MBA SERVIOS DE TELECOMUNICAES ESPECIALIZAO EM COMUNICAES MVEIS

MBA SERVIÇOS DE TELECOMUNICAÇÕES ESPECIALIZAÇÃO EM COMUNICAÇÕES MÓVEIS SISTEMAS DE TRANSMISSÃO DIGITAL Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

Prof. José Raimundo Cristóvam Nascimento Engenheiro Eletrônico pela UGF, Engenheiro Operacional Eletrônico pela UFRJ, pós-graduado em Telecomunicações pela UFF, com Especialização no Japão e EUA nas áreas de Microondas, Satélite e TV. Trabalhou na NEC, TELEBAHIA e EMBRATEL. Empresário e Diretor Técnico da UNISAT Engenharia, Presidente da Comissão Permanente de TV Digital da TELECOM e Correspondente no Brasil do GVFGlobal VSAT Forum. Professor dos Cursos MBA - Serviços de Telecomunica-ções e Especialização em Comunicações Móveis da UFF. Conferencista e Moderador em congressos nacionais e internacionais. É um dos coordenadores do MBA em TV Digital da UFF. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ÍNDICE § Conceitos de Digitalização § Multiplexação por Divisão de Tempo § Hierarquia PDH e SDH § Modulações Digitais § Acesso ao Canal de Comunicação § Meios de Transmissão § Comunicação sem Fio § Acesso e Backbone § Desempenho de Sistemas § Televisão Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO SINAIS § SINAL CONTÍNUO - pode assumir qualquer amplitude dentro de um certo intervalo possível. Ex: s(t) t § SINAL DISCRETO amplitudes possíveis. assume um número finito de Ex. : s(t) t Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO SINAIS ANALÓGICOS § O sinal elétrico de telefonia copia as variações do sinal de pressão acústica. O sinal elétrico de vídeo copia as variações do sinal óptico de luminância. § O sinal resultante é um sinal contínuo, mas por reproduzir as variações do sinal original, é chamado de sinal analógico. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO SINAIS DIGITAIS § Sendo finitos os níveis do sinal discreto, a cada um dos níveis possíveis pode-se fazer corresponder um código numérico (formado por dígitos). Por isto, o sinal discreto é freqüentemente referido como sinal digital. § O sinal digital de dados é um sinal discreto que evolui sob a cadência de um relógio (é discreto em amplitudes e discreto em tempo). Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO ANALÓGICO OU DIGITAL § Preferência humana: § § § Sinais contínuos. Comunicação analógica (áudio/visual). Lógica difusa (fuzzy). § Preferência tecnológica (equipamentos): § § § Sinais digitais. Comunicação digital. Lógica discreta binária. Solução atual máquina A Sistemas de Transmissão Digital máquina D Comunicação Digital máquina D homem A Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO ORIGEM DOS SINAIS DIGITAIS § Informação Analógica Digitalizada: Voz Imagem Fixa Móvel Outros fenômenos físicos contínuos. § Informação Originalmente Digitalizada: Texto Imagem discreta (ex: código de barras) Outros fenômenos físicos discretos. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO MÍDIA § Mídia Contínua e Mídia Discreta. § Mídia Contínua -------Temporal. § Mídia Discreta ------ Independente do Tempo. § Exemplos de Mídia Contínua: § Voz. § Áudio § Vídeo § Exemplos de Mídia Discreta: § Texto § Imagem Parada § Gráfico Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO TIPOS DE MÍDIA VOZ ÁUDIO VÍDEO DADOS FAX TEXTO Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO INTEGRAÇÃO DE REDES Comunicação Analógica § § § Rede Etc Telefônica Telegráfica de Televisão de Dados Comunicação Digital REDES INTEGRADAS § Na comunicação analógica cada tipo de sinal gera uma tecnologia de rede diferente. § Na comunicação digital os sinais são uniformizados (fluxos de bits) tendendo para integração das redes. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO LARGURA DE BANDA § § Muitas vezes referida como BW (Band. Width). BW = freqüência máxima - freqüência mínima (do sinal de interesse). BW é normalmente medido em Hertz, KHertz ou Mhertz. BW em Banda Básica (Exemplos): § Telefonia (canal de voz ITU-T) - 3, 1 KHz § Áudio Qualidade CD - 20 KHz § Vídeo Pal-M - 4, 2 MHz § BW de sinais modulados (Portadoras). § Portadoras Moduladas por sinais analógicos. § Portadoras Moduladas por sinais digitais. § Qual é a BW Necessária em cada caso? § BW? BW em FI? BW em RF? Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO AMOSTRAGEM Filtro Passa-Baixas V T V V T Sinal de Voz Sistemas de Transmissão Digital Sinal de voz de Faixa Limitada (300 Hz - 3400 Hz) Codificador Chave Eletrônica T Freqüência de Sinal Amostragem Intervalo de Amostrado 8 KHz Amostragem Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO QUANTIZAÇÃO V Sinal PAM original Um sinal analógico pode assumir um número infinito de valores. ex: 1 V ou 0, 001 V, etc. T V 4095 Sinal PAM quantizado Em Binário 0 Para que ele seja codificado, possibilitando sua transmissão de forma digital, é necessário que assuma valores discretos, sendo aproximado para um valor pré-estabelecido mais próximo T (valor de decisão). CODIFICAÇÃO: Cada amostra após quantizada é codificada em n bits. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO TAXA DE BIT § É definido como o produto da taxa de amostragem x o número de bits utilizados no processo de (quantização/codificação). EXEMPLOS FORMATO Telefonia Teleconferência CD DAT Sistemas de Transmissão Digital TAXA DE AMOSTRAGEM BW TAXA DE BIT (Kbps) 8 KHz 3. 1 KHz 64 p/ 8 bits/a 16 KHz 7 KHz 256 p/ 16 bits/a 44. 1 KHz 20 KHz 1410 p/ 16 bits/a 48 KHz 20 KHz 1536 p/ 16 bits/a Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO IMAGENS PARADAS IMAGENS: São constituídas de pixels, e existe uma quantidade enorme de pixels em cada imagem. PIXEL: É a menor área com unidade de resolução de uma imagem visível em uma tela ou armazenada em memória. Cada pixel em uma imagem monocromática tem seu próprio brilho, de 0 para o nível de preto ao valor máximo (por exemplo 255 para pixel de 8 bits) para branco. Para imagem colorida, cada pixel tem seus próprios brilho e cor. IMAGENS COMUNS DE COMPUTADOR: São bit maps feitos de pixels. Em um display de computador com resolução padrão, existem 768 linhas, com cada linha contendo 1024 pixels. Para um display a cores, imagine que o valor de brilho e cor de cada pixel seja especificado por 24 bits (bits por pixel ou bpp), e então teremos para o total de bits de uma imagem na tela do computador o número de 18, 874 Mbits (1024 x 768 x 24). TEMPO GASTO PARA TRANSMITIR ESSA IMAGEM: Caso se utilize uma conexão convencional que normalmente propicia uma taxa efetiva de transmissão de 14400 bit/s, se levará 1310 s (=21, 84 min). O QUE SE PODE FAZER ? § Utilizar um canal mais veloz, como por exemplo 2048 Kbit/s ( E 1). § Reduzir o número de bits/pixel, diminuindo os níveis discretos para brilho e as tonalidades de cores. § Reduzir a resolução do display, acarretando em menos pixels por linha e menos linhas por imagem. § Remover a redundância no display, o que significa a remoção do excesso de pixels que representam na prática o mesmo objeto. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO TEXTOS E GRÁFICOS § Texto Plano ou Texto Formatado: Requerem bem menos capacidade de transmissão. § Texto Plano: Os caracteres são representados por 8 bits (1 byte). § Texto Formatado: Os caracteres são representados por 2 bytes. § Página de Texto: Contém 64 linhas e 80 caracteres por linha. § Número de Bits em uma Página de Texto: 80 X 64 X 2 X 8 = 82 Kbits. § Tempo Gasto para Transmitir uma Página de Texto: 5. 7 s a 14. 4 Kbps. § Gráficos: Composição de objetos que representam informações. § Gráficos x Imagens Bit-mapped: Gráficos requerem muito menos espaço de armazenagem em memória que uma imagem bit-mapped e também levam bem menos tempo para serem transmitidos em uma rede. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO GRÁFICOS E IMAGENS EM MOVIMENTO § Imagens em Movimento: São compostas de seqüências temporais de imagens gráficas, cada uma chamada de frame. § Velocidade de Projeção: Número de frames por segundo, chamado de frame rate. § Frames: Normalmente tem frame rate de 25 a 30 frames por segundo (fps). § Número de Bits em 1 Segundo de Vídeo CIF: 74, 65 Mbps = 360 x 288 x 24 x 30. § CIF: 30 fps; 360 pixels por linha; 288 linhas por imagem; 24 bits por pixel. § Tempo para Transmitir um Segundo de Vídeo CIF: 43 min p/ 28, 8 Kbps. § PC’s: Não conseguem receber assim, vídeo em tempo real e ainda necessitam possuir memória para armazenagem de vídeo da ordem de gigabits para gravação e leitura posterior. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO CODIFICAÇÃO (DE), COMPRESSÃO (DES) § Encoder/Decoder: Além de efetuarem as conversões A/D e D/A, desempenham as funções de compressão e descompressão. § Compressão: Técnica empregada para representar o sinal digital em uma forma compacta reduzida. Existem 2 tipos de compressão, sem perda (lossless) e com perda (lossy). § Uso da Compressão: Varia de acordo com o tipo de mídia. Os algoritmos de compressão de voz são completamente diferentes das técnicas usadas na compressão de vídeo. § Avaliação de Desempenho: Subjetiva (humana) / Objetiva (medida). Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO TAXAS DE BIT APÓS COMPRESSÃO PADRÃO TAXA DE BIT APLICAÇÃO G. 721 32 Kbps Telefonia G. 728 16 Kbps Telefonia G. 722 48 - 64 Kbps Teleconferência MPEG-1 (áudio) 128 - 384 Kbps Áudio (2 canais) MPEG-2 (áudio) 320 Kbps Áudio (5 canais) JBIG 0. 05 - 0. 1 bpp Imagens binárias JPEG 0. 25 - 8 bpp Imagens paradas MPEG-1, 2 (vídeo) 1 - 8 Mbps Vídeo Px 64 64 - 1544 Kbps Videoconferência HDTV 17 Mbps TV de alta definição Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO TENDÊNCIAS PARA DIGITALIZAÇÃO § § § § Maior objetividade e precisão. Comunicação da informação. Trabalho com códigos. Compressão. Sigilo. Melhor desempenho. Regeneração do sinal. Técnicas de combate a erros. Melhor ocupação do espectro. Maior economia. Tecnologia de componentes digitais. Apoio da informática. Maior versatilidade no projeto. Processamento digital dos sinais. Dinâmica da alteração por software. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO CONCEITO Meio de transmissão Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO TÉCNICAS T FDM T t TDM t § Cada canal usa uma faixa de § Todos os sinais usam a mesma faixa de freqüências. freqüência. § O sinal está presente todo o tempo. Sistemas de Transmissão Digital § Cada canal usa pequenos intervalos de tempo (time slot). Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO DEFINIÇÃO § É o processo que permite a transmissão simultânea de vários canais de informação por um único meio de transmissão. Canal 1 M U X Canal N Sistemas de Transmissão Digital Meio de Transmissão n Canais Digitais M U X Canal N Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO ESTRUTURA § Diversas fontes de informação em paralelo necessitam de transporte. § O meio de transmissão “é série”. § No lado de Tx efetuamos a conversão paralelo / série. § No lado de Rx efetua-se a conversão série/paralelo. § Usualmente o hardware que efetua essas conversões é o multiplexador, chamado também de multiplex ou MUX. § Assim, no lado de Tx processa-se a multiplexação, normalmente chamado de MUX lado Tx. § No lado Rx temos a demultiplexação, ou demux, normalmente chamado de MUX lado Rx. § (Multi = Muitos) + (Plex = mistura) = “mistura de muitos”. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO BANDA BÁSICA DE TRANSMISSÃO § A saída do Mux lado Tx é mais conhecida como banda básica de transmissão e normalmente interfaceia com o modulador. § A taxa de bit Rb (bit Rate) da banda básica de Tx na saída do Mux é um pouco maior do que o somatório das taxas entrantes em cada porta desse Mux. CPD LAN PABX Rb 1 Rb 2 Rb = Rb 1 + Rb 2 + Rb 3 MUX Rb 3 PORTA DE SAÍDA PORTAS DE ENTRADA Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO BANDA BÁSICA DE RECEPÇÃO § A entrada do Mux lado Rx é conhecida como banda básica de recepção e normalmente interfaceia com o demodulador. § A taxa de bit Rb (bit Rate) da banda básica de Rx na entrada do Mux é um pouco maior do que o somatório das taxas saintes em cada porta desse Mux. CPD LAN PABX Rb 1 Rb 2 Rb = Rb 1 + Rb 2 + Rb 3 MUX Rb 3 PORTA DE ENTRADA PORTAS DE SAÍDA Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO PCM - PULSE CODE MODULATION § É a técnica que consiste em multiplexar sinais analógicos paralelos, gerando um sinal digital série para ser enviado por um meio de transmissão e vice-versa. Canal 1 Canal 2 Canal N Sistemas de Transmissão Digital P C M Meio de Transmissão n Canais Digitais P C M Canal N Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO PCM - PARTE TRANSMISSORA Conversão A/D Multiplexação Transmissão Filtro 300 à 3400 Hz Híbrida 2/4 fios DIGITALIZAÇÃO / CODIFICAÇÃO 1 DIGITALIZAÇÃO / CODIFICAÇÃO 2 Chave Eletrônica Terminal de Linha de Transmissão N DIGITALIZAÇÃO / CODIFICAÇÃO Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO PCM - PARTE RECEPTORA Recepção Terminal de Linha Demultiplexação Conversão D/A Chave Eletrônica 1 Decodi ficação 2 Linha de Transmissão Filtro Passa-Baixa N Decodi ficação Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO PCM - SINAL DE LINHA § Sinal com 8 bits, binário NRZ (Non Return to Zero). 1 1 1 0 0 0 0 1 1 § Para resolver a interferência entre símbolos, codifica-se em RZ (Return to Zero). § Para eliminar a componentes CC do sinal, este é codificado em AMI (Alternate Mark Inversion). § Para eliminar as longas seqüências de zeros, para evitar perdas de sincronismo na transmissão do sinal, este é codificado em HDB 3 (High Density Bipolar). M V V Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO QUADRO DE TRANSMISSÃO - PCM 30 § Para cada um dos 30 circuitos de conversação são enviadas, nos dois sentidos 8000 amostras por segundo em forma de palavras de código de 8 bits. Portanto, em cada sentido deve haver a transmissão sucessiva de 30 palavras de código de 8 bits dentro de 125 ms (= valor inverso de 8 bits). A essas palavras de código somam-se 2 x 8 bits: 8 bits para sinalização e 8 bits, que contém, alternadamente, uma palavra de alinhamento do quadro e uma palavra de serviço. As 30 palavras de código formam, com os 2 x 8 bits, um quadro de pulsos. Os quadros de pulsos são transmitidos, obrigatoriamente, em ordem sucessiva. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO ESTRUTURA DE QUADRO DE PULSOS - PCM 30 0 Canal para palavra de alinhamento do quadro e palavra de serviço 1 2 Canal telefônico 1 2 15 . . . 16 17 Canal de telefônico sinaliz. 15 16 31 . . . Canal telefônico 30 Aprox. 3, 9 ms 1 2 3 4 5 6 7 8 32 x 8 bits = 256 bits 125 ms Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO SISTEMA DE TRANSMISSÃO - PCM 30 § O sistema PCM 30 permite a transmissão simultânea de 30 conversações, por exemplo, através de dois pares simétricos de um cabo de pares. § O sistema PCM adotado no Brasil é o de 32 canais, que recebe as seguintes denominações: § § PCM-30. MCP-30. PCM - 2 Mbps. PCM padrão europeu. § Sua interface de saída, de 2048 Kbps, é denominada interface E 1. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO CAMINHO DA DIGITALIZAÇÃO NA TELEFONIA 1ª Fase: Toda a rede analógica 2 ª Fase: Digitalização dos entroncamentos locais 3ª Fase: Digitalização das centrais 4ª Fase: Digitalização dos entroncamentos interurbanos 5ª Fase: Digitalização dos acessos Sistemas de Transmissão Digital AL CL EL CL AL EL CTr IU CTr IU EIU EIU EIU CTr IU CTr IU EL CL AL CL EL AL Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO INTEGRAÇÃO BANDA BÁSICA MUX § FDM. § TDM. § GERENCIADORES DE BANDA. § CELL-RELAY. § FRAME-RELAY. § ATM. § DCME. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

HIERARQUIA PDH E SDH Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

HIERARQUIA PDH E SDH PLANO DE HIERARQUIA DIGITAL § Com a expansão dos centros urbanos, os sistemas PCM de 24/30 canais tornaram-se insuficientes, exigindo o desenvolvimento de sistemas com capacidades maiores. § Apareceram então os sistemas PCM de 2 a, 3 a, 4 a e 5 a ordem. § A hierarquia também é conhecida como Hierarquia Digital Plesiócrona (PDH). § Hoje esta hierarquia (PDH) já está sendo complementada pela Hierarquia Digital Síncrona (SDH). Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

HIERARQUIA PDH E SDH PDH - PADRÃO AMERICANO 64 kbit/s T 1 1 . . . 1ª ordem 1544 kbit/s 24 . . . T 2 1 2 ª ordem 6312 kbit/s 4 T 3 1 . . . 7 T 4 3 ª ordem 44736 kbit/s 1. . . 4 ª ordem 274176 kbit/s 6 Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

HIERARQUIA PDH E SDH PDH - PADRÃO EUROPEU E 1 64 kbit/s 1. . . 1ª ordem 2048 kbit/s 32 E 2 1 . . . 4 E 3 2 ª ordem 8448 kbit/s 1. . . 4 E 4 3 ª ordem 34368 kbit/s 1. . . 4 ª ordem 139264 kbit/s 4 Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

HIERARQUIA PDH E SDH FORMAÇÃO - AGREGADO BÁSICO DIGITAL (1) VOZ . . . 1 TDM ANALÓGICO 30 1 PCM TDM DIGITAL 30 PCM VOZ . . . PCM TDM 6 DIGITAL 22 PCM DADOS 64 kbit/s RDSI ACESSO BÁSICO DADOS FAX DADOS RDSI ACESSO PRIMÁRIO SUPERGRUPO Sistemas de Transmissão Digital TDM DADOS FRACCIONAL BAIXA VEL. PCM TDM DADOS FRACCIONAL ALTA VEL. TDM DIGITAL FAX DIGITAL TERM. DIGITAL TMUX E 1 2048 kbit/s Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

HIERARQUIA PDH E SDH FORMAÇÃO - AGREGADO BÁSICO DIGITAL (2) E 1 1 TDM 4 DIGITAL # 2 1 TERMINAL 4 DIGITAL DADOS E 2 1 TDM 4 DIGITAL # 3 TERMINAL DIGITAL E 2 8448 kbit/s DADOS Compressão E 3 1 TDM 4 DIGITAL # 4 E 3 Compressão 34. 368 kbit/s TV Digitalização CONVENCIONAL HDTV Compressão E 4 139. 264 kbit/s Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

HIERARQUIA PDH E SDH PLANO DE HIERARQUIA DIGITAL Sistema PCM de 24 Canais (DS 1 ou T 1) Sistema PCM de 30 Canais (E 1) 1ª Ordem 1. 544 Mbps (24 Canais) 2. 048 Mbps (30 Canais) Sistemas de Transmissão Digital 2ª Ordem 3ª Ordem 44. 736 Mbps (672 Canais) 274. 176 Mbps (4032 Canais) 32. 064 Mbps (480 Canais) 97. 728 Mbps (1440 Canais) 5ª Ordem 6. 312 Mbps (96 Canais) 8. 448 Mbps (120 Canais) 34. 368 Mbps (480 Canais) 139. 264 Mbps (1920 Canais) 397. 200 Mbps (5760 Canais) 565 Mbps 7680 canais) Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

HIERARQUIA PDH E SDH § § § § HIERARQUIA DIGITAL SÍNCRONA: Nova padronização e nova configuração de quadro para um novo multiplex TDM, envolvendo novos conceitos e novas tecnologias. SDH: Nova forma de multiplexar sinais digitais. TRATAMENTO À NÍVEL DE BYTE: O quadro SDH está organizado à nível de BYTE e não em bit como no PDH. Assim, os espaços de carga para os tributários são intercalados byte à byte. DURAÇÃO DO QUADRO UNIFORME: Repete-se 8. 000 vezes por segundo, à semelhança do quadro primário de 2 Mbits/s. Isto significa que cada byte do espaço de carga possui a capacidade de transportar 64 Kbit/s. PONTEIROS: Indicam o início de cada quadro dos tributários. São números de 10 bits e designam em qual dos bytes do espaço de carga encontra-se o primeiro byte do quadro do contentor virtual. QUADROS TRIBUTÁRIOS: Referidos como VC’s (contentores virtuais), tem a posição de seu início no espaço de carga indicado pelos ponteiros. Há um ponteiro associado à cada espaço de carga. JUSTIFICAÇÃO DA CARGA (VC’s): Os ponteiros servem também para resolver diferenças de velocidade entre os VC’s e os TU’s ou as AU’s, conforme o caso, nos quais os VC’s são copiados para serem transportados. OVERHEAD: Muito alto, o que permite designar vários canais de grande capacidade para funções de supervisão, operação , manutenção e gerência dos elementos da rede de transporte. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

HIERARQUIA PDH E SDH HIERARQUIA BÁSICA TDM - SDH PDH Sistemas de Transmissão Digital . . . STM-1 155. 520 kbit/s . . . 1 4 STM-4 622. 080 kbit/s . . . 1 STM-16 2. 488. 320 kbit/s 4 Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

HIERARQUIA PDH E SDH FORMAÇÃO DO STM 1 A PARTIR DO PDH T 1 1544 kbit/s C 11 VC 11 TU 11 E 1 2048 kbit/s C 12 VC 12 TU 12 x 4 x 3 TUG 2 x 7 VC 3 AU 3 T 2 6312 kbit/s C 2 VC 2 x 3 x 1 TU 2 AUG x 7 T 3 44736 kbit/s E 3 34368 kbit/s STM 1 x 1 C 3 VC 3 E 3 139264 kbit/s x 1 TU 3 TUG 3 VC 4 AU 4 C 4 Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MODULAÇÕES DIGITAIS Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MODULAÇÕES DIGITAIS DEFINIÇÕES § MODULAÇÃO: processo pelo qual alguma característica da forma de onda da portadora é variada (modulada) de acordo com a variação de um outro sinal (modulante). § SINAL MODULANTE: Normalmente é o sinal de interesse a ser transportado. Exemplos de possíveis sinais modulantes: 1) Voz digitalizada/comprimida em telefones celulares, 2) dados de um micro PC em placa fax/modem, 3) Banda básica digital de um codec de videoconferência em modem de linha comutada, 4) Banda básica digital de um coder MCPC de TV em modem de estação terrena, 5) Banda básica PDH, 6) Banda básica SDH. § PORTADORA (carrier): sinal em cujas variações está sendo transportado um outro sinal. Uma portadora sem qualquer sinal modulante presente é chamada de CW (continuous wave ). Caso contrário é dita portadora modulada. § AMPLITUDE, FREQÜÊNCIA e FASE: características de uma senóide (portadora), que podem ser usadas para diferenciar de outras senóides. ASK, FSK, PSK e QAM são exemplos de formas de modulação que podem ser usadas em transmissão digital. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MODULAÇÕES DIGITAIS TIPOS MAIS USADOS § Modems mais Utilizados: BPSK, QPSK, 8 PSK, 16 QAM e 64 QAM. § Novidade: Recentemente iniciou-se a utilização de 16 QAM em Comunicações Via Satélite Profissionais. § Número de fases M Igual à : 2 para BPSK, 4 para QPSK, 8 para 8 PSK, 16 para 16 QAM e 64 para 64 QAM. § Curva de desempenho do Modem : BER Versus Eb/No. § C/No=Eb/No + 10 log Rb (d. B. Hz) = Valor Mínimo Requerido pelo Modem. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MODULAÇÕES DIGITAIS CÁLCULO DA BANDA NECESSÁRIA BW’AL = Rb x 1/FEC x 1 / log 2 m x fs § § § BW’AL - “Bandwidth”. Rb - “bit” Rate em BPS. FEC - taxa do código corretor de erros utilizado. m - número de fases do modulador. fs - espaçamento de freqüências (típico = 1, 4 para satcom). BWAL = N x (passo do modem), onde N é múltiplo inteiro. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃO Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃO FDMA, TDMA E CDMA FDMA - Frequency Division Multiple Access TDMA - Time Division Multiple Access CDMA - Code Division Multiple Access § São métodos de acesso (procedimento pelo qual o assinante consegue entrar no sistema de comunicações). Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃO MÚLTIPLO ACESSO § Método de otimização de uso do meio. § FDMA - Acesso múltiplo por divisão em freqüência. § TDMA - Acesso múltiplo por divisão no tempo. § CDMA - Acesso múltiplo por divisão em código. § Deve ser transparente para o usuário final. § Em comunicações via satélite utilizam-se os três métodos, com predominância para o FDMA e o TDMA. § Em telefonia móvel celular há uma disputa acirrada entre o TDMA e o CDMA. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃO CARACTERÍSTICAS § FDMA: cada estação possui sua própria freqüência individual de portadora e pode transmitir o tempo todo. Ex: estações de rádio AM-OM e de FM (88 MHz a 108 MHz). § TDMA: todas as estações de um mesmo sub-grupo usam a mesma portadora em intervalos distintos no domínio do tempo. Ex: estações VSAT de redes TDM/TDMA. § CDMA: todas as estações usam a mesma banda de freqüências à qualquer tempo e a seleção da portadora é feita através de códigos de identificação. Ex: telefones celulares de usuários clientes de operadoras que utilizam tecnologia CDMA. § FAIXA: dependendo de como o espectro disponível é utilizado, o sistema pode ser classificado como sendo FAIXA ESTREITA ou FAIXA LARGA. No primeiro, a banda disponível é sub-dividida em canais de faixa estreita, enquanto na segunda, toda a banda considerada ou uma grande parte é destinada de uma só vez ao compartilhamento por muitos usuários. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃO VSAT - ACESSO MÚLTIPLO - CDMA Canal Outbound CÓDIGO n CÓDIGO 3 CÓDIGO 2 CÓDIGO 1 F 2 Mini n Estação Central (HUB ou MASTER) Sistemas de Transmissão Digital Mini 3 Mini 1 Mini 2 Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃO VSAT - ACESSO TDM/TDMA Canal Outbound Canal Inbound F 1 F 2 F 3 Fn Sub-Rede n Estação Central (HUB ou MASTER) Sistemas de Transmissão Digital Sub-Rede 1 Sub-Rede 2 Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MEIOS DE TRANSMISSÃO Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MEIOS DE TRANSMISSÃO MEIOS PARA TRANSFERÊNCIA DIGITAL § PARES METÁLICOS § CABOS COAXIAIS § FIBRAS ÓPTICAS § RÁDIO TERRESTRE § SATÉLITE § COMBINAÇÕES Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MEIOS DE TRANSMISSÃO POR LINHA FÍSICA § PARES DE FIOS § CABO DE PARES § CABO COAXIAL EXIGE A PRESENÇA DE UM CONDUTOR § GUIA DE ONDA § FIBRA ÓPTICA § A linha física tem problema de instalação e conservação. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MEIOS DE TRANSMISSÃO CABO DE PARES § Uma corrente passando por um fio cria um campo magnético em seu redor e parte da energia se irradia. § Usando um par, os efeitos de campo tendem a se anular. § O par aceita qualquer freqüência, mas as perdas aumentam com a freqüência - uso para freqüência de voz (0 -4 k. Hz). Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MEIOS DE TRANSMISSÃO CABO COAXIAL § O condutor externo é um cilindro concêntrico ao condutor interno. § O confinamento da energia é quase perfeito. § Uso na faixa de 60 k. Hz a 20 GHz. Condutor Externo Sistemas de Transmissão Digital Condutor Interno Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MEIOS DE TRANSMISSÃO FIBRA ÓPTICA § A luz é de natureza eletromagnética. § Vantagem: faixa enorme. § Preciso converter E/O e O/E. Polietileno Revestimento Externo Polietileno Kevlar Nylon Elemento de Tração Silicone Enchimento Fibra Elemento Óptico Sistemas de Transmissão Digital Cabo Óptico Elemento Óptico Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

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MEIOS DE TRANSMISSÃO SISTEMA ÓTICO CODIFICADOR DE LINHA REFORMATADOR DE PULSO AMPLIFICADOR Sistemas de Transmissão Digital EMISSOR ÓPTICO AMPLIFICADOR RECEPTOR ÓPTICO AMPLIFICADOR REGENERADOR DECODIFICADOR DE LINHA Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MEIOS DE TRANSMISSÃO OPTICALIZAÇÃO DAS REDES § NO BACKBONE: A fibra óptica passou a ser o meio preferido para o transporte de capacidades muito altas, especialmente nos troncos de operadoras entre grandes centros urbanos. Com WDM já existem hoje, equipamentos para transmissão de até 1. 7 Tbit/s. § ANÉIS METROPOLITANOS: Os chamados metro-rings crescem para encurtar as distâncias entre os backbones e os usuários. A importância e o uso dos ARMÁRIOS ÓPTICOS são notórios. § HFC: Redes híbridas fibra/coaxial, onde as fibras ópticas chegam até equipa-mentos instalados em pontos escolhidos o mais próximo possível do usuário e daí seguem em cabos coaxiais. No caso da fibra chegar até o usuário temos a tecnologia FTTH (Fiber To The Home). As arquiteturas FTTC (Fiber to the Curb) e FTTB (Fiber to the Building) para até 300 m e FTTN (Fiber to the Node) para até 1 km combinam as tecnologias de fibras ópticas com as de pares trançados, onde reside um nicho de mercado muito bom. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MEIOS DE TRANSMISSÃO SATÉLITE DE COMUNICAÇÕES § É um dos meios utilizados no processo de transferência de informações. § Um sistema de comunicações por satélite, consiste do segmento terrestre e do segmento espacial. § O segmento espacial é composto por fração de uso (percentual) de uma das estações repetidoras de microondas existentes no satélite. § O segmento Terrestre é constituído por um conjunto de estações terrenas. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MEIOS DE TRANSMISSÃO ENLACE SATÉLITE da i b u S ) e d link e c p an (u L La nc (d e d ow e n- Des lin ci k) da Segmento Espacial (fração de transponder) Segmento Terrestre (estações terrenas) Estação Terrena Sistemas de Transmissão Digital Estação Terrena Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MEIOS DE TRANSMISSÃO ENLACE SATÉLITE BI-DIRECIONAL DOWN-LINK UP-LINK Sistemas de Transmissão Digital UP-LINK DOWN-LINK Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MEIOS DE TRANSMISSÃO COMUNICAÇÃO VIA SATÉLITE § O satélite é uma repetidora em órbita. ta TX Repetidora da ci es D de a fd RX r do ta r Po S a or P de a r do f s id ub TX RX § Cada módulo de repetição é um transponder. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MEIOS DE TRANSMISSÃO SATÉLITES COM N TRANSPONDERS TRANSPONDER 1 Antena de Recepção TRANSPONDER 2 Antena de Transmissão TRANSPONDER N Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MEIOS DE TRANSMISSÃO DIAGRAMA EM BLOCOS - ESTAÇÃO TERRENA UP - LINK Rb MODULADOR Banda Básica Digital CONVERSOR DE SUBIDA AMP. DE POTÊNCIA DOWN - LINK Rb ABR Sistemas de Transmissão Digital CONVERSOR DE DESCIDA DEMOD. Banda Básica Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MEIOS DE TRANSMISSÃO SATÉLITES - CARACTERÍSTICAS § “By- passam” as redes terrestres. § Não tem o problema do “Last Mile”. § Aumentam a confiabilidade das redes; § São ideais para “Broadcast” e aplicações “Multicast”. § Suportam arquiteturas assimétricas. § Podem prover acesso e conectividade global. § Dão flexibilidade aos projetos de redes. § Geo’s, Meo’s e Leo’s possuem vantagens e desvantagens entre si. § Fazem parte de um mercado em franca expansão. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MEIOS DE TRANSMISSÃO SATÉLITES - CARACTERÍSTICAS § Abrange um conjunto de serviços que permitem a integração de pontos (equipamentos) através dos satélites Brasilsat, Intelsat e Nahuelsat, com cobertura nacional e internacional, oferecendo meios de transmissão e/ou redes de circuitos dedicados ou compartilhados, em diferentes velocidades. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MEIOS DE TRANSMISSÃO CESSÃO DE SEGMENTO ESPACIAL § Descrição CSE - Cessão de Segmento Espacial é a exploração industrial de recursos do satélite brasileiro para fins de transporte de sinais de telecomunicações. O provimento de capacidade espacial nos moldes da CSE é destinado às entidades que detém concessão, permissão ou autorização para a prestação de serviços de telecomunicações, emitida pela ANATEL. § Contratação O provimento de capacidade espacial é realizado através de assinatura de contrato específico entre a entidade prestadora do serviço de telecomunicação e a EMBRATEL. A Contratante deverá, necessariamente, comprovar perante a EMBRATEL a outorga da ANATEL, e a mesma será anexada ao contrato. § Preços Valores mensais - BRASILSAT - Banda C; Faixa alocada: 01 transponder - 36 MHz; Prazo do Contrato (Valores mensais em R$): 1 ano 2 anos 327. 638, 00 311. 257, 00 288. 322, 00 Preços Líquidos (s/impostos). Sistemas de Transmissão Digital 5 anos 265. 387, 00 10 anos 229. 347, 00 Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

COMUNICAÇÃO SEM FIO Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

COMUNICAÇÃO SEM FIO WIRELESS - O QUE É § Palavra inglesa quer dizer sem fio (Wire = fio + less = sem). § O termo passou a abranger o universo das aplicações em que a comunicações de sinais é feita via rádio e, portanto, sem uso de condutores (fios). § No período de 1920 a 1940 o termo se torna muito popular, ligado a uso de comunicações fixas. § A partir de 1980 o termo se torna novamente popular, mas agora ligado a uso de comunicações móveis. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

COMUNICAÇÃO SEM FIO WIRELESS - MOTIVAÇÃO PARA USO § Quando não é possível o uso de condutores. Ex: Comunicação com estações móveis. § Quanto não é prático o uso de condutores. Ex: Quando a empresa fornecedora do meio físico apresentar uma demora demasiado longa para a instalação. § Quando a solução sem fio for mais econômica que a solução com fio. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

COMUNICAÇÃO SEM FIO PROPAGAÇÃO DE ENERGIA § Propagação Guiada - O deslocamento de eletrons em condutores leva a energia de um ponto a outro. COMUNICAÇÃO COM FIO § Propagação Irradiada - Por efeito de campo, uma perturbação num ponto afeta um outro ponto distante e a energia consegue ser transportada à distância COMUNICAÇÃO SEM FIO Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

COMUNICAÇÃO SEM FIO VANTAGENS DA COMUNICAÇÃO SEM FIO § Só é preciso instalar emissor de um lado e receptor do outro - O meio é o que já existe na natureza: ECONOMIA - Dispensa o custo de instalação de condutores entre os pontos. § O sinal emitido a partir de um ponto pode ser recebido em qualquer ponto dentro de uma área considerável de influência: SOLUÇÃO NATURAL PARA COMUNICAÇÕES MÓVEIS. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

COMUNICAÇÃO SEM FIO PROBLEMAS DA COMUNICAÇÃO SEM FIO § Para a mesma distância, a atenuação do sinal é maior que na propagação guiada: § A amplificação e o emprego de antenas diretivas podem resolver este problema. § A propagação irradiada tem alcance limitado: § Isto pode ser problema ou vantagem. § Há recursos de repetição para resolver o problema. § A propagação irradiada é sujeita a vários efeitos (reflexão, refração, caminhos múltiplos, etc) § É necessário um bom projeto de sistema. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

PLANOS DE FREQUENCIAS Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

COMUNICAÇÃO SEM FIO HISTÓRICO § 1864 - publicado o tratado de radiação eletromagnética. Maxwell, onde é prevista a § 1887 - experiências de HERTZ, MARCONI e POPOV. § 1897 - primeiro sistema comercial de rádio-comunicação (MARCONI). § 1905 - desenvolvidos os circuitos sintonizados (OLIVER LODGE). § 1912 - experiência de HEISING, levando à descoberta da ionosfera por HEAVISIDE e KENNELY. § 1915 - primeiro radio transmissor de telefonia. § 1921 - primeiro sistema de comunicação móvel, servindo a viaturas do Departamento de Polícia de Detroit (USA). Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

COMUNICAÇÃO SEM FIO HISTÓRICO DA COMUNICAÇÃO FIXA § 1920 - primeiros sistemas de comunicação HF. § 1925 - a radiotelefonia e a radiotelegrafia começam a ser implantadas em âmbito mundial. § 1927 - primeiros experimentos de televisão. § 1932 - as faixas VHF e UHF começam a ser usadas. § 1939 a 1945 - durante a 2 a Guerra Mundial se criam as tecnologias de microondas e de radar. § 1947 - a televisão se torna comercial. § 1947 - estabelecem-se nos Estados Unidos rotas de microondas SHF de costa a costa. § 1960 - primeiros experimentos de comunicação via satélite. § 1963 - a comunicação via satélite entra em fase comercial. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

COMUNICAÇÃO SEM FIO HISTÓRICO DA COMUNICAÇÃO MÓVEL § § § 1921 1940 1946 1947 1964 1978 1979 1982 1985 1990 - primeiro sistema usado - Polícia de Detroit. a 1945 - aplicações militares na 2 a Guerra Mundial. - primeiro sistema móvel profissional. - comunicações móveis em auto-estrada. - introdução do conceito celular. - criação do IMTS (Improved Mobile Telephone System). - criação do AMPS (Advanced Mobile Phone System). - introdução do SMC no Japão (similar ao AMPS). - Introdução do SMC nos países nordicos (NMT). - introdução do SMC no Reino Unido (TACS). - introdução do SMC na Alemanha (C 450). - surgem os SMC digitais. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

COMUNICAÇÃO SEM FIO EVOLUÇÃO DOS PARADIGMAS - 1 a FASE § As comunicações via rádio representam a primeira realização técnica que surgiu no domínio teórico para passar ao domínio prático. § No início era um divertimento entre cientistas e técnicos amadores, sem vislumbrar aplicações práticas. § Até hoje perdura o espaço de radio-amadorismo, reduzido a poucas faixas e com pequeno porte. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

COMUNICAÇÃO SEM FIO EVOLUÇÃO DOS PARADIGMAS - 2 a FASE § A partir das realizações de MARCONI passou-se a enxergar a técnica de radiocomunicações como adequada a realizações profissionais. § No início, as realizações são ligadas a aplicações essenciais (só possíveis ou praticáveis via rádio): § § § Comunicações móveis marítimas Radiodifusão Videodifusão (TV) Comunicações móveis terrestres Comunicações de longa distância via HF Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

COMUNICAÇÃO SEM FIO EVOLUÇÃO DOS PARADIGMAS - 3 a FASE § O desenvolvimento da tecnologia das radiocomunicações sugere a ampliação de suas aplicações para domínios complementares: § Enlaces rádio para entrocamentos de alta capacidade em telefonia § Enlaces rádio para comunicações de emergência ou alternativa: Sistema de rádio-emergência Sistema de rádio-acesso § Aplicações voltadas à comodidade dos usuários: Telefone sem fio Sistema de rádio-chamada (paging) Sistema de telefonia celular Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

COMUNICAÇÃO SEM FIO EVOLUÇÃO DOS PARADIGMAS - 4 a FASE § O usuário quer cada vez mais comodidades: § Terminais móveis. § Terminais pessoais. O ACESSO MUDA DE FIXO PARA MÓVEL § A fibra óptica, pela sua capacidade, baixo ruído e baixo preço relativo, se torna o meio mais adequado para as ligações de longa distância. O ENTRONCAMENTO MUDA DE RÁDIO MICROONDAS PARA FIBRAS ÓPTICAS CONDUTOR Sistemas de Transmissão Digital RÁDIO CONDUTOR RADIO Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

COMUNICAÇÃO SEM FIO x COM FIO § As tecnologias complementares. não são excludentes, mas sim § Há espaço para ambas as tecnologias: § Para algumas apropriada. realizações uma das tecnologias é mais § Em algumas aplicações é conveniente usar parte dos equipamentos com uma tecnologia e parte com a outra tecnologia. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO E BACKBONE Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO E BACKBONE CONCEITO DE LAST MILE (ÚLTIMA MILHA) § Geralmente as empresas de telecomunicações montam bem o backbone e existem recursos adequados para as necessidades de comunicações. § A dificuldade está no acesso individual do usuário ao backbone por: § Falta de linhas de acesso § Prazo para a instalação § O custo da expansão da rede externa só cai quando é rateado entre vários usuários § Neste caso, a solução wireless é bastante conveniente, mesmo que seja provisória. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO E BACKBONE TECNOLOGIA PARA ACESSO § Acesso com Fio: § Mais tradição § Menor atenuação § Separação no espaço § Projeto simples § Acesso sem Fio: § Mobilidade § Ponto x Área § Mais interferência § Instalação simples § Limitação do espectro Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO E BACKBONE ACESSO DIGITAL POR LINHA FÍSICA MODEM § Modems para canal de voz: § Tecnologia eletrônica, modulação convencional § Tecnologia eletrônica, modulação combinada § Modems sobre par de fios puros: § Família XDSL (ADSL, RADSL, HDSL, SDSL, VDSL) § Modems sobre cabos (cablemodem). § Conceito de BBL. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO E BACKBONE ACESSO DIGITAIS RÁDIO - TECNOLOGIA Processamento de Informação Processamento de Sinal Antena Emissora Antena Receptora Processamento de Informação Processamento de Sinal § O que se comunica é a informação, sobre o suporte físico do sinal. § Normalmente é preciso processar tanto a informação quanto o sinal para a comunicação pelo meio seja eficiente. § Processamento de informação de sinal: modulação /demodulação, amplificação, casamento de impedâncias. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO E BACKBONE RÁDIO - FORMAS DE ACESSO § TERESTRE: § Pequena distância, visada direta § Conceito de WLL Rádio ponto-a-ponto Rádio ponto-multiponto § SATÉLITE: § Solução atrativa, dada a cobertura do satélite § Estrutura Uniforme, mesmo com pontos afastados § Uso do VSAT Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO E BACKBONE RÁDIO - MEIOS § Meio propriamente dito: Espaço. § Enlace Rádio = Meio + Equipamentos Rádio. § Enlaces Distintos: § Separação física § Não-Interferência de um sobre outro Freqüências Distintas. Projeto de Enlace (Antenas, Propagação). Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO E BACKBONE ABSORÇÃO DO CONCEITO DE MODEM § A Transmissão Digital exige a presença de modems. § No enlace rádio já existem modulador e demodulador. O conceito de modem é intrínseco. É modem analógico, de uso irrestrito. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO E BACKBONE RÁDIO ACESSO - MODALIDADES § No domínio da “última milha” (last mile) é freqüente a dificuldade em se conseguir os enlaces na quantidade ou qualidade desejável. § Para cobrir esta lacuna foram desenvolvidos equipamentos específicos de rádio acesso digital nas modalidades: § Ligação ponto-a-ponto § Ligação ponto-multiponto § Por conveniência são equipamentos compactos, de fácil montagem e desmontagem (de modo a poderem ser transferidos de um lugar para outro, conforme necessário). Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO E BACKBONE RÁDIO ACESSO - PONTO A PONTO ODU IDU ODU = Outdoor Unit IDU = Indoor Unit IDU § Para visada direta ou com repetição intermediária. § Possível otimização do enlace (antenas diretas). § Projeto simples, Instalação simples e Manutenção simples. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO E BACKBONE RÁDIO ACESSO - PONTO - MULTIPONTO TS DS TS MRB PSDN TS NS TS DS TS TS § ND - Nodal Station. Junto ao centro de tráfego, possui inteligência para controlar a distribuição dos sinais. § DS - Distribution Station. Situada em local estratégico, redistribui o sinal para uma área em seu torno (célula). § TS = Terminal Station. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO E BACKBONE RÁDIO ENLACES - CAMPOS DE APLICAÇÃO MODALIDADE COMUNICAÇÕES FIXAS TIPOS DE USUÁRIOS SERVIÇOS Apoio à construção da rede fixa § Entroncamento rádio § Sistema de rádio-acesso (*) Público em geral § Difusão § Rádio difusão § Televisão § Celular Fixo (*) Primordialmente para uso em viaturas § Serviço Móvel Convencional § Móvel Terrestre § Móvel Marítimo § Móvel Aeronáutico Primordialmente para uso por pessoas físicas § Serviço de telefonia sem fio § Serviço de radio-troncalizado § Serviço de telefonia celular § Analógico § Digital COMUNICAÇÕES MÓVEIS (*) Configuram o ambiente do WLL Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO E BACKBONE EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS FIXOS § SISTEMAS PRIMITIVOS: § Ocupação progressiva do espectro acaba disciplinada § Tecnologia a válvula § Tecnologia analógica § SISTEMAS MODERNOS: § Uso de transistores e integrados § Tecnologia digital § Projetos de sistemas de alta qualidade § Técnicas de gerência de equipamento e de gerência de rede Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO E BACKBONE PROBLEMÁTICA OPERACIONAL § Os caminhos da tecnologia são impulsionados por visões de marketing, que tem origem em situações casuísticas (oportunidades percebidas). A racionalização conceitual vem depois. § Há na origem definições de nichos mercadológicos distintos, mas a evolução dos produtos acaba criando invasões em outros espaços. As limitações acabam sendo determinadas por aspectos jurídicos. Na superposição geralmente algumas aplicações tem mais riqueza operacional que outras. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO E BACKBONE DISPONIBILIDADE DE MEIOS RÁDIO § Espaço à disposição de todos. § É preciso autorização para uso de freqüências. § Enlaces distintos. § Permite independência, mas exige projeto aprovado e licença para operação. § Uso de acessos rádio tende a ampliação. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO E BACKBONE ACESSO À INTERNET - ALTERNATIVAS Quais as opções “sem fio” para acesso à Internet? § § § Rádio Terrestre em suas diversas formas. “Wireless”. MMDS. Satélite. Combinações. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

ACESSO E BACKBONE ACESSO - TAXAS DE REFERÊNCIA TECNOLOGIA MODEM DE “LINHA” DOWNSTREAM UPSTREAM 28, 8 Kbps RDSI - FE 128 Kbps MMDS 30 Mbps VIA LINHA TELEFÔNICA ADSL 1, 5 ~ 6 Mbps 16 ~ 800 Kbps CABLE MODEM 10 ~ 30 Mbps 700 Kbps ~ 10 Mbps 1 ~ 45 Mbps VIA LINHA TELEFÔNICA SATÉLITE Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

DESEMPENHO DE SISTEMAS Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

DESEMPENHO DE SISTEMAS ENGENHARIA COM FENÔMENOS ABSTRATOS § Entender a natureza do fenômeno abstrato. 1 a solução: descobrir medidas objetivas que guardem correlação com o fenômeno abstrato. 2 a solução: objetivar a avaliação subjetiva. Ex: Quero transmitir a voz pelo telefone: Tem de ser recebida de forma a ser bem audível. Tem de ser recebida de forma a ser claramentendida. BEM AUDÍVEL? Testes de nível. CLARAMENTENDIDA? Testes de inteligibilidade. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

DESEMPENHO DE SISTEMAS PROJETO DE SISTEMAS - CONCEITOS § O que é um projeto de sistemas? § Filosofias de Projeto: Abordagem Tecnológica. Abordagem pelos requisitos do usuário. § Vantagem da abordagem dirigida pela cronogramas de implantação mais curtos. tecnologia: § Vantagem da abordagem dirigida pelos requisitos do cliente: maior probabilidade de atingir os objetivos e expectativas do cliente. § Estudo de requisitos do cliente: Primeiro passo. § Seqüência lógica de projeto: Disciplina a ser seguida para o sucesso. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

DESEMPENHO DE SISTEMAS NECESSIDADES DOS CLIENTES § Projetista deve, em primeiro lugar, entender negócios do cliente e contexto político / estratégico da rede. § Pontos a serem interligados - Topologia da Rede. § Tipos de Aplicações / Informações a serem transportadas. § Estudo de tráfego por aplicação. § Qualidades de serviço: Q. S. . § Tempos de respostas esperados. § Taxa de erro de bit esperada. § Disponibilidade esperada. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

DESEMPENHO DE SISTEMAS EXPECTATIVA DO CLIENTE § Em termos de Preços. § Em termos de Prazos. § Em termos de Condições Gerais. § Em termos de Assistência Técnica. § Em termos de Suporte/Assessoria em Geral. § Em termos de Segurança. § Em termos de Garantia de Qualidade. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

DESEMPENHO DE SISTEMAS ALTERNATIVAS DE MERCADO § One Stop Shop é um “must”. § Prestador de Serviço ou Algoz? . § Provedor de solução de verdade!. § O que o cliente que é solução!. § Opções em termos de operadoras; § A importância de um excelente “Account-Manager” no projeto. § A extrema importância de um excelente “TC” - Consultor Técnico no projeto. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO FORMA DE AQUISIÇÃO E PRINCIPAIS FONTES AQUISIÇÃO § As variações de luminosidade são convertidas em sinal elétrico. C MERAS E SCANNERS § Principal componente: CCD. § Charge - Coupled Device. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO SINAIS DE VÍDEO E COR RGB - SINAIS OBTIDOS DE CADA SAÍDA DA C MERA § R relativo ao vermelho contido na cena. § G relativo ao verde contido na cena. § B relativo ao azul contido na cena. § Y vídeo ou luminância. Y = 0, 59 G + 0, 30 R +0, 11 B § C croma ou cor. § R - Y ou CR croma R sem luminância § B - Y ou CB croma B sem luminância Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO VARREDURA E RESOLUÇÃO § Varredura progressiva Todas as linhas consecutivamente. § Varredura entrelaçada Campo ímpar - apenas as linhas ímpares. Campo par - apenas as linhas pares. § Quadro: todas as linhas - fotograma completo § Pixel - elemento de imagem § Resolução - pixels / linha x nº de linhas Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO POR QUE DIGITAL? § Maior imunidade à ruídos. § Possibilidade de controle por “software”. § Possibilidade de correção de erros. § Permite multiplexar diferentes mídias. § Permite acesso condicionado. § Facilidade de compressão de dados. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO FORMATOS E NOTAÇÃO A : B : C Exemplo: 4: 2: 2 § 4 amostras para Y. § 2 amostras para Cr. § 2 amostras para Cb. 720 Pixels Luminancia (Y) 486 Linhas 360 Pixels 486 Linhas Croma (Cr) 360 Pixels 486 Linhas Croma (Cb) "Picture Rate": 60 campos por segundo "Active Picture Bit-rate": 8 bits Sistemas de Transmissão Digital (720+360) x 486 x 8 x 30 = 168 Mbps Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO FREQÜÊNCIA DE AMOSTRAGEM § Altas Taxas de Bits: Necessidade de compressão. Parâmetro Amostras por linhas Amostragem (freq) Codificação Taxa de saida Luminância ( Y ) 858 13, 5 MHz 8 -bit PCM 108 Mbps Sinais diferença de cor Cr e Cb (cada) 429 6, 75 MHz 8 -bit PCM 54 Mbps Taxa do sinal composto (não comprimido) Sistemas de Transmissão Digital 216 Mbps Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO REDUND NCIA ESPACIAL § Área com pixels iguais. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO REDUND NCIA TEMPORAL § Toda ou parte da imagem repetida em quadros adjacentes. quadro 1 Sistemas de Transmissão Digital quadro n quadro ( n + m) Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO § Sub-amostragem (sub-sampling). Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO § Quantização grosseira (coarse quantization): Redução dos tons de cinza. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO § Differential Pulse Code Modulation – DPCM: Codificação da diferença entre amostras. + codificador entr. S - retardo ( 1 pixel ) S +saida + . . . . sinal de entrada sinal de saida . . . Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO § Compressão entre quadros (Interframes). § Casamento de blocos (Block Matching). § Vetor movimento (Motion Vector). Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO § Codificação por entropia: § Codificação “Run-lenght” § Codificação de Huffman SÍMBOLO PROB OCORRÊNCIA S 1 p 1 = 0, 60 S 2 p 2 = 0, 20 S 3 p 3 = 0, 15 0 S 4 p 4 = 0, 05 1 COMP MED Sistemas de Transmissão Digital ALGORITMO Huffman Normal 0 0 00 10 01 110 10 111 11 1, 0 0 0, 20 0, 40 1 1 L = p 1. S 1 + p 2. S 2 + p 3. S 3 + p 4. S 4 bits/simb 1, 6 2 Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO § Transformadas: Domínio do tempo Domínio da freqüência. § Objetivo: Descarte de coeficientes menos significativos. F F t domínio do tempo Sistemas de Transmissão Digital f domínio da freqüência domínio do tempo Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO § DCT Transformada Discreta de Co-seno: § § Matriz 8 x 8 pixels Matriz 8 x 8 coeficientes Geração de coeficientes descorrelacionados Energia concentrada sobre alguns coeficientes Coeficientes nulos ou quase nulos TRANSFORMADA DIRETA : F (u, v ) = ONDE : Sistemas de Transmissão Digital C (u) C (v) 4 7 7 S S J=0 K=0 p f (j, k) cos (2 j + 1) u cos (2 k+ 1) vp 16 16 1 2 para u, v = 0 C (u) , C (v ) = 1 para u, v = 0 C (u) , C (v ) = Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO § DCT: Transformada direta. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO § DCT: Efeito dos coeficientes bases da DCT. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO DCT § Tabela de Quantização. § Varredura em zig-zag. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO § Transmissão e Recepção. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO PADRÃO JPEG JOINT PHOTOGRAPH EXPERT GROUP § Imagens estáticas Compressão “intraframe”. § Técnicas : DCT, DPCM, Entropia. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO PADRÃO H. 261 § § § Vídeo Conferência em RDSI. Compressão intraframe DCT. Compressão interframe Macrobloco. Vetor movimento - “motion vector”. Taxa de bits: px 64 kbps (p 1 a 30). MACROBLOCO Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO PADRÃO H. 261 § Compressão interframe. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO PADRÃO H. 261 § I-frames compressão intraframe. § P-frames compressão interframe. I Sistemas de Transmissão Digital P P P I Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO PADRÃO MPEG MOVING PICTURES EXPERTS GROUP § Objetivo: § Especificação do conjunto de técnicas para a compressão de vídeo/áudio - sintaxe § Aberto à inovações: § Admite a criação de sistemas proprietários § Técnicas: § Intraframe DCT , Run-length , Entropia § Interframe Macrobloco , Vetor movimento § Taxa de compressão: § até 200: 1 Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO PADRÃO MPEG 1 § Objetivo inicial: Armazenamento CD Vídeo. § Modo de varredura: Não entrelaçada. § Formato típico: 320 x 240 pixels; 30 quadros/s. § Qualidade de imagem: Igual ao VHS. § Taxa de bits: 1, 5 Mbps (típica). Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO PADRÃO MPEG 2 § Objetivo inicial: § TV digital (com qualidade normal) § Aplicações: § § Transmissão via satélite (DTH) TV a cabo (CATV) TV digital em broadcasting (HDTV / SDTV) Servidores de vídeo § Modo de varredura: § Entrelaçada § Taxa de bits: § 4 - 100 Mbps (conforme aplicação) § Escalabilidade: § Admite diversos modos Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO PADRÃO MPEG 2 § Frames codificados de 3 modos: § I ( intraframes ) com base em si mesmo § P (predicted) com base em I - frame § B (bidirectional) com base em 2 P ou I, P frames ******** B B P ORDEM NATURAL I B B P 1 2 3 4 5 6 7 ORDEM DE TRANSMISSÃO Sistemas de Transmissão Digital I P B B 1 4 2 3 7 5 6 Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO PADRÃO MPEG 2 § Hierarquia de dados: Cada nível transporta um cabeçalho. Video Sequence . . . . Group of Picture Slice Macroblock Block . . . Y Sistemas de Transmissão Digital Cr Cb 8 x 8 pixels Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO PADRÃO MPEG 2 § Codificador: CONTROLE DE TAXA ENTR. - DCT VLC HUFFMAN QUANTZ BUFFER QUANTZ INVERS IMAGEM PREDITA MOVIM. COMP. + DCT INVERS VETOR DE MOVIMENTO MOVIM. ESTIM. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO PADRÃO MPEG 2 § Perfis e Níveis: § Ferramentas de compressão e taxa de bits § Notação MP@ ML § Decodificador: Buffer Demux Decod. Huffman vetor movimento Decod. Huffman Sistemas de Transmissão Digital Compens. movim. Quantz invers. DCT invers. + saída Buffer do frame anterior Buffer do frame posterior Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO PADRÃO MPEG 4 § Objetivo inicial: § Vídeo conferência com baixas taxas de bits § Aplicações: § § Vídeo - telefone Recuperação de banco de dados Teleshopping Vigilância § Características: § Robustez à erros § Operação com formas diferentes de dados § Taxa de bits: § 4, 8 – 64 kbps (inicialmente) § 1, 8 Mbps (nova versão) Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

TELEVISÃO CONCLUSÃO § Principal aspecto: Padronização dos “codecs”. § O que utilizar: Custo x Aplicação. § Aplicações futuras: Video on Demand. Medicina. TV interativa. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

BIBLIOGRAFIA REFERÊNCIAS § MOULTON PETE, THE TELECOMMUNICATIONS SURVIVAL GUIDE, PRENTICE HALL. § DOMAN ANDY, O GUIA ESSENCIAL DE COMUNICAÇÃO SEM FIO, CAMPUS. § EFFELSBERG WOLFANG/FUO, FRNAKLINF/LUNA, J. JOAQUIM GARCIA, MULTIMEDIA COMMUNICATIONS, PEARSON. Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

SITES DA INTERNET REFERÊNCIAS § www. liivrariacultura. com. br § www. artechhouse. com. br § www. phptr. com § www. amazon. com § www. itu. int Sistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento