema de telefonia móvel celular, a tecnologia CDMA oferece numerosos benefícios aos operadores e seus assinantes, tais como:

1. Capacidade aumenta de 8 a 10 vezes em relação ao sistema analógico AMPS e de 4 a 5 vezes em relação ao sistema GSM, melhorando assim a capacidade de tráfego (em Erlang) do telefone dramaticamente.

2. CDMA fornece maior privacidade através de suas características particulares de segurança.
CDMA utiliza codificação digital para toda chamada telefônica ou transmissão de dados.
Um dentre 4.4 trilhões de códigos diferentes é atribuído a cada comunicação, que o distingue nas chamadas realizadas simultaneamente sobre o mesmo espectro de transmissão.

Com codificação digital CDMA, até mesmo seu número de telefone permanece privado, isso significa que seu aparelho não pode ser "clonado";

3. Os equipamentos CDMA transmitem tipicamente em níveis de potência de 1/25 a 1/1000 daqueles do AMPS e do TDMA. Estas exigências de potências mais baixas refletem em telefones portáteis menores, com tempo de conversa e tempo de standby aumentados.
Reduz-se também a interferência em outros dispositivos eletrônicos, além dos riscos potenciais de saúde.

                                   Relação Sinal Ruído - (SNR)

O sinal de comunicação sofre interferências ao longo de sua trajetória até os canais de recepção, causando distorções indesejaveis na forma do sinal transmitido, degradando a informação transportada.


                                     



O sinal não é somente distorcido pelo canal de transmissão, mas também é contaminado ao longo do caminho por indesejáveis sinais  agrupados sob o nome padrão de ruído, que são sinais aleatórios e imprevisivéis vindos de causas externas e internas.

                                          
Os ruídos externos ao sistema incluem interferências vindas de sinais transmitidos por canais que estão muito próximos, ruídos feitos por humanos que são gerados pela falha de contato em equipamentos elétricos, radiação das ignições dos automóveis. 

Luzes fluorecentes  ou ruídos de causas naturais vindos de relâmpagos, assim como de tempestades elétricas e radiação eletromagnética solar.
Com cuidados apropriados, os ruídos externos podem ser minimizados ou até eliminados.
Os ruídos internos resultam do movimento dos elétrons nos condutores, emissão aleatória,e difusão ou recombinação de cargas nos dispositivos eletrônicos. 

Técnicas apropriadas podem reduzir os efeitos dos ruídos internos, mas nunca podem eliminá-los. 
O ruído é um fator básico que coloca um limite na taxa de comunicação. 

A relação sinal-ruido ( SNR) é definida como a taxa de potência de sinal para a potência do ruído. 
O canal de transmissão distorce o sinal e o ruído acumula-se ao longo do percurso. 
Pior ainda, a força do sinal decai enquanto a força do ruído aumenta com a distância em relação ao transmissor. 
Então, a relação sinal ruído é continuadamente decrementada ao longo do comprimento do canal de comunicação. 
A amplificação do sinal recebido para evitar a atenuação não é possível porque o ruído também será amplificado na mesma proporção e a relação sinal ruído permanecerá, na melhor das hipóteses, a mesma. 
[Modern  Digital and Analog Communication Systems , B.P.Lathi, pág3].

Como mencionado acima, esta é a restrição imposta para a capacidade do canal em função do ruído e o limite da taxa de largura de banda pela qual a informação pode ser transferida, mesmo quando tecnologias de codificação multinivel são usadas.

Isto porque, o ruído oblitera a pequena diferença que distingue os vários níveis de sinais, limitando assim na prática, o número de detecção de níveis que podemos usar no lado receptor (decoder). 

Desta forma, a capacidade de um link de comunicação, que é, a taxa na qual os dados / informações, podem ser transmitidas, é proporcional a largura de banda e a taxa de sinal / ruído, limite pelo qual, o chamado ruído branco adicionado gaussiano, que é expresso pelo teorema de Shannon -  Hartley como:                                                    
                       
                                                C = B log ( 1 + S / N  ) ;         logaritmo na base 2;
   
Onde C é a capacidade do canal em bps (bits por segundo), B é largura do canal em Hz (Hertz, leia-se "rrertss") e S / N  é a taxa de sinal ruído expressa como uma potência linear.

O teorema, provado por Claude Shannon em 1948, descreve a máxima capacidade de um canal de comunicação com método de correção de erros versus nível de ruídos e interferências. 
[ Advanced Digital Signal Processing and Noise Reduction, Vaseghy pág 436 - 37]

O principal método correntemente usado para aumentar a capacidade dos canais de rádio é no reuso das freqüências.

Isto envolve o reuso das mesmas freqüências em células não adjacentes onde a potência das ondas eletromagnéticas transmitidas que chegam das células ficam insignificantes no instantes que elas alcançam as células não adjacentes que estão usando o mesmo canal de transmissão.

Em áreas urbanas congestionadas, o fator de reuso da freqüência pode ser aumentado através da redução do tamanho das células e da potência de transmissão ao custo de maior instalação de ERB`s.

Com o objetivo de minimizar a interferência entre as células não adjacentes, as quais reusam as mesmas freqüências, as ERB`s e os telefones movéis operam com transmissores e receptores de baixa potência.

Transmissores e receptores de baixa potência possuem as seguintes vantagens :

1) Baixa interferência por correlação dos canais – ocasionada pela baixa potência das transmissões vindas das ERB`s e dos telefones movéis, as ondas eletromagnéticas são amortecidas antes de alcançarem as células não adjacentes que reusam as mesmas freqüências;

2) Com todos os telefones móveis e ERB`s operando em baixa potência, a relação sinal ruído no receptores das ERB`s e dos telefones móveis melhoram.

3) Com baixa potência de transmissão, a potência de consumo dos telefones móveis é relativamente baixa, – baixa potência de consumo implica  menores baterias com maior duração para o uso nas comunicações e também menor risco de exposição a possíveis danos por radiação.
[Advanced Digital Signal Processing and Noise Reduction Vaseghy pág 439]



               Padrões da tecnologia de terceira geração: 

Cinco principais padrões destacam-se na corrida 3G, são eles: W-CDMA (Wide-CDMA), CDMA2000 3X, TD-CDMA/TD-SCDMA, DECT e UWC-136. 

Desses cinco, apenas três fornecem rede com cobertura total, podendo ser considerados como plenamente de 3G: WCDMA, CDMA2000 3X e TD-SCDMA.
  
Serviços fornecidos:
1.Chamadas de telefone
2.Roaming mundial
3.Envio de pequenas e grandes mensagens
4.Altas velocidades de navegação
5.Mapas de Navegação (funções de GPS)
6.Vídeo-Conferência
7.TV em tempo real
8.Aplicações multimídia.

Velocidade: 144-2000 kb/sec

Tempo de download de  uma mp3 de 3 min aprox.:

11sec-1,5min


                                  Taxa de Transmissão de dados das Tecnologias



Quadro com as Tecnologias

fonte www.teleco.com.br

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GPRS
General Packet Radio Service
  • Taxa máxima encontrada na prática: 26 a 40 kbit/s.
  • Disputa os mesmos slots de tempo já existentes que o tráfego de voz, o que é um limitante para as operadoras oferecerem taxas maiores.
EDGE
Enhanced Data rates for Global Evolution
  • Pode aumentar em 3 vezes a taxa de transmissão pela utilização de um novo esquema de modulação.
  • Taxa máxima encontrada na prática de 384Kbps e uma média de 110 a 120 kbps em uma rede carregada.
WCDMA
HSDPA
Wideband CDMA
  • Iniciou o caminho para a banda larga móvel no Mundo.
  • Também conhecido como CDMA DS (Direct Sequence)
  • É uma das tecnologias de acesso (ULTRA FDD) do UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)
  • High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) é um serviço de pacotes de dados, baseado no WCDMA, que otimiza a transmissão de dados na direção do telefone celular (enlace de descida). Está em desenvovimento o High-Speed Uplink Packet Access (HSUPA), que fará o mesmo para o enlace de subida.
  • Consulte Tecnologias 3G
HSPA
High Speed Packet Access
  • Primeira evolução do WCDMA/HSDPA que aumenta a velocidade do HSDPA no uplink.
  • É a combinação do HSDPA e HSUPA (High Speed Upnlink Packet Access, um serviço de pacotes de dados, baseado no WCDMA, que otimiza a transmissão de dados na direção da Estação Rádio Base (enlace de subida). Esta melhora inclui maior rendimento, menor latência e maior eficiência espectral)
  • As redes HSPA foram implantadas na faixa de 850/900/1900/2100 MHz.
  • Muitas operadoras lançaram HSPA inicialmente com as taxas máximas(download) de 3,6 Mbps, atualizando-a posteriormente para 7,2 Mbps ou 14,4 Mbps.
HSPA+
High Speed Packet Access Plus
  • Evolução do HSPA que pode oferecer taxas de dados de downlink de até 84 Mbps e Uplink de até 23 Mbps.(Rel 9)
  • Também conhecida como HSPA Evolution e HSPA Evolved.
  • HSPA + aumenta significativamente a capacidade do HSPA. Ele dobra a capacidade de dados e aumenta em até três vezes a capacidade de voz através de Voip, ajudando atender à crescente demanda por serviços de dados.
  • Se tornou a principal tecnologia de banda larga móvel no mundo com 43,8% das redes 3G já atualizadas no 1T12.  
  • Estimativas do Teleco indicam que mais de 80% das redes 3G serão HSPA+ em menos de 3 anos.
  • Para muitas operadoras o HSPA+ oferecerá o salto para o LTE
LTE
Long Term Evolution
  • Evolução do HSPA+, é próxima etapa nas comunicações móveis por rádio.
  • Utilizam na sua maioria um par de canais separados para transmissão e recepção (FDD), embora existam também redes em que a transmissão e recepção compartilham o mesmo canal (TDD).
  • Aumenta a Capacidade de Dados em Densas Áreas Urbanas.
  • Oferece ainda uma redução da latência e deve ser utilizado inicialmente para dados desafogando o tráfego das redes atuais. A voz no LTE é VoIP.
  • O LTE está evoluindo paralelamente ao HSPA+ para a melhora no desempenho das redes.

Puxa...o assunto é longo !....termino na próxima.


sexta-feira, 25 de outubro de 2013

A intimidade do celular



             

                                       

Diz-me, eu esqueço 
Mostra-me, eu recordo 
Envolve-me, eu compreendo

Pensamento Chinês - 2000 A.C.

O pensamento acima, estará  em sua acepção filosófica correto para os dias de hoje ?.
Faço a pergunta porque ao observar como as tecnologias, envolvem as pessoas e muitas não possuem o  entendimento por vezes básico de como são implantadas, funcionam e evoluem, fato que creio, ser uma constante em todo o  mundo, e no Brasil por razões obvías o problema se torna maior e certamente muito mais preocupante, pelo fato de sermos um país com dimensão continental e como já foi dito por Alvin Toffler "O analfabeto do século XXI não será aquele que não consegue ler e escrever, mas aquele que não consegue aprender, desaprender, e reaprender.", então, para evitarmos este tipo de analfabetismo, se faz necessário que tenhamos um mínimo de conhecimento sobre as tecnologias atuais e futuras, com as quais lidamos cotidianamente, ou, em outras palavras, temos que aprender e reaprender continuamente.

Cito como exemplo o onipresente telefone celular, e me indago, será que quando uma pessoa vai adquiri-lo, ela entende quando a pessoa que está atendendo-a lhe diz que o aparelho trabalha com a tecnologia GSM/GPRS, ou EDGE, ou é um aparelho 3G (WCDMA), ou com as tecnologias UMTS, HSDPA, WiMAX ou é 4G ?. 

O que é uma ERB?.

Ela sabe o que significa codificação TDMA ,CDMA ?.

Ou o que é S / N ?

Ou que o SAR do aparelho está de acordo com o estipulado pela Anatel?.


O que é  ROAMING ?.


Quais as vantagens ou desvantagens entre um sistema e outro?.

Estes são alguns exemplos com os quais a maioria das pessoas lidam de maneira rotineira, estão totalmente envolvidas e contrariando o pensamento do inicio não compreendem.

Vou tentar escrever sobre estes assuntos de uma forma que espero não seja maçante para aproveitar bem o espaço deste veiculo que considero maravilhoso que é a Web (note bem, eu escrevi web e não internet, pois são coisas diferentes!) e também não tornar o tempo de leitura infrutífero.

Então, vamos lá, vamos iniciar pela efetivação das chamadas e da estabilidade do sinal. 

A comunicação entre a ERB e os terminais móveis (aparelhos celulares ou computadores portáteis) é feita através de uma interface aérea/tecnologia selecionada (TDMA, CDMA, GSM/ GPRS, EDGE, UMTS,WCDMA,  WiMAX,...). 

Ah sim, em tempo, ERB é o acrônimo para estação radio base, isto é a antena para a recepção / emissão do sinal do aparelho do cliente.

                       

                           Estação rádio base

Uma ERB corresponde a uma "célula", no sistema. Por isso temos o conceito de telefonia celular. 

                                                
                          células de telefonia celular         

Uma célula é uma área geográfica coberta por sinais de Rádio Freqüência de determinada Estação Rádio Base (ERB). 

Cada ERB, é responsável por atender determinado número de canais tais quais são diretamente relacionados ao diâmetro dessa célula. 

Na medida em que a quantidade de clientes tende a crescer dentre de uma delimitada região ou  grupo de células vizinhas, as mesmas tendem a ter diâmetros menores. 
Isso se dá pelo fato de em regiões metropolitanas ocasionarem um maior volume de alocação de canais móveis (maior número de clientes) do que em regiões de periferia, donde é possível uma simples célula atender a uma grande região, pois há a tendência a ter um menor número de clientes.

Cada célula e sua ERB são a essência do sistema celular. 
                                        
                                                                  Uma ERB e sua MSC

É através delas que um cliente, chamado no sistema celular de Estação Móvel (EM), pode realizar ligações para telefones fixos ou ligações para uma outra EM diretamente comunicando-se com as MSC (Central de Comutação e Controle ou Central de Comutação Móvel) presentes nas ERBs..

                         As tecnologias e suas gerações

Antes de entrar no assunto diretamente, creio ser de bom alvitre, comentar sobre o uso do termo protocolo na área técnica,pois bem,lá vai, protocolo é uma relação de regras para a elaboração de um sistema sob um padrão definido.

*Isto porque, GSM / GPRS , EDGE, WCDMA, UMTS são protocolos de rádio celular.
                        
                                      Segunda geração 2G

Por existir uma enorme aproximação entre a tecnologia TDMA e a GSM. Pode-se dizer inclusive que o GSM (global satellite mobile) é uma versão melhorada do TDMA. Os dois sistemas utilizam a multiplexação por divisão de freqüência, com cada unidade móvel transmitindo em uma seqüência e recebendo em uma seqüência mais alta.
Também em ambos os sistemas, um único par de freqüências é dividido pela multiplexação por divisão de tempo em slots (período) de tempo compartilhado por várias unidades móveis. 
Atualmente existem 3 tipos de freqüência que atendem ao padrão GSM:
900, 1800, 1900. MHZ (lê-se "megarrertz", e um Mega = 1000000).
Vale também dizer, que as variações da frequência é medida em segundos, ou seja, MHz / s.

O padrão GSM é 2G, sendo considerado 2,5G quando acompanhada das tecnologias GRPS (General Packet Radio Service) = Serviço Geral de Pacotes de Rádio, ou do padrão mais evoluido EDGE (Enhanced Data for Global Evolution), = Dados melhorados para Global Evolução, que chega a ser três vezes mais rápida que a GPRS.

                            GPRS - (General Packet Radio Service)

O GPRS é um serviço de dados comutados por pacotes para o GSM que possibilita o acesso do celular a Internet. 

O termo comutado por pacote significa que a mensagem é dividida em partes menores para ser facilmente enviada e tranportada, e posteriormente remontada no destinatário, porém, o percurso da mensagem não é executado por um percurso definido e sim estabelecido de acordo com a disponibilidade do meio e o volume dos dados.
        
 No quadro rosa vemos os serviços de voz trabalhando em paralelo com o serviço de dados - GPRS

Os sistemas GPRS provêm uma solução básica para a comunicação por Internet Protocol - IP entre EM (Estação Móvel) e ISP (Internet SERVICE PROVIDER) ou uma LAN corporativa. 
O GPRS estabelece uma conexão fim-a-fim via IP da EM ao ISP. 
         
 (Uma conexão fim-a-fim é uma conexão onde as entidades envolvidas, interagem diretamente, isto é, sem a ação de intermediários).

Uma das grandes inovações que o GPRS pode proporcionar para os usuários é a capacidade de se enviar mensagens multimídia pelo celular. 

Classes de serviços do GPRS

 Classe A
Os terminais que trabalham com a classe A, possuem dois tranceives que permitem enviar e receber dados e voz ao mesmo tempo. 
Esta classe de dispositivo utiliza plenamente as vantagens do GSM / GPRS, pois pode-se receber dados e fazer uma chamada ao mesmo tempo.  
 Classe B
Os terminais que trabalham com a classe B, podem enviar / receber dados ou voz, mas nunca de forma simultanea.
Geralmente se se estiver usando esta classe para dados, e for recebida uma chamada, deve-se escolher uma das opções, chamada ou dado.
 Classe C
Este dispositivo somente permite uma forma de conectividade, por exemplo a forma GPRS PCMCIA card do laptop.

Uma característica importante do GSM é a possibilidade da presença dos chamados cartões SIM (Subscriber Identity Module), no Brasil mais conhecido como "chip". 

Os cartões SIM são cartões semelhantes aos cartões de crédito convencionais, com a propriedade de estar nele armazenados todas as características do celular do cliente. 

A identidade do cliente, a sua agenda telefônica pessoal, bem como o portfólio dos serviços contratados são gravados na memória desse cartão inteligente. 

Inserido em qualquer aparelho GSM, o SIM carrega os dados do cliente, de modo que um cliente pode ter vários aparelhos GSM ou até mesmo emprestar de alguém e trocar os cartões para a realização de uma chamada. 

Uma opção também muito utilizada no GSM, é a de viajar somente com o cartão SIM, obtendo um aparelho emprestado, muitas vezes a custo zero, no aeroporto de destino, sendo esta modalidade chamada de plastic roaming.

                  EDGE- Enhanced Data Rates for GSM Evolution

Enhanced Data rates for GSM Evolution (EDGE) ou Enhanced GPRS (EGPRS), é uma tecnologia digital para telefones celulares, com o objetivo de incrementar a taxa de transmissão de dados e melhorar a confiabilidade,adotando uma nova estrutura física. 

EDGE é uma melhora nas redes con GPRS ou HSCSD (high-speed circuit-switched data), de forma que pode-se considera-lá uma tecnologia de 2.75G.

EDGE não cria novas especificações, senão, que se introduz dentro das já existentes. 
Não obstante, é capaz de oferecer uma maior taxa de transferência de dados para cada usuario (384kbps até 473.6kbps en teoria), ao utilizar uma nova técnica de modulação e métodos de transmissão tolerantes a falhas combinados com melhores mecanismos de adaptação ao enlace. 
Também, incrementa sua capacidade, já que o mesmo slot de tempo pode ser utilizado por varios usuarios. 

Desta maneira facilita a co-existência do trafégo de comutação de pacotes e o de comutação de circuitos.

Na comutação de circuitos diferentemente da de pacotes, cujo método foi comentado acima, trabalha estabelecendo um caminho definido para as informações trafegarem independentemente do volume.
Serviços fornecidos:


· Chamadas de telefone
· Correio de Voz
· Envio de pequenas e grandes mensagens
· Browser WEB
· Vídeo-Conferência
· Mapas de Navegação (funções de GPS)
  Velocidade: 64-144 kb/sec
  Tempo de download de uma mp3 de 3 min aprox.:
  6 a 9 minutos
            

Continua na próxima postagem.

sexta-feira, 18 de outubro de 2013

Nanotech - Tecidos Inteligentes interativos



Technology and Innovation Futures

            UK Growth Opportunities for the 2020s– 2012 Refresh

 Smart interactive textiles  

Smart and interactive textiles (SMITs) can sense electrical, thermal, chemical, magnetic or other stimuli in the environment and adapt or respond to them, using functionalities integrated into the textile's structure. They do not have a fixed set of characteristics, but are an active element that works with their own control and response mechanism.  SMITs are usually dependent on stimuli-responsive polymers and/or integration of sensor and communications technologies. 
To date, the USA,particularly the military, but also NASA, has led the development of SMITs and applications for such areas as body armour, artificial muscles,55 biochemical hazard protection, physiological status and location monitoring, and embedded communications and computing. Many of these technologies also have civilian and commercial applications. 
In addition as an emotional layer to deliver mood-responsive aromas and pheromones. The design industry may make increasing use for SMITs in both clothing and other applications such as sensory wallpaper or clothes that interact with wallpaper or react depending on the input of a remote person. to defence, the medical industry has been a focus of SMIT research.
Clothing that integrates conductive polymers has been designed for a number of applications, for instance in physiological monitoring. The MyHeart project, an EU Framework Programme 6 project, utilised integrated sensor technology to improve physical activity, nutrition, sleep and stress, as well as to monitor cardiac rhythms for early diagnosis and prevention of a range of heart problems including myocardial infarction, stroke and cardiac arrest. Project Heart cycle aims to take this further to allow information to be shared both with the user and with health practitioners.
The fashion industry is also a potential key market for SMITs. Philips has developed technology that integrates LED's into fabrics, while researchers have developed 'second skin' that acts as an emotional layer to deliver mood-responsive aromas and pheromones..

          Tecidos interativos inteligentes

Tecidos inteligentes e interativos (SMITs), podem detectar estímulos elétricos, químicos, magnéticos ou outros estímulos do ambiente, e adaptarem-se, ou responderem a eles, usando funcionalidades integradas dentro da estrutura têxtil.
Eles não possuem um conjunto fixo de característica, mas são um elemento ativo que trabalha com seus próprios mecanisnos de controle e resposta.
Estes tecidos são usualmente dependentes de polímeros que reagem a estímulos e / ou a integração de sensores e tecnologias de comunicação 

Atualmente, os EUA, particularmente os militares, mas tambem a NASA, lideram o desenvolvimeto de SMITs e aplicações para algumas áreas como proteção corporal, músculos artificiais, proteção contra perigos químicos,



estado físico e monitoramento de localização,comunicação embutida no tecido e computação.

Muitas destas tecnologias tem aplicações civis e comerciais.
Conjuntamente com a defesa, a indústria médica tem tido um foco nas pesquisas com os texteis inteligentes.



              


Vestuários que integram polimeros condutivos têem sido desenhados para numerosas aplicações, por exemplo, em monitoramento fisiológico

O projeto MyHeart (projeto meu coração), um projeto de seis programas padrão da União Européia, utilizando tecnologia de sensores integrados para melhorar as atividades físicas, nutrição, sono e stress, assim como, para monitorar ritmos cardíacos para diagnosticos preventivos e prevenção de uma gama de problemas cardíacos incluindo infarto do miocárdio, entupimento e parada cardica.

O ciclo do projeto Heart visa ir mais além, para permitir que as informações sejam compartilhadas entre os usuários e os profissionais de saúde.

A industria da moda é potencialmente uma peça chave no mercado para os SMITs.
Jaqueta com ledś
A Phillips tem desenvolvido tecnologias que integram

LED´s nos materiais, enquanto pesquisadores teêm desenvolvido uma "segunda pele" que atua como uma camada emociomal para entregar uma resposta sensitiva a aromas e feromônios. 

Vestido co ledś


O design industrial pode fazer avanços com o uso dos SMITs, tanto em roupas e outras aplicações como sensoreamento de forros de paredes ou roupas que interagem com os forros das paredes ou reagem dependendo do sinal de uma pessoa remota .

                                    O que já está por aí....
 

                                 


Chataignier (2006, p. 115) explica que as fibras de carbono são um trabalho desenvolvido pela NASA e que já chega às tecelagens do primeiro mundo. Explica, ainda, que são altamente térmicos, resistes ao calor e ao frio e ainda tem o poder de descarregar a eletricidade estática.

Relaxando os músculos e aliviando o stress geral. 

A empresa Rhodia (2010) possui o Amni® Emana que emite raios infravermelhos longos para aumentar a microcirculação de sangue e a
 elasticidade da pele, reduzindo a celulite e o envelhecimento da pele. 

Em roupas esportivas, observamos uma redução do estresse dos músculos após os exercícios, devido a uma melhor dispersão do ácido láctico. 

Já a XtremeFit Ceramic é a mais nova tecnologia com biocerâmica da Diklatex (2010). 
Esse tecido, em contato com a pele, ativa as funções celulares, melhorando significativamente o desempenho do atleta. 

Os cientistas japoneses conseguiram transformar em matéria-prima o que existe de melhor no sol: o raio infravermelho long (R.I.V.L.) – energia essencial para todos os seres vivos. 
Isso só foi possível devido à fusão, em altas temperaturas, de minerais extremamente puros, que dão origem a um composto cerâmico, denominado biocerâmica. 
Esse material emite uma radiação eletromagnética que se torna facilmente absorvida pelos seres humanos, ativando as funções celulares e trazendo diversos benefícios ao organismo como: Diminui a fadiga / estresse muscular 
                         








 

terça-feira, 8 de outubro de 2013

A natureza e as tecnologias do futuro


             Polypterus senegalus


"O nome Bichir vem de um dialeto derivado do árabe, dado pelos egípcios a estranhos peixes parecidos com dragões que habitavam as margens do poderoso Rio Nilo. Pronuncia-se algo como “bi’rrír”. A origem da palavra árabe, entretanto, é obscura. "[http://nomarprofundo.blogspot.com.br/2009/08/polypterus-peixe-bichir.html]

   Texto de Francis Bacon

"“Meu elogio será dedicado a própria mente. A mente é o homem, e o conhecimento é a mente; um homem é apenas aquilo que ele sabe. (......) Não são os prazeres da afeição maiores que os prazeres dos sentidos, e não são os prazeres do intelecto maiores que os prazeres das afeições?. 

Não se trata, apenas, de verdadeiro e natural prazer do qual não há saciedade?. Não é só esse conhecimento que livra a mente de todas as pertubações?. 
Quantas coisas existem que imaginamos não existirem?. 
Quantas coisas estimamos e valorizamos mais do que são?. 

Essas vãs imaginações, essas avaliações desproporcionadas, são as nuvens dos erros que se trasformam  nas tempestades das pertubações. 

Existirá, então, felicidade igual a possibilidade da mente do homem elevar-se acima da confusão das coisas onde ele possa ter uma atenção especial com a ordem da natureza e o  erro dos homens?. 

Existirá apenas uma idéia de deleite, e não de descoberta?. 
De contentamento e não de beneficio?. 
Será que não devemos perceber tanto a riqueza do armazém da natureza quanto a beleza de sua loja?. 

Será estéril a verdade?. 
Não poderemos, através dela, produzir efeitos dignos e dotar a vida do homem com uma infinidade de coisas úteis?".” Francis Bacon (1561-1626)    

Technology and Innovation Futures

            UK Growth Opportunities for the 2020s– 2012 Refresh

Biomimetic materials imitate nature. The aim is to understand how nature produces a useful structure or function and then artificially reproduce it. The underpinning idea is that evolution has caused plants and animals to become highly efficient. Well-known examples include basing designs on the structure of seashells, imitating the skin of dolphins for boat hulls, and water-repellent paint based upon the surface of lotus flowers. 
Polymer-based solar cells inspired by photosynthesis in plants are another example. Interdisciplinary approaches are required to understand and then exploit such properties.
Military scientists are attempting to recreate the properties of the scales of the grey birchir, an African freshwater fish, to produce a material that can withstand penetrating impacts yet remain light and flexible enough for dynamic movement, for application in a bulletproof T-shirt. 
Elsewhere, aerospace engineers at the University of Bristol are mimicking the healing processes found in nature to create aircraft that mend themselves automatically during flight.
 Imitating how a scab stops bleeding, a hardening epoxy resin is released from embedded capsules to seal cracks and restore a plane’s structural integrity. 
Researchers are also working with a manufacturer of aerospace composites to develop a system in which the healing agent moves around a plane as part of an integrated network. There are at present, concerns about the weight and cost of these technologies. 

Tecnologias e inovações futuras – Reino Unido - crescimento                
                  e  oportunidades para 2020 – 2012 – relembrar.

Materiais biomiméticos imitam a natureza. 
O objetivo é entender como a natureza produz uma estrutura útil ou funcional e então reproduzir isso artificialmente.

A idéia ligada a isto é que a evolução natural tenha transformado plantas e animais tornando-os altamente eficientes.

Bem conhecidos exemplos que incluem desenhos baseados na estrutura de conchas do mar, imitação da pele de delfins para casco de barcos, e tintas
                                                     
                                   
                                   flor de lótus

impermeáveis à água baseadas na superfície da flor de lótus 

Polímeros para células solares inspirados na fotossíntese de plantas são outro exemplo. Aproximações interdisciplinares são requeridas para entender e então explorar essas propriedades. 

Cientistas militares estão tentando recriar as propriedades da escama do



                                    Senegal birchir

The Gray Birchir, um peixe africano de águas doces / rios, para produzir um material que pode suportar impactos de penetração e ainda continuar com estrutura leve e flexível o suficiente para movimentos dinâmicos, para aplicação em camisetas à prova de balas.

Em outro caminho, engenheiros aeroespaciais na universidade de Bristol estão imitando o processo de restauração encontrado na natureza para criar aeronaves que reparam a si mesmas automaticamente durante o vôo. 

Imitando a maneira, como uma camada de cicatrização (a coagulação do sangue sobre um ferimento) pára um sangramento, uma resistente resina epóxi é solta de cápsulas embutidas para selar (fechar) rachaduras e restaurar a integridade estrutural de uma aeronave.

Pesquisadores também estão trabalhando com um fabricante de componentes para aeronaves no intuito de desenvolver um sistema no qual um agente de restauração movimenta-se ao redor da aeronave como parte de uma rede integrada de trabalho.
Existe, a preocupação, sobre o peso e o custo destas tecnologias.

2.3(14) Bioinspired sensors 

The diverse range of sensors found in nature may be categorised as mechanical (flow, vibration, force, angular rate, tactile and acoustic), electromagnetic (visual and infrared radiation, electric field and magnetic field) and chemical (gustation and olfaction). Emerging understanding of their working, together with the development of new materials and fabrication processes, increasingly allows the realisation of devices that exploit the principles underlying biological sensors without necessarily copying exactly the natural structures. Thus, bioinspired sensors should be carefully distinguished from biosensors. 
The emergence of bioinspired sensing as a separate discipline has been reflected in the growth in the number of journals and conferences wholly or largely focused on bioinspired sensing. 
Much current bioinspired research has arisen from the vision and flight systems of insects and is related to autonomous vehicle research. MEMS-fabricated arrays of artificial hairs inspired by the cerci of crickets have demonstrated sensitive, directionally discriminating airflow sensors. 
An insect eye-based, ultra-wide, field-of-view optical sensing system accurately detect and image distant targets has been developed, and image-processing techniques, inspired by the relatively low neuron numbers used in insect vision systems, are being developed. The microscopic eye of Xenospeckii was the inspiration for BAE’s revolutionary new imaging system, ‘Bug Eye’, for missile-tracking applications. Polarimetric and multispectral imaging systems have been developed for the detection of difficult targets and are bioinspired in the sense that they mimic the imaging systems of insects and mantis shrimp. Other notable achievements include biomimetic strain sensors inspired by the campaniformsensilla of insects developed for space applications. Many organisations now have established research programmes pursuing bioinspired sensors, and dedicated research laboratories are beginning to be established.

Sensores baseados na biologia

As diversas variedades de sensores encontrados na natureza podem ser classificados como mecânicos (fluxo, vibração, força,  variação angular, tátil e acústicos ), eletromagnéticos (visual e de radiação infravermelha, campo eletrico e campo magnético) e químico (gustação e olfato) .

Conhecimentos emergentes de como trabalham, junto com o desenvolvimento de novos materiais e processos de fabricação permitiram aumentar a capacidade de realização de dispositivos que exploram os princípios intrínsecos dos sensores biológicos sem copiar necessariamente suas estruturas naturais.

Assim, sensores inspirados na biologia podem ser cuidadosamente distinguidos dos biosensores.

A urgência de sensoreamento bioinspirado como uma disciplina separada tem sido refletida no crescimento no número de jornais e conferencias completamente ou largamente focada em biosensoreamento. 

Muitas correntes de pesquisas com sensores bioinspirados,tem crescido a partir dos sistemas de visão e vôos dos insetos, e são relatados para pesquisa em

                    


veículos autônomos. MEMS (micro-electro-mechanical system) - fabricado com matriz de pêlos artificiais

                                                         
  inspirados no  apendice tátil do grilo tem se demostrado sensível, e com   discriminada  direcionalidade como sensor de fluxo de ar.
                  
                              Uma breve definição para MEMS

"Microelectromechanical systems (MEMS) are very small devices or groups of devices that can integrate both mechanical and electrical components."

Sistema microeletricomecanico (MEMS) são pequenissimos dispositivos ou gruposs de dispositivos que podem integrar simultaneamente componentes mecanicos e elétricos.

Um olho baseado em inseto, ultra grande, campo de visão e sistema sensorial óptico de  acurada detecção e enquadramento de imagem distante tem sido desenvolvido, e técnicas de processamento de imagens, inspirados nos relativos baixos números de neurônios usados pelos sistema de visão dos insetos, estão sendo desenvolvidos.

O microscópico olho de Xenospeckii foi inspiração para BAE`s revolucionario novo sistema de imagens ‘Bug Eye’, para aplicação de localização de mísseis.

Sistemas de imagens polarimetricas e espectrais tem sido desenvolvidos, para a detecção de alvos difíceis e são bioinspirados no sensor que eles imitam dos


                        
           
                                              camarão louva - deus

sistemas de imagens de insetos e do  camarão louva-deus.

"Esses animais podem enxergar até 120 mil cores isso porque eles podem ver 12 cores primarias.
Nossos olhos possuem três tipos desses receptores — que respondem à luz azul, verde e vermelha —, que nos permitem perceber o espectro de cores que vemos. Os cães contam com apenas dois tipos de cones (verde e azul), e é por isso que eles vêm tons de azul, verde e um pouco de amarelo. Já as borboletas possuem cinco tipos de cones, o que significa que elas conseguem enxergar cores que o nosso cérebro é incapaz de processar."
 (http://pt.wikipedia.org/wiki/Camarão-louva-a-deus)

Outra notável e importante descoberta biomimetica , inclui sensores de

                                        
esforço inspirados por the campaniform sensilla de insetos desenvolvidos para aplicações espaciais.

                                    The campaniform sensilla

Insects and other arthropods are able to receive, and respond to, numerous different types of mechanical stimuli.
 These include touch, air currents, sound, gravity, and deformations of body regions which can either be brought about by external forces or by self-produced movements. 
Mechanical stimuli serve a number of different purposes. Sound receptors, for example, are
involved in intraspecific communication (e.g., the song of crickets) as well as avoidance of predators (e.g.,moths avoiding bats) or certain parasites (e.g., caterpillars avoiding wasps); air current receptors are involved in alarm behavior (filiform hairs on the cerci of crickets and cockroaches) as well as prey detection (trichobothria of spiders); touch receptors (bristles) report direct mechanical contact, but are also involved in regulation
of body position (hair plates in the neck region of bees and flies); passive mechanical deformations are measured by campaniform sensilla within the cuticle and by scolopidial organs inside the body: the same sensory organs are used for the regulation of movement and
locomotion; and certain sensilla are used to detect gravitational forces (club-shaped organs on the cerci of crickets). Finally, mechanosensitive cells record when taste organs touch the substrate. This list could be extended. (THOMAS A. KEIL
Arbeitsgruppe Kaissling, Max-Planck-Institut fur Verhaltensphysiologie, D-82319 Seewiesen, Germany )             


                                      The campaniform Sencilla
                                            (um sistema sensitivo)

Insetos e outros artropódes são abilitados para receber, e responder a inúmeros e diferentes tipos de estímulos mecânicos. 
Nestes estão incluídos toque,  correntes de ar, som, gravidade, e deformações das regiões do corpo que podem ser trazidas por forças externas ou por movimentos próprios.
Os estímulos mecânicos servem a inúmeros propósitos: Receptores de som, por exemplo, são envolvidos em intrínseca comunicação ex: o som dos grilos, também como, para evitar predadores ex: mariposas evitando morcegos, ou certos parasitas ex. lagartas evitando vespas; receptores de corrente de ar estão envolvidos nos alarmes de comportamento (pêlos filiformes nos orgãos sensíveis de grilos e baratas) assim como, na detecção de presas / caça (trichobothria de aranhas); receptores de toque (cerdas) que comunicam contato mecânico direto, mas estão também envolvidos na regulação da posição do corpo (camadas de pêlos na região do pescoço das abelhas e moscas); deformações mecânicas passivas são medidas por campainform Sencilla entre a cutícula e os órgãos scolopidiais dentro do corpo: os mesmos órgãos sensores são usados para a regulação dos movimentos e locomoção, e certos sensilla são usados para detectar forças gravitacionais (órgãos em  grupos como os órgãos de sensibilidade tátil no grilos) .
Finalmente, células mecanossensitivas gravam quando órgãos gustativos tocam as substâncias. Esta lista pode ser extendida.      
                         
Muitas organizações tem agora, programas estáveis de pesquisa procurando sensores bioinspirados, e laboratórios dedicados a pesquisa estão começando a ser estabelecidos.