O documento descreve as tecnologias de transmissão de dados e voz em redes telefônicas, incluindo a sinalização SS7, cabos, modems, RDSI, xDSL e redes sem fio. Aborda a evolução da telefonia desde a rede analógica até as soluções digitais atuais.

1. Camada Física e Tecnologias de Transmissão Prof. Mauro Tapajós

2. Sistema Telefônico Primeira rede de comunicação

3. Originalmente desenvolvido para transmissão de voz humana (qualidade regular de áudio) – Bell 1876

4. Necessidade de centralização da fiação criando a comutação na central telefônica

5. Outras designações comuns: PSTN - Public Switched Telephone Network

6. RTPC - Rede de Telefonia Pública Comutada

7. POTS - Plain Old Telephone Service

8. Conexões Telefônicas Básicas

10. Sinalização User to Network Através do par telefônico In-Band Analógica DTMF (tom de discagem) Out-of-band ISDN (PRI/BRI Canal D – 16kbps)

11. Sinalização – Network to Network Entre dispositivos da rede In-band CAS – channel associated signaling MF – semelhante a DTMF só que possui frequências diferentes daquela

12. E&M analógica (vários tipos I, II, ...) – PABX com a operadora

13. R1( robbed-bit signaling ) – feixes T1

14. R2 – feixes E1 Out-of-Band CCS – Common Channel Signalling SS7 – Signalling System Number 7

15. Sinalização SS7 Padrão ITU-T de sinalização telefônica out-of-band que permite variantes nacionais (ANSI, Telebrás, Bell, ETSI, etc)

16. Trabalha através de links de sinalização independentes dos canais de voz

17. Permite a inclusão imediata de novos serviços na planta telefônica (serviços de rede inteligente) e evita a fraude telefônica

18. Reduz o tempo de discagem através de uma única mensagem com toda a informação de discagem

19. Melhora os indicadores de completamento de chamadas por não onerar tanto a rede

20. Sinalização SS7 Troca de mensagens em chamada básica

21. Pilha de Protocolos SS7 usados em Telefonia

22. Cabeamento Telefônico Externo

23. Cabeamento Telefônico Externo (evitar perder o controle)!

24. Loop Local Hoje ainda é basicamente um par de fios metálicos que liga o telefone do assinante à central telefônica

25. No futuro pode ser um equipamento sem fio ou fibra ótica

26. Estágios Remotos

27. Digitalização do Sistema Telefônico Tendência normal nos sistemas de comunicação que também chegou à rede telefônica

28. Centrais CPA (central de programa armazenado)

29. No Brasil o sistema é digital a partir da central telefônica

30. O loop local ainda é basicamente analógico na maior parte da planta nacional

31. A digitalização da voz é feita através do PCM Telefônico com compressão logarítmica (A-Law e  -law)

32. PABX - Private Automatic Branch Exchange Equipamentos privados com funcionalidades de comutação interna de canais telefônicos

33. Podem manter vários ramais internos e manter um número menor de linhas externas com a operadora para ligações externas à empresa

34. Economizando ao evitar que exista uma linha para cada telefone de cada usuário

35. PABX

36. Privatização das Telecomunicações no Brasil Tendência mundial que aconteceu no Brasil também

37. A exigência cada vez maior de serviços robustos e modernos de telecomunicações deixou claro para os governos que é o caminho para a modernidade e prosperidade do país

38. Incentivou os governos a desatarem as amarras sobre a área de telecomunicações sob a bandeira da liberdade de mercado

39. Redes de Acesso Redes de acesso garantem meio e disponibilidade para usuários individuais do serviço conectando-os ao cerne ( core ) da rede e permitindo a conectividade com o serviço desejada Implementam o chamado last mile para clientes de serviços de telecomunicações

40. Em áreas residenciais ainda são basicamente redes baseadas em par trançado e cabo coaxial

41. Em áreas metropolitanas com concentração de empresas outras alternativas são usadas (fibra em anéis SDH, rádio, links E1/T1, etc)

42. Acesso Via Par Metálico

43. Acesso Via Par Metálico Estrutura já pronta para utilização (cabeamento telefônico)

44. Grande capilaridade

45. Para expansão: altos custos e tempo de implantação muito longo

46. Várias tecnologias buscam dar uma sobrevida à rede telefônica enquanto uma solução totalmente integrada não está disponível

47. Transmissão de Dados via Loop Local Inicialmente a transmissão de dados a longas distâncias usada era sobre a estrutura telefônica - falta de alternativas

48. Para transmissão de dados a taxa de bits é baixa e a de erros alta

49. Necessidade de modems específicos Discados

50. XDSL

51. RDSI

52. Modems Permitem que se envie bits por uma canal de comunicação (por exemplo modem discado, de satélite ou rádio)

53. Dispositivos de camada física do modelo OSI

54. Modems

55. Modems Discados O limite de banda físico do loop local não trabalhava bem em frequências maiores que 4 kHz

56. Os modems atuais utilizam técnicas combinadas para transportar mais bits por baud

57. Para evitar erros em tantas possibilidades de sinal, se utilizam técnicas de detecção como bits de paridade

58. Exemplo: Acesso à Internet discado (Linhas Dial-up )

59. Alguns Padrões para Modems ITU-T

60. RDSI – Rede Digital de Serviços Integrados (ISDN) Também chamada ISDN ( Integrated Services Digital Network )

61. Começou a ser idealizada em 1984 pelas companhias telefônicas e CCITT (ITU-T)

62. Impulsionada pela futura demanda de serviços digitais fim-a-fim

63. Serviços de voz, comunicação de dados, identificação do chamador, alarmes, etc…

64. Proposta inicial: digitalizar todas as etapas do usuário numa rede multiserviços, evitando o uso de modems

65. Baseado no conceito de oferecer vários canais numa única interface

66. Demora na padronização e avanços da tecnologia condenaram a RDSI. Hoje procura-se outra aplicação para velocidades tão baixas (aplicações específicas como conexão a Internet ou vídeoconferência a 128 kbps, combinando os 2 canais B) RDSI – Rede Digital de Serviços Integrados (ISDN)

67. RDSI Taxas definidas: Taxa Básica: baixa velocidade usuários residenciais dois canais de 64 kbps (B) + 1 canal de 16 kbps (D) Taxa Primária: maior velocidade usuários corporativos 30 canais B + 1 canal D

68. RDSI – Rede Digital de Serviços Integrados

69. RDSI – Rede Digital de Serviços Integrados Uma nova alternativa de alta velocidade foi pensada: RDSI-FL (faixa larga = banda larga)

70. Seria disponibilizada sobre ATM ( Asynchronous Transfer Mode )

71. Ofereceria uma taxa de 155 Mbps, mas implicaria em muitas mudanças: comutação por pacotes, local loop, equipamentos de comutação

72. Tecnologias xDSL Impulsionada pela demanda de maiores taxas de bits pelas linhas telefônicas normais

73. Utiliza modems especiais que permitem a utilização da linha para conversações de voz e transmissão de dados simultaneamente

74. Utiliza outras formas de modulação e codificação dos sinais digitais diferentes das usadas normalmente pelas linhas telefônicas comuns

75. ADSL – Asymetric Digital Subscriber Line O acesso oferecido via tecnologias ADSL garante banda aceitável sobre a infra-estrutura de par metálico existente

76. A necessidade de separação das redes e sinais na central cria uma arquitetura de difícil evolução, pois expansões implicam na aquisição de mais equipamentos específicos ADSL

77. Estrutura de Acesso ADSL Faz uso dos novos avanços na tecnologia de processamento digital de sinais para eliminar ecos e ruídos com procedimentos digitais, aumentando a banda possível de ser transmitida

78. Está limitada à uma distância máxima dos usuários até a central

79. Os concentradores ADSL devem ficar na central (fisicamente)

80. Faixa de Frequências ADSL

81. Estrutura de Acesso ADSL

82. Tecnologias xDSL

83. Linhas Dedicadas Também chamadas: Links ou enlaces ponto-a-ponto

84. LPCD - Linha Privativa de Comunicação de Dados

85. SLDD – Serviço de Linha Dedicada Digital

86. Leased Lines Circuitos digitais físicos dedicados conectando dois pontos através de uma infra-estrutura privada

87. Podem ter várias velocidades de 1,2 kbps até 2 Mbps

88. Redes multiponto podem oferecer o serviço de linha dedicada sobre a sua infra-estrutura (Frame Relay, redes IP com MPLS, etc)

89. Exemplo: Linha dedicada para serviço Internet

90. Sistema de TV a Cabo Convencional Originalmente preparado para tráfego de sinais numa direção somente (TV por assinatura)

91. Capacidades de aproximadamente 60 canais analógicos de 6 MHz

92. Transmissão de Dados via Rede de TV a Cabo A partir da fibra, saem cabos coaxiais que podem atender vários usuários

93. Cable Modems Utilização dos cabos de TV por assinatura para transmissão de dados ao mesmo tempo em que se assiste a TV

94. Há compartilhamento da linha

95. Não é tecnologia xDSL!!!

96. Sistema de Cable Modems Headend: ponto de distribuição dos sinais (CMTS – Cable Modem Termination System )

97. Padrão DOCSIS: usado nos cable modems

98. Serviços HFC Serviços oferecidos (vídeo analógico e digital, vídeo sob demanda, dados LAN e MAN, VoIP)

99. Sistemas HFC modernos podem transmitir até 110 canais de TV analógica

100. HFC Um canal de 6 MHz usado para dados pode ter velocidades de 27 (64 QAM) ou 36 Mbps (256 QAM) downstream e 500k (16 QAM) a 10 Mbps (QPSK) upstream

101. Esta banda é compartilhada com outros usuários pendurados no mesmo ramo

102. Um modem individual pode experimentar velocidades de 1 a 3 Mbps downstream e 500k a 1,5 Mbps upstream dependendo da quantidade de usuários

103. O espectro de 750 MHz normalmente é usado como abaixo

104. Cable Modems

105. Alternativas com Base em Meios Não-Guiados em Uso Atualmente Infra-vermelho

106. Rádio / Microondas

107. Spread Spectrum

108. Satélite

109. Rede Móvel Celular

110. Transmissão sem fio ( wireless ) Uso de ondas eletromagnéticas livres de condutores

111. Sempre que se fala de ondas é importante saber que frequências são utilizadas

112. Frequências usadas para comunicação: rádio, microondas, infra-vermelho e luz visível

113. Frequências não usadas: ultra-violeta, raios-X e raios-gamma (perigosas e difíceis de se produzir)

114. Comunicação Wireless É uma necessidade

115. Origem e destino pode ser móveis ou estáticos

116. Comunicação feita em terrenos onde o uso de cabeamento é inviável ou impossível (desertos, pântanos, selvas, etc)

117. Casos onde um sistemas de comunicação deve ser montado rapidamente (situação de conflitos, eventos, etc)

118. Opera em ambientes onde é difícil o controle (mais susceptíveis a ruídos, atenuações, “escutas” e perda de sinal)

119. Comunicação Wireless Adequada onde o custo inicial de montagem do sistema de comunicação deve ser baixo

120. Aplicação nos casos onde a mesma informação deve atingir várias áreas

121. Normalmente sistemas wireless apresentam taxas de dados menores que os baseados em meios guiados

122. A reutilização de frequências é melhor quando se usa meios guiados

123. Irradiação Broadcast e Ponto-a-ponto

124. Espectro Eletromagnético

125. No Brasil, a ANATEL define as atribuições de frequências no espectro

126. Espectro Eletromagnético

127. Espectro de Transmissão

128. Transmissão via Infra-vermelho Usada para comunicação de curto alcance e serviços domésticos (controles remotos, brinquedos, comunicação entre PDA’s, etc)

129. Propagação direcional e de curto alcance

130. Tecnologia barata

131. Não atravessa obstáculos sólidos (reflete), útil em dispositivos de segurança

132. Não pode ser usada ao ar livre (interferência do sol)

133. Suas características são úteis para LAN’s sem fio, dispositivos de segurança, etc

134. Transmissão via Rádio Broadcast Sinais fáceis de gerar (antenas simples!), atravessam longas distâncias e obstáculos como prédios

135. Propagação omnidirecional: não necessita alinhamento preciso de transmissor e receptor Adequada para transmissões em broadcast (rádio e TV aberta)

136. Sujeitas a interferências de motores e equipamentos elétricos

137. Transmissão via rádio – em todas as direções

138. Transmissão via microondas – propagação direcional

139. Transmissão via Rádio Microondas Propagação em linhas diretas implicando em antenas mais direcionais

140. Necessidade de repetidores para longas distâncias

141. Compôs a infra-estrutura de comunicação de longa distância por muito tempo

142. Problemas com a chuva e reflexão nas camadas mais baixas da atmosfera (efeito multipath fading )

143. Tecnologia relativamente barata

144. Transmissão via Rádio Microondas Propagação em linhas diretas implicando em antenas mais direcionais (visada direta)

145. Sensível a obstáculos físicos e interferência

146. Compôs a infra-estrutura de comunicação de longa distância por muito tempo com a utilização de torres altas e enlaces ponto-a-ponto (substituida pela fibra ótica)

147. Trabalha normalmente acima da faixa de 1 GHz e acima dos 2 Mbps

148. Transmissão via Rádio Microondas Necessidade de repetidores para longas distâncias

149. Problemas com a chuva e reflexão nas camadas mais baixas da atmosfera

150. Tecnologia relativamente barata

151. Links de Rádio Ponto-a-Ponto Necessidade de visada direta (linha reta)

152. Todos os links de rádio devem ser homologados pela Anatel (licença de transmissão)

153. Tempo de instalação reduzido (adequado para eventos temporários e links ocasionais)

154. Enlaces de rádio tronco (longa distância) - Freq < 10 GHz - equipamentos todos concentrados na estação, ligados à antena por um guia de ondas

155. Enlaces de rádio acesso (curta distância) - Freq > 10 GHz - equipamentos divididos em IDU ( in-door unit ) e ODU ( out-door unit )

156. Componentes em Links de Rádio Ponto-a-Ponto

157. Comunicações com estágios remotos Exemplos de Aplicações Acesso à Internet

158. Acesso Via Rádio PMP BS - Base Station

159. TS - Terminal Station

160. Sistemas de “ Pager ” Semelhantes aos avisos de aeroportos ou hospitais

161. Muito utilizado nos Bip’s

162. Comunicação Simplex

163. Unidirecionais

164. Sistema Móvel Celular Sistemas aperte-para-falar (rádio-taxis e carros de polícia): comunicação half-duplex

165. Divide a área em células com frequências distintas (a potência requerida é pequena)

166. Uma frequência pode ser reutilizada em outra célula

167. Procedimento de handoff

168. Primeira geração - 1G AMPS – Advanced Mobile Phone System (multiplexação FDM canais de voz em 30 kHz, FSK para canais de controle)

169. ETACS – versão européia semelhante (multiplexação FDM canais de voz em 25 kHz, FSK para canais de controle)

170. Organização de uma rede celular Uma rede celular é composta pelos seguintes elementos: Estação Móvel (EM) - Celular Estação Radio Base (ERB) Central de Comutação e Controle (CCC)

171. Estação Móvel É o telefone propriamente dito. Se comunica com a ERB através de sinais de rádio.

172. Transmite e recebe sinais de controle, de voz e de dados.

173. Principais componentes: Bateria

174. Antena

175. Microprocessador

176. Transceptor de RF

177. Display

178. Teclado

179. Microfone e Auto-falante Entre as diversas mensagens de controle que troca com a ERB, destacam-se: Mensagens para o estabelecimento de uma chamada;

180. Mensagens para registro do aparelho no sistema;

181. Mensagens para determinação do canal a ser utilizado na conversação;

182. Mensagens para controle da potência de transmissão.

183. ERB – Estação Rádio Base É responsável pelo atendimento de todas as estações móveis situadas em sua área de cobertura.

184. Constitui-se basicamente em uma antena de recepção/transmissão e uma unidade de controle e supervisão dos canais.

185. Monitora os níveis de potência de recepção de cada EM, ajustando sua potência de transmissão.

186. São interligadas a CCC por meio de enlaces de fibra óptica ou de microondas.

187. CCC - Central de Comutação e Controle Unidade central do sistema, responsável pelo controle e comutação das chamadas telefônicas das estações móveis.

188. Faz a interconexão com a rede de telefonia pública comutada (RTPC), para encaminhamento de chamadas para telefones não celulares ou pertencentes a outra rede.

189. Responsável pela tarifação das chamadas

190. Monitoramento de tráfego e de alarmes de todas as ERB

191. Efeito Multipath

192. Alternativas para Acesso Múltiplo Divisão do espectro entre vários usuários Frequency-division multiplexing (FDM)

193. Time-division multiplexing (TDM)

194. Code-division multiplexing (CDM)

195. Space-division multiplexing (SDM)

196. CDMA - Code Division Multiple Access Divide o meio em vários canais que usam a mesma faixa de frequências

197. Utiliza técnicas de spread spectrum , que “diluem” o sinal original de forma a ocupar todo o espectro disponível

198. Direct Sequence : para cada estação é individualizada com um código ( chipping sequence ), sendo que estes devem ser ortogonais

199. Usado em meios digitais wireless broadcast (LANs wireless, celular)

200. Sistema Móvel Celular Utiliza células de 2 a 20 Km

201. Células adjacentes não podem utilizar a mesma frequência

202. Segunda Geração – 2G - Digital : TDMA (D-AMPS) – IS136 – CODECs de voz VSELP ( Vector Sum Excited Linear Predictive ) e EFR ( Enhanced Full-Rate ) – modulação DQPSK – canais de 30 kHz

203. CDMA – IS95a – canais de 1,25 Mhz (10% da faixa da operadora) – CODECs QCELP e QCELP13 – modulação QPSK

204. GSM – Global Systems for Mobile Communications (sistema europeu) – TDMA em canais de 200 kHz junto com Frequency Hopping – uso do chip SIM ( Subscriber Identity Module ) e criptografia – CODEC RELP ( Residually Excited Linear Predictive ) - modulação GMSK ( Gaussian Minimum Shift Keying - variação da modulação FSK)

205. Rede Celular Interconectada com a Rede Fixa CCC RTFC EM EM Projetada inicialmente para o serviço telefônico Mais tarde foi ampliada para o uso de serviços de Comunicação de Dados (serviço de Pager, transmissão de arquivo texto, acesso à internet, WAP). ERB 1 ERB 2 ERB 3

206. Rede Celular Interconectada com a Rede Fixa

207. São upgrades das redes 2G, que permitem a transmissão de dados a taxas maiores que as obtidas nas tecnologias 2G.

208. Constituem um passo intermediário para a migração das redes para a tecnologia 3G, a qual exige investimentos muito altos e envolve inclusive a aquisição de novas faixas de espectro.

209. A maioria das redes 2,5G apresenta serviços de dados comutados por pacotes, mais adequadas a conexão de dados de dispositivos móveis com a Internet, embora as taxas de transmissão ainda deixem a desejar.

210. As modificações são feitas sem a necessidade de grandes mudanças nas redes 2G existentes. Consiste em upgrade de software e adição de novos equipamentos. A estrutura básica da interface aérea continua a mesma Redes Celulares de Geração 2,5

211. Redes de geração 2,5 – agregam transmissão de dados em taxas maiores (em teoria até 144 kbps – na prática até 64 kbps) que as de 2 geração com troca de equipamentos e software: CDMA IS95b – melhorias no padrão IS95a, a preferência foi migrar para 1xRTT

212. CDMA 2000 1xRTT – compatível com os padrões IS95 a e b

213. GPRS – Dados a 160 kbps (em teoria) em redes GSM

214. EDGE – evolução do padrão GPRS (modulação 8PSK – mais bits podem ser enviados) – 473 kbps – tecnologia considerada também como 3G Redes Celulares de Geração 2,5

215. BSC GSM As ERB não se conectam diretamente a CCC, mas sim a um equipamento denominado Base Station Controller (BSC)

216. Os BSC podem controlar centenas de ERB, e são os responsáveis pelo controle de Handoff, reduzindo consideravelmente o processamento na CCC

217. A conexão entre o BSC e as ERB é padronizada, o que teoricamente permite a conexão de ERB de diferentes fabricantes ERB Nokia ERB Nokia ERB Ericsson ERB Nokia ERB Ericsson

218. Premissas: Convergência de serviços (Voz/dados/multimídia)

219. 144 kbps em ambiente veicular (automóvel/trem)

220. 384 kbps em ambiente urbano (pedestre)

221. Até 2 Mbps em ambiente indoor (escritório)

222. Taxas de transmissão simétrica e assimétrica

223. Suporte tanto para comutação por circuito como por pacotes

224. Melhor uso do espectro

225. Suporte a uma grande variedade de equipamentos móveis

226. Flexibilidade para a introdução de novos serviços e tecnologias

227. Possibilidade de uso simultâneo de voz e dados Redes Celulares de Geração 3

228. Maiores investimentos e necessidade de uso de outras bandas do espectro W-CDMA (UMTS) – proposto como evolução do GSM – dados a 2 Mbps – CDMA com canais de 5 Mhz – modulação PSK – CEDEC AMR ( Adaptive Multi-rate codec )

229. CDMA-2000 1xEV-DO – também chamado HDR ( High Data Rate ) – uso de um canal de 1,25 Mhz para dados a 2,6 Mbps

230. CDMA-2000 1xEV-DV – até 3,1 Mpbs

231. CDMA-2000 – 3xRTT – uso de 3 canais 1xRTT de 1,25 MHz Redes Celulares de Geração 3

232. Comunicação Via Satélite A idéia era enviar sinais que refletissem num satélite (no caso, a lua), como o reflexo passivo do sinal não é forte o bastante para voltar à terra

233. O sinal do satélite está disponível numa área muito grande

234. Serviço adequado para usuários móveis, lugares de difícil acesso e pouco desenvolvimento, além de sinais de broadcast em larga escala Permite a disponibilização rápida do sinal (interessante para aplicações militares)

235. Deve utilizar técnicas de compartilhamento do meio para vários clientes

236. Comunicação Via Satélites Os sinais apresentam atraso de propagação considerável

237. É um meio inseguro por natureza – necessidade de criptografia

238. Em aplicações de acesso, permite aos usuários finais evitarem o lento local loop nas redes telefônicas

239. Não se costuma medir o custo por distância Os satélites são equipados com transponders que transmitem de volta um sinal recebido ( uplink ), normalmente em frequência diferente ( downlink ) para evitar interferência

240. Satélites Geoestacionários Um satélite é geosíncrono (parado em relação à terra) a uma altitude de aproximadamente 36000 Km e no plano da linha do equador

241. Não apresentam efeito Doppler

242. Os transponders usados normalmente tem largura de banda de 36 Mhz (entre 20 e 30 por satélite normalmente)

243. Os satélites atuais podem ter um tempo de vida de dezenas de anos

244. Satélites Geoestacionários O sinal pode ser muito atenuado no seu percurso pelos 36000 km

245. Áreas como as regiões polares e trechos mais ao sul e ao norte do globo não são muito bem atendidos

246. Mesmo na velocidade da luz o atraso do sinal para subir ao satélite e voltar para a terra é significativo

247. Satélites Geoestacionários – Faixas de Frequências Banda L - 0,5 GHz 1,5 GHz ou 950-1450 MHz, - Frequência intermediária de conversão

248. Banda C - 3,7 a 4,2 GHz, para o enlace de descida (DownLink) e 5,925 a 6,425 GHz , para o enlace de subida (Up-Link)

249. Banda X – 7,25 a 8,40 GHz. Usada para fins militares

250. Banda Ku – 11,7 a 12,2 GHz ( downlink ) e 14,0 a 14,5 ( uplink ). Usada para os serviços DTH ( Direct-to-home )

251. Banda Ka – 17,7 a 21,2 ( downlink ) e 27,5 a 31,0 GHz ( uplink ). Também utilizada por alguns satélites nos serviços de DTH

252. Interferência num Enlance de Satélite

253. Comunicação Via Satélites - Topologias Ponto a ponto Broadcast

254. Exemplo: Satélites Brasileiros - Brasilsat B3 Brasilsat B3 Modelo : Hughes HS 376 W

255. Veículo de Lançamento: Arianespace / Ariane 44 LP

256. Polarização: Linear

257. Brasilsat B3

258. Satélites de Órbita Baixa GEO : Um satélite é geosíncrono (GEO) a uma altitude de aproximadamente 36000 Km e impõe um grande retardo no sinal

259. MEO : exige mais de um satélite para manter o raio de visão, porém é necessária menor energia para mandar o sinal para o satélite

260. LEO : mantém no raio de visão por muito pouco tempo (altitude de aproximadamente 750 Km). Apresenta baixos retardos, sendo adequados para dispositivos portáteis de baixa potência. O procedimento de handoff ocorre quando um usuário se move ou a célula se move. Deve-se utilizar muitos satélites para que sempre haja um no raio de visão

261. Exemplo de aplicações: INMARSAT – sistema de auxílio à navegação

262. GPS – Global Positioning System

263. Acesso Internet via satélite

264. Sistema Iridium 66 satélites (serviço de telecomunicações móveis a nível mundial)

265. Alguns Problemas na Comunicação Via Satélite Fenômeno de interferência solar - representa falta de sinal satelital em determinadas épocas do ano (normalmente março e setembro no Brasil)

266. Comunicação Fim-a-Fim através de Várias Tecnologias de Rede

267. Transmissão de Informação Digital A informação analógica ou digital pode ser codificada como sinal analógico ou digital

268. Alguns meios como FO ou comunicação sem fio somente irão propagar adequadamente sinais analógicos (não transmitem bem sinais puramente digitais)

269. Parâmetros importantes a serem considerados num primeiro momento: Largura de banda necessária para o sinal

270. Sincronização entre transmissor e receptor

271. Possibilidade de detecção de erros

272. Custo e complexidade do sistema

273. Comunicação Paralela Um conjunto de bits, em geral um byte, é transmitido em vários suportes (pinos e condutores), cada bit do byte em um meio independente e ao mesmo tempo

274. Por exemplo: conexões internas do computador e conexões entre o computador e os periféricos

275. Nos casos que envolvem maiores distâncias, a transmissão em paralelo mostra-se inadequada, em razão de custo de fabricação de longas metragens de cabos

276. Comunicação Serial Os bits de um byte são transmitidos, um após o outro, utilizando um mesmo meio físico. Além da economia da interconexão, os dados, mesmo transmitidos seqüencialmente, deslocam-se com velocidade muito maior

277. A transmissão serial divide-se em dois tipos: assíncrona e síncrona

278. Modos de Transmissão Na transmissão dos bits do sinal digital, o receptor deve ser capaz de reconhecer Onde se inicia um bit

279. Onde se inicia/termina um elemento de dado (byte ou caracter)

280. Onde se inicia/termina uma mensagem (conjunto de bytes) Desta forma o problema de sincronização entre quem envia e quem recebe é muito importante

281. Modo Serial Assíncrono Adequado para comunicações onde os dados são gerados aleatoriamente ou as taxas de dados são baixas (teclado, terminais, etc)

282. Neste caso existe a necessidade de se estabelecer delimitadores de Caracteres (bytes) – start/stop bits

283. Blocos de dados – Bytes específicos (DLE – Data Link Escape )

284. Modo Serial Assíncrono A transmissão assíncrona caracteriza-se pela possibilidade de ser iniciada a qualquer tempo

285. Para cada byte que deseja-se transmitir, utiliza-se um elemento de sinalização para indicar o início do byte (START Bits) e um outro para indicar o término do byte (STOP Bits).

286. O START (bit de partida) corresponde a uma interrupção do sinal na linha e o STOP (bit de parada), à condição de marca ou repouso, ou seja, à existência do sinal na linha (STOP corresponde a 1,4 ou 2 vezes o tempo de START)

287. Modo Serial Assíncrono Vantagem : os equipamentos assíncronos tem custos menores que os equipamentos síncronos. Desvantagem : má utilização do canal, já que os caracteres são transmitidos irregularmente espaçados no tempo, além do alto overhead (bits de controle - cabeçalhos), ocasionando uma baixa eficiência na transmissão Em transmissão assíncrona o método utilizados para detecção de erros é o bit de paridade

288. Modo Serial Síncrono Adequado para comunicações em altas taxas de bits

289. Neste caso existe a necessidade de se sincronizar transmissor e receptor de forma que os bytes sejam enviados num fluxo ininterrupto de bits

290. Mesmo que não haja informação útil a ser enviada, sempre há envio de bits para manter o receptor sincronizado com o clock do transmissor

291. A codificação do fluxo de bits deve ser adequada de forma a permitir a perfeita sincronização do clock do receptor

292. A unidade de dados (bloco) é chamada de quadro ( frame ) e é delimitada por caracteres especiais

293. Modo Serial Síncrono Os bits de um byte são enviados imediatamente após o anterior, não existindo START-STOP e tempo de repouso entre eles

294. A transmissão síncrona é estabelecida através de uma cadência fixa para a transmissão dos bits de todo um conjunto de caracteres (bloco).

295. Antes da transmissão de um bloco e no meio de longos blocos, o equipamento transmissor envia uma configuração de bits de sincronização (sinal SYN) com o objetivo de colocar o equipamento receptor sincronizado com o mesmo.

296. A formação de um bloco de caracteres é um processo que requer buffer

297. Modo Serial Síncrono Vantagem : atinge velocidades de transmissão (taxas de bits) maiores. Utilização mais eficiente do canal. Desvantagem : este tipo de equipamento requer um circuito interno mais complexo para transmissão síncrona, sendo, desta forma, equipamentos de custo mais elevado. Em transmissão Síncrona os métodos utilizados para detecção de erros são o bit de paridade e o CRC

298. Comparação Assíncrono / Síncrono Transmissão Assíncrona Transmissão Síncrona A cada caracter é adicionado um bit no início (Start bit) e um bit no fim (Stop bit) Os caracteres de sincronização são transmitidos antes dos dados Pode haver um tempo ocioso entre os caracteres transmitidos Os caracteres de sincronização são transmitidos entre blocos de dados para manter a sincronização da linha Os bits contidos em um caractere são transmitidos em um intervalo de tempo pré-definido Não há intervalos entre os caracteres Uma temporização é estabelecida independentemente no computador e no terminal uma temporização é estabelecida e mantida entre os modens, pelo terminal e outros equipamentos Os terminais devem ter buffers As velocidades não ultrapassam 9600 BPS em ambientes comutados e 19200 em conexão dedicadas ou linhas alugadas. As velocidades de transmissão ultrapassam 2 Mbps

299. Comunicação em Banda Base Transmissão do sinal da mesma forma que ele foi gerado (puramente digital) e sem grande alteração nas suas componentes em frequência

300. Não permite uso do canal por mais de um sinal (o meio é compartilhado por broadcast - somente um sinal pode trafegar por vez)

301. Exemplos: Loop Local em redes telefônicas, PCM, redes LAN's Ethernet, token ring, etc

302. Codificação de Linha Determina como o sinal digital (0´s e 1´s) será codificado no meio físico

303. Permite que o clock do receptor recupere o sincronismo a partir do próprio sinal enviado

304. Deve evitar grandes sequências de zeros no sinal, para não comprometer o sincronismo na recepção

305. Deve utilizar a menor largura de banda possível

306. Pode ser feita de forma a permitir detecção de erros

307. Codificação de Linha de Sinais Digitais Unipolar - Sinal do tipo RZ ( Return-to-Zero ). Adequado somente para pequenas distâncias (em grandes o efeito da capacitância distribuída acrescenta uma componente DC ) Polar – Sinal do tipo NRZ ( Non-Return-to-Zero ). Evita a componente DC permitindo dois níveis opostos de sinal. Necessita de menor potência para enviar o sinal.

308. Codificação de Linha de Sinais Digitais Bipolar – Sinal NRZ ( Non-Return-to-Zero ). Evita a componente DC invertendo os 1´s. Também chamado de AMI ( Alternate Mark Inversion ). Necessita de 3 níveis de sinal possíveis.

309. Não possui componente DC e sempre apresenta uma transição no meio do bit seja ele qual for. Erros podem ser detectados na falta desta transição em algum bit.

310. Note que são enviados 2 símbolos para cada bit (necessita de alta taxa de sinalização Codificação de Linha Manchester

311. Taxa de Sinalização É a taxa na qual o sistema pode mandar símbolos pelo meio físico

312. No caso da codificação Manchester, temos o envio de símbolos (níveis de sinal) igual a duas vezes a taxa de bits enviados

313. Codificações de Linha Usadas em Redes de Comunicação RS-232D - Bipolar NRZ

314. Linhas T1 / DS-1 - B8ZS - Bipolar Ami RZ

315. DS-3 – B3ZS

316. Linhas E1 - HDB3 (Japão e Europa)

317. Ethernet 10 Mbps – Manchester (exige altas taxas de sinalização)

318. IEEE 802.12 – 100VG-AnyLAN – 5B6B

319. Ethernet 100baseTX – MLT-3 (adequado para cabos de par trançado – evita emissões indesejáveis de energia)

320. Ethernet 100baseFX – 4B5B NRZI

321. Ethernet 100baseT4 - 8B6T (sinalização ternária)

322. FDDI - 4B5B

323. ISDN - 2B1Q e 4B3T

324. Gigabit Ethernet – 8B/10B (patente da IBM – sofisticado oferecendo detecção de erros

325. Fibre Channel – 8B/10B

326. ATM 25 Mbps – 4B/5B

327. Interfaces Físicas DTE - Data Terminal Equipment : equipamento terminal ou computador responsável pela origem e destino dos sinais de dados de uma rede

328. DCE - Data Communications Equipment : dispositivo que estabelece, mantém e termina uma transmissão de dados recebidos de um DTE (o DCE não gera dados). Pode realizar uma conversão de sinais para a transmissão. Ex.: modem, conversores, CODEC, transmissores digitais, etc

329. As interfaces fazem a interação entre os computadores (DTE) e os dispositivos de comunicação (DCE

330. Padrões ITU-T de Interfaces com Redes Públicas Documentos da Série V – Conexão de equipamentos à rede telefônica (exemplo: V.32)

331. Documentos da Série X – Conexão de equipamentos à Rede de Comutação de Pacotes pública (exemplo: X.25)

332. Documentos da Série I – Conexão de equipamentos à ISDN

333. Interfaces Físicas Características Mecânicas (cabos, conectores, distâncias)

334. Elétricas (níveis de voltagem, temporização dos circuitos)

335. Funcionais (controle, sincronização)

336. Procedurais (sequência de eventos envolvida na troca de dados) Exemplos: V.24 (ITU-T) Somente características funcionais e procedurais) EIA-232-F (RS-232) Idêntica à definição V.24 porém com as características elétricas e mecânicas)

337. Semelhante às normas V.24 e V.28

338. Exemplo de Interface Física: EIA-232 Define: 25 pinos no conector DB25 e o que cada um deles significa (ISO2110)

339. Codificação de linha: NRZ-L

340. Bit 1 – tensão menor que –3 volts

341. Bit 0 – tensão maior que +3 volts

342. Taxas de até 20kbps (originalmente, agora vai até 115kbps)

343. Cabos de até 15 metros A nova interface definida é EIA RS-449 (2 Mbps em cabos de até 60 metros)

344. Para conexão de dois computadores utiliza-se um cabo null (ex. conexão direta via cabo do windows)

345. Exemplo: RS-232C (EIA 232C) e RS-232D Usados para conexões entre DTE’s e modems além de outras aplicações

346. RS232D – nova versão adotada em 1987

347. Melhorias no aterramento e testes de loopback

348. RS232C ainda muito usado

349. Exemplo: Pinagens e Conectores RS-232

350. Padrões de Códigos Digitais A transmissão digital (1’s e 0’s) deve representar informações

351. Como representar letras, números e caracteres em formato binário?

352. Exemplo antigo: código morse

353. Código comum atualmente: ASCII

354. Códigos para imagens: fax, gráficos bitmapped (.bmp), gráficos orientados a objetos (postscript, TIFF, Corel) 1-bit code: 00000000 00111100 01110110 01111110 01111000 01111110 00111100 00000000

355. Padrões de Códigos Digitais ASCII Padrão (7 bits) – computadores pessoais

356. ASCII extendido (8 bits)

357. EBCDIC – mainframes IBM

358. UNICODE