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COMUNICAÇÕES II
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  com	
  os	
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  Tipo	
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  e	
  II	
  
1
REDES E INTERNET II – AULA DE PREPARAÇÃO PARA O EXAME:
Sinais de Telecomunicação
• Objetivo dos sinais de telecomunicações:
• Transporte fiável de informação desde da fonte até ao respetivo destino,
• Cenário atual:
o Cobertura universal: internet;
o Suporte a diversos serviços: Telefone, Rádio, TV, dados
o Suporte a diversos formatos de dados multimédia
• Sinal:
o Formato com que mensagem é transmitida no meio de transmissão
! Ex. Elétricos ou óticos;
o Tipos de sinais:
! Analógicos: grandeza física que varia suave e continuamente no tempo
! Sinais Analógicos => melhor qualidade de reprodução porque tomam uma infinidade
de valores, que correspondem aos sons emitidos/ouvidos pelas pessoas.
! Digitais: sequência ordenada de símbolos com valores discretos/finitos
! Sinais Digitais => melhor qualidade de transmissão, porque facilitam a reconstituição
do sinal original.
• Modulação de Sinais;
• Sinal Modulado: transmitido em modo mais apropriado ao meio de transmissão:
• Modulação: processo de codificar mensagens sobre um sinal portador com uma
determinada frequência
• Mistura sinal c informação do utilizador + sinal de portadora c frequência
apropriada para o canal de comunicação
• Deve-se transmitir o sinal modulado com uma frequência da portadora
apropriada (do espectro) para o serviço transportado
Ex. + Velocidade de Transmissão => + Frequência (+ Atenuação)
• Vantagens/ Objetivos:
– Maior imunidade contra interferências
– Menor atenuação do sinal => cobrir maiores distâncias
• Multiplexação de sinais => Vários Sinais no mesmo canal de comunicação;
o QUAL O OBJETIVO?
! Permite emitir vários sinais ao mesmo tempo / Emissão de vários sinais no mesmo
canal;
! Otimização de sinal;
• Modulação para Multiplexagem
o Combinação de vários sinais para transmissão simultânea pelo mesmo canal
! FDM: Multiplexação na Frequência (Frequency Division Multiplexing)
! TDM: Multiplexação no Tempo (Time Division Multiplexing)
! WDM: Multiplexação no comprimento de onda
(Wavelength Division Multiplexing)
o No recetor as amostras de sinais diferentes têm ser separadas para reconstituir cada sinal
original
o Multiplexagem permite aumentar o rendimento das comunicações
o Aumentar ao máximo a capacidade de transmissão do canal físico disponível
1. Os sinais com as mensagens de comunicações podem ser transportadas em
diferentes formatos e arquiteturas de rede.
1.1– Indique as vantagens de transmissão de sinais em formato digital?
• Melhor qualidade de transmissão,
• Porque facilita a reconstituição do sinal original, que só tem valores discretos
2
ARQUITETURA DE REDES DE NOVA GERAÇÃO (NGS) => [NGS] = [IMS] - (TESTE DE REVISÃO I)
REDES DE NOVA GERAÇÃO (GNS):
• Do ponto de vista dos UTILIZADORES, as NGN procuram satisfazer os seguintes principais
objetivos:
o Acesso a novos serviços IP multimédia:
• Para o estabelecimento de comunicações interpessoais;
• Acesso a serviços com conteúdos em diversos formatos multimédia
– Garantia de QoS, em conformidade c requisitos de serviço
– Controlar a localização e os recursos da rede disponíveis
• De modo mais personalizado e com um maior controlo dos utilizadores
o Independência de acesso e convergência fixo-móvel:
• O acesso aos diversos serviços poderá ser feito de forma transparente de diferentes:
– Terminais
– Localizações (roaming)
– Redes com diferentes tecnologias de acessos, tais como: GSM/UMTS/LTE
(celulares), WLAN e rede fixa
GSM: Global System for Mobile communications
LTE: Long Term Evolution
• Do ponto de vista dos OPERADORES, as NGN procuram satisfazer os seguintes principais
objetivos:
o Maior facilidade de desenvolvimento de novos serviços e gestão da rede
o A NGN baseia-se no conceito de arquitetura de camadas horizontais reforçado com a
possibilidade de reutilização de funções de controlo comuns da rede, ex. arquitetura
IMS: IP Multimedia Subsytem
o Arquitetura caracterizada pelo acesso aos seus serviços estar sujeito a um conjunto de
“regras” comuns, tais como:
o Controlo por elementos de rede comuns, ex. CSCF em IMS
(CSCF: Call Session Control Function)
o Utilização de protocolo comum, ex. SIP (Session Initiation Protocol)
o Possibilitar a reutilização em diferentes serviços das mesmas funções de
controlo da rede, tais como:
! Aprovisionamento,
! Taxação,
! Operação & Manutenção (O&M) e
! Permissores de serviços.
o VANTAGEM relativamente ao cenário tradicional (pré-NGN) em que existe a
necessidade de desenvolvimento de raiz da maioria dos serviços
1. Os sinais com as mensagens de comunicações podem ser transportadas em diferentes formatos e
arquiteturas de rede.
1.2 - Indique as vantagens possibilitadas pela utilização de uma arquitetura de rede inteligente na
gestão de serviços da rede?
• SW do serviço carregado em plataforma própria (IN: Intelligent Network), sendo invocado pelos clientes
do serviço via Comutadores
• +Facilidade/rapidez & menor custo no desenvolvimento de novos serviços
• Menor impacto no funcionamento da rede
3
NOTAS DA AULA:
• (IMS = NGS) VANTAGENS para OPERADORES e para UTILIZADORES;
• OPERADORES:
o Mais reutilização de recursos de rede/ otimização;
o Torna-se mais económico;
o Mais rápido para desenvolver novos serviços;
• UTILIZADORES:
o Possibilidade de aceder aos mesmos serviços a partir de diferentes redes e
terminais de acesso;
o Possibilidade de aceder a novos serviços que poderão ser mais personalizados e
com maior interatividade;
o Maior controlo dos serviços
NOTA: NGS e IMS – os conceitos são os mesmos;
3G e 4G são Redes de Acesso;
Principais características de NGN: (pg. 46/ Slides)
REDES DE ACESSO POR COBRE
• ADSL – apareceu com o objetivo de permitir a transmissão de dados em redes telefónicas em
simultâneo com o canal público do serviço de telefone.
o Meio de transmissão cobre:
! Mais económico
! Fácil instalação
! Menor imunidade a interferência
! Maior atenuação de sinal => menor espaçamento entre repetidores
! Velocidades médias/elevadas de transmissão em distâncias curtas
o Aplicações:
! Inicialmente: telefone tradicional (voz)
! Atualmente: xDSL (xDigital Subscriber Line) para suporte a 3Play (Telefone fixo,
Internet e TV):
• Transmissão de dados em linhas telefónicas tradicionais
• Utilização de Modems específicos para suporte de 3 canais:
o Downstream (Rede => Utilizador)
o Upstream (Utilizador => Rede)
o Telefone/voz
QUAL A PRINCIPAL LIMITAÇÃO DO ADSL?
• A Velocidade – que está dependente da distância do Modem ADSL e da Central
Operadora.
4
DIFERENÇA DAS REDES HFC PARA AS REDES DE TELEVISÃO POR CABO
Cenário Atual: Redes Bidirecionais – para além da Televisão transportam os dados e o telefone – para
isso acontecer é utilizado um protocolo específico para transmissão de dados em redes por cabo –
PROTOCOLO DOCSIS.
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DO PROTOCOLO DOCSIS:
• Gestão do Link;
• Gestão da Largura de Banda;
• Gestão de Clientes;
ELEMENTOS DE REDE:
• MODEM – do lado do utilizador final/ Cliente;
• CMTS – Modem Configuration System – do lado do Operador;
2.2 - Indique as principais características das atuais redes de acesso por cabo que possibilitam o suporte ao
serviço de transporte de dados?
• Bidirecional => suportar interatividade via protocolo DOCSIS
• Híbrida (HFC – hybrid fibre coax) Cabo Coaxial na distribuição final e Fibra ótica no backbone:
• Uso de fibra tem as seguintes vantagens:
o Reduzir atenuação => Maior espaçamento entre repetidores
o Disponibilizar maior capacidade => Transporte de mais canais
2. As redes tradicionais de acesso por cobre e cabo sofrerem upgrades na sua arquitetura de modo a
possibilitar o incremento dos ritmos de acesso à internet.
2.1 – Indique e descreva os novos elementos de rede que vieram suportar a tecnologia ADSL (Asymmetric
Digital Subscriber Line) nas redes telefónicas de cobre?
Modem ADSL:
• Colocado nas instalações do cliente
• Possibilita a modulação e transmissão de sinais de comunicação com maiores de ritmos de
transmissão
Splitter:
• Colocado nas instalações do cliente e do operador
• Possibilita separar os sinais de dados (US e DS) do sinal telefónico, que podem ser transmitidos em
simultâneo
DSLAM:
• Colocado nas instalações do operador
• Conjunto de Modems que multiplexam/desmultiplexam os sinais enviados/recebidos para/de Modems de
clientes
5
CABLE MODEM (CM):
• Localizado no cliente, para possibilitar a interligação com redes de dados
• Principais funções:
O Encaminhamento de pacotes IP (dados) entre terminais dos utilizadores e a rede (CMTS)
O Modulação/Desmodulação dos sinais transmitidos/recebidos contendo dados da
comunicação para/de rede
CABLE MODEM TERMINATION SYSTEM (CMTS):
• Pode estar localizado no Headend ou Distribution Hub
• Principais funções:
O Faz a gestão dos diversos Cable Modems:
! Autenticação e registo dos utilizadores
! Controlo de acesso à rede para transmissão de dados
• Atribuição de time-slots a CMs
• Contabilização de acessos
• Possibilita a interligação à internet
DOCSIS é um sistema de comunicação Ponto-a-Multiponto que usa os seguintes modos de transmissão:
• Downstream:
• Fluxo continuo de CMTS para todos os CMs
• Ritmos máximos de ~56 Mbit/s com modulação 256-QAM (Quadrature >Amplitude Modulation)
• Upstream:
• Fluxo não contínuo em TDMA " rajadas de dados (bursts) de alguns CMs
• Ritmos máximos de ~10 Mbits/s com modulação 16-QAM
Norma DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification), definida pela ITU-T:
• Principais funções:
o Gestão do link:
! Sincronismo de canais Upstream
! Ranging: compensação de atraso e atenuação de sinal para CM, em função da
distância a CMTS
! Ajustamento de potência
! Transmissão e receção de bursts
o Gestão da largura de banda:
! Alocação de recursos
! Suporte a pedidos de transmissão em upstream
! Resolução de conflitos de acesso
! Priorização de tráfego
o Gestão de clientes:
! Autenticação
! Segurança
! Registo
6
FIBRA ÓTICA
REDES DE ACESSO POR FIBRA ÓTICA
• Fibra ótica:
O Transmissão de raios óticos a uma dada frequência
! Conversão de sinal elétrico em luz
(Transmissão - lasers, leds; Receção – foto-díodos)
! Componentes das fibras:
• Vidro
• Plástico
o Pequeno tamanho e peso
o Imunidade a interferências
! Não são afetadas por campos eletromagnéticos externos
o Atenuação baixa
! Maior espaçamento entre repetidores
o Suporte a grandes velocidades de transmissão (velocidade da luz)
! N Gbit/s em dezenas de Kms
• Desvantagens relativas:
o Instalação mais cara do que cobre
o Ligações de terminações (alinhamento de fibras)
! Fibras com dimensões na ordem dos microns (1 cabelo)
• Aplicações:
o Interligação de redes (backbone)
o Comunicações de longa distancia, MANs e WANs
o Ligações residenciais (FTTH – Fiber To The Home), recente
• Incentivos:
o Necessidade de maior largura de Banda, decorrente da vulgarização de canais TV em
formato fullHD, ex. desporto
o Baixa de preços de TVs capazes de processarem formato fullHD (HD: High Definition)
o Limitação do cobre em termos de Largura de Banda, a custos razoáveis
• 2 Tipos de rede: AON e PON
AON: Active Optical Networks:
Fibras ligadas a elementos de rede ativos (ex. Ethernet edge switches):
• Efetuam o processamento e encaminhamento dos sinais das fibras
• Geral/ necessário converter sinal ótico em elétrico para poder processar o seu conteúdo:
• Requer o uso de transcievers ou conversores ótico/elétricos, equipamento com custos:
o Atualmente já podem ser usados comutadores óticos em serviços de comutação de
circuitos:
! Suporte a maiores ritmos de transmissão => atual/ 400 Gbit/s
! Não necessário conversão ótico/elétrica,
o Maior flexibilidade e redundância
o Requer utilização de maior quantidade de fibras
o Apropriado para ligações empresariais (menor quantidade)
o Tecnologia mais antiga
7
PON: Passive Optical Networks
Fibras ligadas a elementos de rede passivos: splitters/combiners:
• Uma unidade central (OLT) e uma única fibra pode distribuir o mesmo sinal ótico por 32 a 128
unidades remotas (ONUs/ONTs)
o Instalação mais simples e c menor necessidade de fibras na distribuição do sinal
! Mais económico:
! Elementos de rede (splitters) não necessitam de alimentação elétrica => maior
facilidade de instalação
! Apropriado para ligações residenciais (maior quantidade) Tecnologia mais recente
• Utilização de topologia ponto-a-multiponto com transmissão ótica passiva:
o Evitar uso e custo de conversores ótico/ elétricos
o Utilização de splitters passivos em downstream + combiners passivos em upstream, que
não necessitam de alimentação de energia
• Infraestrutura partilhada possibilita uma redução de custo/cliente:
o Necessidade de um nº mínimo de transceivers óticos (conversores Opt./Elec.)
o Fibra de alimentação e custos de splitters e transceivers (ONUs) pode ser dividido por N
clientes
o Operadores greenfielders (constroem rede de raiz) com um custo de instalação da rede
fibra ótica semelhante ao de uma rede cabo
o Splitters passivos possibilitam redução de custos:
! Não necessitam de alimentação
! Podem ser instalados em quase qualquer local
o Ritmos de transmissão podem ser incrementados em função da evolução tecnológica da
transmissão da informação ótica sem necessidade de novas infraestruturas:
! Inicialmente: 155 Mbit/s
! Actualmente: 400 Gbit/s
! Futuro: 1 Tbit/s
Vantagens do FTTH:
• Ritmos de transmissão podem ser incrementados em função da evolução tecnologica da
transmissão da informação óptica
o Não são necessários upgrades no meio de transmissão do troço que liga a rede à casa do
cliente (last mile)
o Podem-se instalar “ONU interiores” (ONTs), com simplificação, economia e menor impacto
no funcionamento da rede:
! ONT: 1 entrada / 1 saída
! ONU: 1 entrada / n saídas
o Não é necessário mudar as ONU intermédias para melhorar a rede de acesso de modo a
permitir a evolução dos serviços de banda larga e multimédia
o A manutenção é mais fácil, uma vez que os sistemas de fibra são mais fiáveis que os
sistemas híbridos fibra-metálicos
8
NOTAS AULA:
Diferenças entre:
• AON (Active Optical Network);
• PON (Passive Optical Network);
o Não são alimentadas por eletricidade;
o São mais Flexíveis e Económicas – mais rentáveis para os Operadores;
o Logo são mais apropriadas para serem utilizadas em diferentes cenários (ex. Cenários de
grandes quantidades de redes - Residenciais);
• FTTH (VANTAGENS)
o Mais rápido/ mais serviços;
o Arquitetura de rede certificada;
o Arquitetura de rede mais simplificada;
o Não necessita dos elementos de rede que convertem nas redes híbridas (os ONUs que
convertem o sinal de fibra ótica em cabo, para fazer a parte final até casa do cliente);
o Splitters - são elementos passivos, recebem da rede o sinal e distribuem;
o Outra vantagem da Fibra Ótica reside no fato de ser fácil de adquirir;
3. As redes de acesso por fibra podem ser construídas com diferentes arquiteturas e elementos de rede.
3.1 – Indique as principais características das redes PON (Passive Optical Networks), que as diferenciam das
redes AON (Active Optical Networks)?
• Fibras ligadas a elementos de rede passivos: splitters/combiners
• Uma unidade central (OLT) e uma única fibra pode distribuir o mesmo sinal ótico por 32 a 128 unidades
remotas (ONUs/ONTs)
• Mais económico:
ð Instalação mais simples e c menor necessidade de fibras na distribuição do sinal
ð Elementos de rede (splitters) não necessitam de alimentação elétrica
ð Maior facilidade de instalação
• Apropriado para ligações residenciais (maior quantidade)
3.2 – Indique as principais vantagens de se utilizar a arquitetura FTTH?
• Ritmos de transmissão podem ser incrementados em função da evolução tecnológica da transmissão da
informação ótica
• Não são necessários upgrades na rede e meio de transmissão do troço que liga a rede à casa do cliente (last
mile)
o Não é necessário mudar as ONUs intermédias para melhorar a rede de acesso de modo a permitir a
evolução dos serviços de banda larga e multimédia
Podem-se instalar “ONU interiores” (ONTs), com simplificação, economia e menor impacto no funcionamento da
rede:
o ONT: 1 entrada / 1 saída
o ONU: 1 entrada / n saídas
• A manutenção é mais fácil, uma vez que os sistemas de fibra são mais fiáveis que os sistemas híbridos
fibra-metálicos
9
REDES DE ACESSO CELULARES
REDES CELULARES:
• Sistemas de comunicações sem fios que utilizam sinais rádio, com uma determinada frequência,
para o transporte da informação dos utilizadores.
• Caracterizadas pela divisão da sua área geográfica de cobertura em pequenas sub –áreas,
designadas de células
! Cada célula tem uma antena (estação base) a emitir os sinais rádio com uma
determinada frequência de comunicação.
O Suportam a mobilidade dos utilizadores na rede:
! Permitem a manutenção de uma chamada estabelecida, aquando da mudança de
célula por um utilizador em movimento (handover)
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DAS QUATRO GERAÇÕES DE REDES CELULARES:
• 1ª GERAÇÃO:
O Caracterizadas por uma tecnologia de comunicação analógica
O Serviço predominante era a voz
O Não existiu um sistema standard dominante => dificultar roaming
O Terminais de grandes dimensões
• 2ª GERAÇÃO (GSM: Global System for Mobile communications):
O Caracterizadas por uma tecnologia de comunicação digital na faixa dos 900 MHz, com uso
da tecnologia FDMA/TDMA na i/f rádio
O Resposta às dificuldades operacionais originadas pela existência de diferentes sistemas nas
redes celulares 1G
! facilitar roaming entre operadores
• 3ª GERAÇÃO (UMTS: Universal Mobile Telecommunications System):
O Suporte a maiores ritmos de transmissão para aplicações de dados em terminais móveis
(até 2Mbit/s)
O Utiliza tecnologia WCDMA (Wideband CDMA), com uma gama de frequências na banda dos
2 GHz na interface rádio
• 4ª GERAÇÃO (LTE: Long Term Evolution):
O Suporte a maiores ritmos de transmissão inicial/ até 150 Mbit/s no sentido DL (Down Link) e
50 Mbit/s no sentido UL (Up Link), c menor latência de Tx
O Utilização de tecnologias OFDMA (Orthogonal FDMA) e SC-FDMA (Single Carrier-FDMA),
que possibilitam maior ritmos de transmissão e eficiência na utilização do espectro
radioelétrico
O Rede all-IP c QoS
ARQUITETURA DE REDE DE ACESSO GSM:
• Células continuas têm que ter frequências diferentes para evitar interferências (FDMA)
• Cada célula permite n chamadas, mais capacidade => células mais pequenas
• Chamadas usam diferentes time–slots da mesma portadora com frequência da célula GSM usa
método de acesso FDMA/TDMA na interface rádio
FDMA (Frequency Divison Multiple Access) entre células
TDMA (Time Divison Multiple Access) dentro da célula
10
NOTAS AULAS:
• Principais Características das Redes 2G;
• Principais Características das Redes 3G;
• Principais Características das Redes 4G;
Normalmente as principais características prendem-se com o aumento do ritmo de transmissão para
dados. Outras características têm a ver com o rádio, GSM usado no FDMA e TDMA, no 2G e 3G são
usados código CDMA e o 4G (voltou par trás), aproximando-se mais do 2G – FDMA e transmissão de
vários sinais em simultâneo.
CARTÕES USADOS NOS TERMINAIS?
2G – CARTÕES SIM
3G e 4G - CARTÕES USIM
Ex. Principais diferenças entre SIM e USIM?
• USIM:
o Disponibiliza segurança mais reforçada e,
o Também a instalação de pequenas aplicações.
• Melhorias na segurança do 2G para o 3G:
o 2G usa o SIM;
o 3G usa o USIM;
! Encriptação da sinalização;
! Autenticação Mútua,
! Mecanismos de Autenticação e Encriptação mais fortes/ mais reforçados (são
baseados em 5 parâmetros enquanto que nos 2G/ SIMs eram baseados em 3);
! Algoritmo de Encriptação é extendido até ao Concentrador;
As redes celulares são uma rede de acesso que procura servir uma população.
1.1 – Descreva as principais características que definem as redes celulares?
• Sistemas de comunicações sem fios que utilizam sinais rádio, com uma determinada frequência, para o
transporte da informação dos utilizadores. 2,5/3
• Caracterizadas pela divisão da sua área geográfica de cobertura em pequenas sub–áreas, designadas de
células 2,5/3
o Cada célula tem uma antena (estação base) a emitir os sinais rádio com uma determinada frequência
de comunicação.
• Suportam a mobilidade dos utilizadores na rede: 2,5/3
o Permitem a manutenção de uma chamada estabelecida, aquando da mudança de célula por um
utilizador em movimento (handover)
1.2 – Descreva os principais objetivos que devem ser satisfeitos no planeamento da configuração das
células rádio (planeamento celular)?
• Garantir capacidade necessária em função do nº normal de clientes numa dada área geográfica
2,5/3
o Ex. Área urbana +utilizadores=>+capacidade => células menores
• Garantir área de cobertura continua entre células para possibilitar a manutenção de chamadas de
utilizadores em movimento (handover) 2,5/3
• Utilização eficaz do espectro de frequências disponíveis 2,5/3
11
REDES DE ACESSO WIRELESS LAN
REDES WLAN (WIRELESS LOCAL AREA NETWORK), também designadas por Wi-Fi (Wireless Fidelity):
• Principais diferenças para redes celulares:
o Área de cobertura limitada a rede local => redes de muito menor dimensão
o Suporta ritmos médios de transmissão superiores (aproximados apenas por redes celulares
4G)
o Inicialmente orientadas para dados
o Podem complementar redes celulares
! Últimas gerações de redes celulares baseiam-se em métodos de acesso rádio já
usadas em redes WLAN
• Redes sem fios de área local (WLAN=Wireless Local Area Network)
o Vantagens:
! Meio de transmissão apropriada para os seguintes cenários :
• Utilizadores com atividades que implicam deslocações frequentes
• Locais públicos para ligações temporárias
• Comodismo para utilizadores residenciais
• Poupança de cablagem
• Instalações temporárias
• Locais de difícil instalação de cablagem
o Desvantagens:
! Sujeitas aos riscos de segurança das redes sem fios:
• Comunicação utiliza canais rádio em modo de difusão (broadcast)
• Qualquer aparelho dentro de área de difusão de antena transmissora pode
receber o sinal c a informação transmitida
MÉTODO ACESSO usado: é o CSMA-CA que tem como objetivo contornar o problema do terminal
escondido; dois terminais que estão na mesma área de Access Point wireless – que é um Router - (podem
não conseguir ouvir as mensagens um do outro, mas o Access Point controla tudo).
Principais requisitos para uma rede segura em terminal sem fios:
• Encriptação;
• Confidencialidade;
• Controlo de Integridade;
• Autenticação;
• Gestão das Chaves.
12
REDES DE NOVA GERAÇÃO
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DO PROTOCOLO SIP?
• Principais características do SIP (Session Initiation Protocol): RFC 3261:
O Protocolo de controlo predominante nas redes NGN
O Controlo de estabelecimento, gestão e terminação de sessões MM (Multimedia) peer-to-
peer
! Uma sessão pode ter múltiplas ligações/canais
! Uma sessão é caracterizada por um conjunto de parâmetros (SIP) que se aplicam a
todas as ligações dessa sessão
O Orientado para a internet:
! Definido por IETF (Internet Engineering Task Force)
! Protocolo flexível:
• Apenas controla o estabelecimento de sessões
• Outras funcionalidade são delegadas em protocolos da pilha IP
• Suporte multimédia: transporta qualquer tipo de media
o Independente de plataformas e aplicações
o Informação de controlo de chamadas é transmitida em modo texto (~HTTP): facilitar
implementação e debugging
o Endereços SIP designados de URI (Uniform Resource Identifier)
! Formato geral: sip: user@sip.domain
! Traduzidos por DNS (Domain Name System) : SIP URI <=> end IP, ou ENUM:
(tElephone NUmber Mapping): SIP URI <=>Nº Telefone
As rede WLAN (Wireless Local Area Network) são uma rede de acesso que procura servir um conjunto
de utilizadores locais.
2.1 – Descreva as principais diferenças entre as redes WLAN e as redes celulares?
• Área de cobertura limitada a rede local => redes de muito menor dimensão 2,5/4
• Suporta ritmos médios de transmissão superiores (aproximados apenas por redes celulares 4G)
2,5/4
• Inicialmente orientadas para dados 2,5/4
• Podem complementar redes celulares 2,5/4
o Últimas gerações de redes celulares baseiam-se em métodos de acesso rádio já usadas em redes
WLAN
2.2 – Indique as principais melhorias introduzidas no protocolo de segurança WPA (Wi-Fi Protected
Access) relativamente ao protocolo WEP (Wired Equivalent Privacy)?
• Possibilidade de usar e renovar um conjunto de chaves por sessão => uso de EAP
• Credenciais de utilizadores geridas por servidor AAA (Authentication, Authorization and Accounting)
• Mesmo algoritmo de encriptação RC4 fortalecido por uso de chaves diferentes
• Com autenticação mútua
• VI estendido a 48 bits e variável
• Controlo de integridade c algoritmo de síntese (MIC)
• Uso de chaves derivadas de chave mestre
• Com proteção contra replay
Cada tópico vale 2,5/4, por isso, bastava indicarem 4 tópicos
13
o Suporte a mobilidade de utilizadores:
! Proxing e redireccionamento de pedido de localização de utilizadores
! Utilizadores podem estar registados em diferentes terminais (num determinado
instante):
• Exemplos: PC no trabalho, PC em casa, terminal wireless, etc
• Necessário utilizador registar-se na rede com a localização corrente
• Servidor Proxy deverá encaminhar pedidos de localização de utilizador para
rede corrente de utilizador (via possível consulta a Servidor de Localização)
o Principais características do SIP (continuação):
o Facilidade na criação de novos serviços em redes SIP (ver IMS)
o Anuncio e negociação de capacidades de terminais é feita com recurso a protocolo “auxiliar”
SDP (Session Description Protocol)
! SDP: RFC 2327
! SDP possibilita o transporte da informação de controlo da sessão entre terminais:
• Tipo de media (video, audio, etc.)
• Protocolo (RTP/UDP/IP, H.320, etc.)
• Formato de media (H.261 video, MPEG video, etc.)
• Informação para receção de media (endereços, portos, formato de dados,
etc)
Quais as VANTAGENS DAS REDES DE NOVA GERAÇÃO (NGS), nomeadamente IMS – Vantagens
quer para os UTILIZADORES quer para os OPERADORES?
• Do ponto de vista dos UTILIZADORES, o IMS procura satisfazer os seguintes principais
objectivos:
o Acesso a novos serviços IP multimédia:
! para o estabelecimento de comunicações inter-pessoais
! acesso a serviços com conteúdos em diversos formatos multimédia
• garantia de QoS, em conformidade c requisitos de serviço
• controlar a localização e os recursos da rede disponíveis
! de modo mais personalizado e com um maior controlo dos utilizadores
o Independência de acesso e convergência fixo-móvel:
! o acesso aos diversos serviços poderá ser feito de forma transparente de diferentes:
• terminais
• localizações (roaming)
• redes com diferentes tecnologias de acessos, tais como: GSM/UMTS/LTE
(celulares), WLAN e rede fixa
o Do ponto de vista dos operadores, o IMS procura satisfazer os seguintes principais
objetivos:
o Maior facilidade de desenvolvimento de novos serviços e gestão da rede
! o IMS baseia-se no conceito de arquitetura de camadas horizontais reforçado com a
possibilidade de reutilização de funções de controlo comuns da rede
• IMS é caracterizado pelo acesso aos seus serviços estar sujeito a um
conjunto de “regras” comuns, tais como:
o controlo por elemento de rede CSCF (Call Session Ctrl Function)
o utilização de protocolo SIP.
• possibilitar a reutilização em diferentes serviços das mesmas funções de
controlo da rede, tais como: aprovisionamento, taxação, Operação &
Manutenção (O&M) e permissores de serviços.
! Vantagem relativa/ ao cenário tradicional (pré-IMS) em que existe a necessidade de
desenvolvimento de raiz da maioria dos serviços
o Objetivos do IMS do ponto de vista dos operadores:
o +Facilidade/rapidez & menor custo no desenvolvimento de novos serviços e gestão de rede:
! Utilização de arquitetura de camadas de funções horizontal
! Facilitar reutilização das mesmas funções por =/= serviços
14
O IMS (IP Multimedia Susbsytem) é uma nova arquitetura de rede adotada pelas redes de última
geração (NGN):
3.1 – A arquitetura IMS é baseada no conceito de camadas horizontais. Indique e descreva as
principais funcionalidades das três camadas do IMS?
o Camada de aplicação: 2x 2,5/6
§ contem os Servidores de Aplicações: AS (Application Servers) invocados pelos serviços
disponibilizados pela rede.
o Camada de controlo: 2x2,5/6
§ contém elementos com funções comuns de controlo e suporte da rede
o Camada de conetividade: 2x2,5/6
§ contem os elementos de rede para encaminhamento e transporte de tráfego em backbone IP,
§ possibilitar a conectividade à rede core dos terminais dos utilizadores, de (diferentes) redes
de acesso
3.2 – Indique e descreva as vantagens do IMS para os utilizadores?
• Acesso a novos serviços IP multimédia: 3x2,5/6
o estabelecimento de comunicações inter-pessoais
o acesso a serviços com conteúdos em diversos formatos multimédia
§ garantia de QoS, em conformidade c requisitos de serviço
• controlar a localização e os recursos da rede disponíveis
o de modo mais personalizado e com um maior controlo dos utilizadores
• Independência de acesso e convergência fixo-móvel: 3x2,5/6
o o acesso aos diversos serviços poderá ser feito de forma transparente de diferentes:
• terminais
• localizações (roaming)
• redes com diferentes tecnologias de acessos, tais como: GSM/UMTS/LTE, WLAN
e rede fixa

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  • 1. REDES & COMUNICAÇÕES II Matéria para o Teste | Aula | Áudio Rui  Dazevedo  /  Tiago  Mateus  –Jul  2015               Síntese   Aula  Extra  de  Redes  e  Comunicação  II,  complementada  com  os  Testes  Tipo  I  e  II  
  • 2. 1 REDES E INTERNET II – AULA DE PREPARAÇÃO PARA O EXAME: Sinais de Telecomunicação • Objetivo dos sinais de telecomunicações: • Transporte fiável de informação desde da fonte até ao respetivo destino, • Cenário atual: o Cobertura universal: internet; o Suporte a diversos serviços: Telefone, Rádio, TV, dados o Suporte a diversos formatos de dados multimédia • Sinal: o Formato com que mensagem é transmitida no meio de transmissão ! Ex. Elétricos ou óticos; o Tipos de sinais: ! Analógicos: grandeza física que varia suave e continuamente no tempo ! Sinais Analógicos => melhor qualidade de reprodução porque tomam uma infinidade de valores, que correspondem aos sons emitidos/ouvidos pelas pessoas. ! Digitais: sequência ordenada de símbolos com valores discretos/finitos ! Sinais Digitais => melhor qualidade de transmissão, porque facilitam a reconstituição do sinal original. • Modulação de Sinais; • Sinal Modulado: transmitido em modo mais apropriado ao meio de transmissão: • Modulação: processo de codificar mensagens sobre um sinal portador com uma determinada frequência • Mistura sinal c informação do utilizador + sinal de portadora c frequência apropriada para o canal de comunicação • Deve-se transmitir o sinal modulado com uma frequência da portadora apropriada (do espectro) para o serviço transportado Ex. + Velocidade de Transmissão => + Frequência (+ Atenuação) • Vantagens/ Objetivos: – Maior imunidade contra interferências – Menor atenuação do sinal => cobrir maiores distâncias • Multiplexação de sinais => Vários Sinais no mesmo canal de comunicação; o QUAL O OBJETIVO? ! Permite emitir vários sinais ao mesmo tempo / Emissão de vários sinais no mesmo canal; ! Otimização de sinal; • Modulação para Multiplexagem o Combinação de vários sinais para transmissão simultânea pelo mesmo canal ! FDM: Multiplexação na Frequência (Frequency Division Multiplexing) ! TDM: Multiplexação no Tempo (Time Division Multiplexing) ! WDM: Multiplexação no comprimento de onda (Wavelength Division Multiplexing) o No recetor as amostras de sinais diferentes têm ser separadas para reconstituir cada sinal original o Multiplexagem permite aumentar o rendimento das comunicações o Aumentar ao máximo a capacidade de transmissão do canal físico disponível 1. Os sinais com as mensagens de comunicações podem ser transportadas em diferentes formatos e arquiteturas de rede. 1.1– Indique as vantagens de transmissão de sinais em formato digital? • Melhor qualidade de transmissão, • Porque facilita a reconstituição do sinal original, que só tem valores discretos
  • 3. 2 ARQUITETURA DE REDES DE NOVA GERAÇÃO (NGS) => [NGS] = [IMS] - (TESTE DE REVISÃO I) REDES DE NOVA GERAÇÃO (GNS): • Do ponto de vista dos UTILIZADORES, as NGN procuram satisfazer os seguintes principais objetivos: o Acesso a novos serviços IP multimédia: • Para o estabelecimento de comunicações interpessoais; • Acesso a serviços com conteúdos em diversos formatos multimédia – Garantia de QoS, em conformidade c requisitos de serviço – Controlar a localização e os recursos da rede disponíveis • De modo mais personalizado e com um maior controlo dos utilizadores o Independência de acesso e convergência fixo-móvel: • O acesso aos diversos serviços poderá ser feito de forma transparente de diferentes: – Terminais – Localizações (roaming) – Redes com diferentes tecnologias de acessos, tais como: GSM/UMTS/LTE (celulares), WLAN e rede fixa GSM: Global System for Mobile communications LTE: Long Term Evolution • Do ponto de vista dos OPERADORES, as NGN procuram satisfazer os seguintes principais objetivos: o Maior facilidade de desenvolvimento de novos serviços e gestão da rede o A NGN baseia-se no conceito de arquitetura de camadas horizontais reforçado com a possibilidade de reutilização de funções de controlo comuns da rede, ex. arquitetura IMS: IP Multimedia Subsytem o Arquitetura caracterizada pelo acesso aos seus serviços estar sujeito a um conjunto de “regras” comuns, tais como: o Controlo por elementos de rede comuns, ex. CSCF em IMS (CSCF: Call Session Control Function) o Utilização de protocolo comum, ex. SIP (Session Initiation Protocol) o Possibilitar a reutilização em diferentes serviços das mesmas funções de controlo da rede, tais como: ! Aprovisionamento, ! Taxação, ! Operação & Manutenção (O&M) e ! Permissores de serviços. o VANTAGEM relativamente ao cenário tradicional (pré-NGN) em que existe a necessidade de desenvolvimento de raiz da maioria dos serviços 1. Os sinais com as mensagens de comunicações podem ser transportadas em diferentes formatos e arquiteturas de rede. 1.2 - Indique as vantagens possibilitadas pela utilização de uma arquitetura de rede inteligente na gestão de serviços da rede? • SW do serviço carregado em plataforma própria (IN: Intelligent Network), sendo invocado pelos clientes do serviço via Comutadores • +Facilidade/rapidez & menor custo no desenvolvimento de novos serviços • Menor impacto no funcionamento da rede
  • 4. 3 NOTAS DA AULA: • (IMS = NGS) VANTAGENS para OPERADORES e para UTILIZADORES; • OPERADORES: o Mais reutilização de recursos de rede/ otimização; o Torna-se mais económico; o Mais rápido para desenvolver novos serviços; • UTILIZADORES: o Possibilidade de aceder aos mesmos serviços a partir de diferentes redes e terminais de acesso; o Possibilidade de aceder a novos serviços que poderão ser mais personalizados e com maior interatividade; o Maior controlo dos serviços NOTA: NGS e IMS – os conceitos são os mesmos; 3G e 4G são Redes de Acesso; Principais características de NGN: (pg. 46/ Slides) REDES DE ACESSO POR COBRE • ADSL – apareceu com o objetivo de permitir a transmissão de dados em redes telefónicas em simultâneo com o canal público do serviço de telefone. o Meio de transmissão cobre: ! Mais económico ! Fácil instalação ! Menor imunidade a interferência ! Maior atenuação de sinal => menor espaçamento entre repetidores ! Velocidades médias/elevadas de transmissão em distâncias curtas o Aplicações: ! Inicialmente: telefone tradicional (voz) ! Atualmente: xDSL (xDigital Subscriber Line) para suporte a 3Play (Telefone fixo, Internet e TV): • Transmissão de dados em linhas telefónicas tradicionais • Utilização de Modems específicos para suporte de 3 canais: o Downstream (Rede => Utilizador) o Upstream (Utilizador => Rede) o Telefone/voz QUAL A PRINCIPAL LIMITAÇÃO DO ADSL? • A Velocidade – que está dependente da distância do Modem ADSL e da Central Operadora.
  • 5. 4 DIFERENÇA DAS REDES HFC PARA AS REDES DE TELEVISÃO POR CABO Cenário Atual: Redes Bidirecionais – para além da Televisão transportam os dados e o telefone – para isso acontecer é utilizado um protocolo específico para transmissão de dados em redes por cabo – PROTOCOLO DOCSIS. PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DO PROTOCOLO DOCSIS: • Gestão do Link; • Gestão da Largura de Banda; • Gestão de Clientes; ELEMENTOS DE REDE: • MODEM – do lado do utilizador final/ Cliente; • CMTS – Modem Configuration System – do lado do Operador; 2.2 - Indique as principais características das atuais redes de acesso por cabo que possibilitam o suporte ao serviço de transporte de dados? • Bidirecional => suportar interatividade via protocolo DOCSIS • Híbrida (HFC – hybrid fibre coax) Cabo Coaxial na distribuição final e Fibra ótica no backbone: • Uso de fibra tem as seguintes vantagens: o Reduzir atenuação => Maior espaçamento entre repetidores o Disponibilizar maior capacidade => Transporte de mais canais 2. As redes tradicionais de acesso por cobre e cabo sofrerem upgrades na sua arquitetura de modo a possibilitar o incremento dos ritmos de acesso à internet. 2.1 – Indique e descreva os novos elementos de rede que vieram suportar a tecnologia ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) nas redes telefónicas de cobre? Modem ADSL: • Colocado nas instalações do cliente • Possibilita a modulação e transmissão de sinais de comunicação com maiores de ritmos de transmissão Splitter: • Colocado nas instalações do cliente e do operador • Possibilita separar os sinais de dados (US e DS) do sinal telefónico, que podem ser transmitidos em simultâneo DSLAM: • Colocado nas instalações do operador • Conjunto de Modems que multiplexam/desmultiplexam os sinais enviados/recebidos para/de Modems de clientes
  • 6. 5 CABLE MODEM (CM): • Localizado no cliente, para possibilitar a interligação com redes de dados • Principais funções: O Encaminhamento de pacotes IP (dados) entre terminais dos utilizadores e a rede (CMTS) O Modulação/Desmodulação dos sinais transmitidos/recebidos contendo dados da comunicação para/de rede CABLE MODEM TERMINATION SYSTEM (CMTS): • Pode estar localizado no Headend ou Distribution Hub • Principais funções: O Faz a gestão dos diversos Cable Modems: ! Autenticação e registo dos utilizadores ! Controlo de acesso à rede para transmissão de dados • Atribuição de time-slots a CMs • Contabilização de acessos • Possibilita a interligação à internet DOCSIS é um sistema de comunicação Ponto-a-Multiponto que usa os seguintes modos de transmissão: • Downstream: • Fluxo continuo de CMTS para todos os CMs • Ritmos máximos de ~56 Mbit/s com modulação 256-QAM (Quadrature >Amplitude Modulation) • Upstream: • Fluxo não contínuo em TDMA " rajadas de dados (bursts) de alguns CMs • Ritmos máximos de ~10 Mbits/s com modulação 16-QAM Norma DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification), definida pela ITU-T: • Principais funções: o Gestão do link: ! Sincronismo de canais Upstream ! Ranging: compensação de atraso e atenuação de sinal para CM, em função da distância a CMTS ! Ajustamento de potência ! Transmissão e receção de bursts o Gestão da largura de banda: ! Alocação de recursos ! Suporte a pedidos de transmissão em upstream ! Resolução de conflitos de acesso ! Priorização de tráfego o Gestão de clientes: ! Autenticação ! Segurança ! Registo
  • 7. 6 FIBRA ÓTICA REDES DE ACESSO POR FIBRA ÓTICA • Fibra ótica: O Transmissão de raios óticos a uma dada frequência ! Conversão de sinal elétrico em luz (Transmissão - lasers, leds; Receção – foto-díodos) ! Componentes das fibras: • Vidro • Plástico o Pequeno tamanho e peso o Imunidade a interferências ! Não são afetadas por campos eletromagnéticos externos o Atenuação baixa ! Maior espaçamento entre repetidores o Suporte a grandes velocidades de transmissão (velocidade da luz) ! N Gbit/s em dezenas de Kms • Desvantagens relativas: o Instalação mais cara do que cobre o Ligações de terminações (alinhamento de fibras) ! Fibras com dimensões na ordem dos microns (1 cabelo) • Aplicações: o Interligação de redes (backbone) o Comunicações de longa distancia, MANs e WANs o Ligações residenciais (FTTH – Fiber To The Home), recente • Incentivos: o Necessidade de maior largura de Banda, decorrente da vulgarização de canais TV em formato fullHD, ex. desporto o Baixa de preços de TVs capazes de processarem formato fullHD (HD: High Definition) o Limitação do cobre em termos de Largura de Banda, a custos razoáveis • 2 Tipos de rede: AON e PON AON: Active Optical Networks: Fibras ligadas a elementos de rede ativos (ex. Ethernet edge switches): • Efetuam o processamento e encaminhamento dos sinais das fibras • Geral/ necessário converter sinal ótico em elétrico para poder processar o seu conteúdo: • Requer o uso de transcievers ou conversores ótico/elétricos, equipamento com custos: o Atualmente já podem ser usados comutadores óticos em serviços de comutação de circuitos: ! Suporte a maiores ritmos de transmissão => atual/ 400 Gbit/s ! Não necessário conversão ótico/elétrica, o Maior flexibilidade e redundância o Requer utilização de maior quantidade de fibras o Apropriado para ligações empresariais (menor quantidade) o Tecnologia mais antiga
  • 8. 7 PON: Passive Optical Networks Fibras ligadas a elementos de rede passivos: splitters/combiners: • Uma unidade central (OLT) e uma única fibra pode distribuir o mesmo sinal ótico por 32 a 128 unidades remotas (ONUs/ONTs) o Instalação mais simples e c menor necessidade de fibras na distribuição do sinal ! Mais económico: ! Elementos de rede (splitters) não necessitam de alimentação elétrica => maior facilidade de instalação ! Apropriado para ligações residenciais (maior quantidade) Tecnologia mais recente • Utilização de topologia ponto-a-multiponto com transmissão ótica passiva: o Evitar uso e custo de conversores ótico/ elétricos o Utilização de splitters passivos em downstream + combiners passivos em upstream, que não necessitam de alimentação de energia • Infraestrutura partilhada possibilita uma redução de custo/cliente: o Necessidade de um nº mínimo de transceivers óticos (conversores Opt./Elec.) o Fibra de alimentação e custos de splitters e transceivers (ONUs) pode ser dividido por N clientes o Operadores greenfielders (constroem rede de raiz) com um custo de instalação da rede fibra ótica semelhante ao de uma rede cabo o Splitters passivos possibilitam redução de custos: ! Não necessitam de alimentação ! Podem ser instalados em quase qualquer local o Ritmos de transmissão podem ser incrementados em função da evolução tecnológica da transmissão da informação ótica sem necessidade de novas infraestruturas: ! Inicialmente: 155 Mbit/s ! Actualmente: 400 Gbit/s ! Futuro: 1 Tbit/s Vantagens do FTTH: • Ritmos de transmissão podem ser incrementados em função da evolução tecnologica da transmissão da informação óptica o Não são necessários upgrades no meio de transmissão do troço que liga a rede à casa do cliente (last mile) o Podem-se instalar “ONU interiores” (ONTs), com simplificação, economia e menor impacto no funcionamento da rede: ! ONT: 1 entrada / 1 saída ! ONU: 1 entrada / n saídas o Não é necessário mudar as ONU intermédias para melhorar a rede de acesso de modo a permitir a evolução dos serviços de banda larga e multimédia o A manutenção é mais fácil, uma vez que os sistemas de fibra são mais fiáveis que os sistemas híbridos fibra-metálicos
  • 9. 8 NOTAS AULA: Diferenças entre: • AON (Active Optical Network); • PON (Passive Optical Network); o Não são alimentadas por eletricidade; o São mais Flexíveis e Económicas – mais rentáveis para os Operadores; o Logo são mais apropriadas para serem utilizadas em diferentes cenários (ex. Cenários de grandes quantidades de redes - Residenciais); • FTTH (VANTAGENS) o Mais rápido/ mais serviços; o Arquitetura de rede certificada; o Arquitetura de rede mais simplificada; o Não necessita dos elementos de rede que convertem nas redes híbridas (os ONUs que convertem o sinal de fibra ótica em cabo, para fazer a parte final até casa do cliente); o Splitters - são elementos passivos, recebem da rede o sinal e distribuem; o Outra vantagem da Fibra Ótica reside no fato de ser fácil de adquirir; 3. As redes de acesso por fibra podem ser construídas com diferentes arquiteturas e elementos de rede. 3.1 – Indique as principais características das redes PON (Passive Optical Networks), que as diferenciam das redes AON (Active Optical Networks)? • Fibras ligadas a elementos de rede passivos: splitters/combiners • Uma unidade central (OLT) e uma única fibra pode distribuir o mesmo sinal ótico por 32 a 128 unidades remotas (ONUs/ONTs) • Mais económico: ð Instalação mais simples e c menor necessidade de fibras na distribuição do sinal ð Elementos de rede (splitters) não necessitam de alimentação elétrica ð Maior facilidade de instalação • Apropriado para ligações residenciais (maior quantidade) 3.2 – Indique as principais vantagens de se utilizar a arquitetura FTTH? • Ritmos de transmissão podem ser incrementados em função da evolução tecnológica da transmissão da informação ótica • Não são necessários upgrades na rede e meio de transmissão do troço que liga a rede à casa do cliente (last mile) o Não é necessário mudar as ONUs intermédias para melhorar a rede de acesso de modo a permitir a evolução dos serviços de banda larga e multimédia Podem-se instalar “ONU interiores” (ONTs), com simplificação, economia e menor impacto no funcionamento da rede: o ONT: 1 entrada / 1 saída o ONU: 1 entrada / n saídas • A manutenção é mais fácil, uma vez que os sistemas de fibra são mais fiáveis que os sistemas híbridos fibra-metálicos
  • 10. 9 REDES DE ACESSO CELULARES REDES CELULARES: • Sistemas de comunicações sem fios que utilizam sinais rádio, com uma determinada frequência, para o transporte da informação dos utilizadores. • Caracterizadas pela divisão da sua área geográfica de cobertura em pequenas sub –áreas, designadas de células ! Cada célula tem uma antena (estação base) a emitir os sinais rádio com uma determinada frequência de comunicação. O Suportam a mobilidade dos utilizadores na rede: ! Permitem a manutenção de uma chamada estabelecida, aquando da mudança de célula por um utilizador em movimento (handover) PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DAS QUATRO GERAÇÕES DE REDES CELULARES: • 1ª GERAÇÃO: O Caracterizadas por uma tecnologia de comunicação analógica O Serviço predominante era a voz O Não existiu um sistema standard dominante => dificultar roaming O Terminais de grandes dimensões • 2ª GERAÇÃO (GSM: Global System for Mobile communications): O Caracterizadas por uma tecnologia de comunicação digital na faixa dos 900 MHz, com uso da tecnologia FDMA/TDMA na i/f rádio O Resposta às dificuldades operacionais originadas pela existência de diferentes sistemas nas redes celulares 1G ! facilitar roaming entre operadores • 3ª GERAÇÃO (UMTS: Universal Mobile Telecommunications System): O Suporte a maiores ritmos de transmissão para aplicações de dados em terminais móveis (até 2Mbit/s) O Utiliza tecnologia WCDMA (Wideband CDMA), com uma gama de frequências na banda dos 2 GHz na interface rádio • 4ª GERAÇÃO (LTE: Long Term Evolution): O Suporte a maiores ritmos de transmissão inicial/ até 150 Mbit/s no sentido DL (Down Link) e 50 Mbit/s no sentido UL (Up Link), c menor latência de Tx O Utilização de tecnologias OFDMA (Orthogonal FDMA) e SC-FDMA (Single Carrier-FDMA), que possibilitam maior ritmos de transmissão e eficiência na utilização do espectro radioelétrico O Rede all-IP c QoS ARQUITETURA DE REDE DE ACESSO GSM: • Células continuas têm que ter frequências diferentes para evitar interferências (FDMA) • Cada célula permite n chamadas, mais capacidade => células mais pequenas • Chamadas usam diferentes time–slots da mesma portadora com frequência da célula GSM usa método de acesso FDMA/TDMA na interface rádio FDMA (Frequency Divison Multiple Access) entre células TDMA (Time Divison Multiple Access) dentro da célula
  • 11. 10 NOTAS AULAS: • Principais Características das Redes 2G; • Principais Características das Redes 3G; • Principais Características das Redes 4G; Normalmente as principais características prendem-se com o aumento do ritmo de transmissão para dados. Outras características têm a ver com o rádio, GSM usado no FDMA e TDMA, no 2G e 3G são usados código CDMA e o 4G (voltou par trás), aproximando-se mais do 2G – FDMA e transmissão de vários sinais em simultâneo. CARTÕES USADOS NOS TERMINAIS? 2G – CARTÕES SIM 3G e 4G - CARTÕES USIM Ex. Principais diferenças entre SIM e USIM? • USIM: o Disponibiliza segurança mais reforçada e, o Também a instalação de pequenas aplicações. • Melhorias na segurança do 2G para o 3G: o 2G usa o SIM; o 3G usa o USIM; ! Encriptação da sinalização; ! Autenticação Mútua, ! Mecanismos de Autenticação e Encriptação mais fortes/ mais reforçados (são baseados em 5 parâmetros enquanto que nos 2G/ SIMs eram baseados em 3); ! Algoritmo de Encriptação é extendido até ao Concentrador; As redes celulares são uma rede de acesso que procura servir uma população. 1.1 – Descreva as principais características que definem as redes celulares? • Sistemas de comunicações sem fios que utilizam sinais rádio, com uma determinada frequência, para o transporte da informação dos utilizadores. 2,5/3 • Caracterizadas pela divisão da sua área geográfica de cobertura em pequenas sub–áreas, designadas de células 2,5/3 o Cada célula tem uma antena (estação base) a emitir os sinais rádio com uma determinada frequência de comunicação. • Suportam a mobilidade dos utilizadores na rede: 2,5/3 o Permitem a manutenção de uma chamada estabelecida, aquando da mudança de célula por um utilizador em movimento (handover) 1.2 – Descreva os principais objetivos que devem ser satisfeitos no planeamento da configuração das células rádio (planeamento celular)? • Garantir capacidade necessária em função do nº normal de clientes numa dada área geográfica 2,5/3 o Ex. Área urbana +utilizadores=>+capacidade => células menores • Garantir área de cobertura continua entre células para possibilitar a manutenção de chamadas de utilizadores em movimento (handover) 2,5/3 • Utilização eficaz do espectro de frequências disponíveis 2,5/3
  • 12. 11 REDES DE ACESSO WIRELESS LAN REDES WLAN (WIRELESS LOCAL AREA NETWORK), também designadas por Wi-Fi (Wireless Fidelity): • Principais diferenças para redes celulares: o Área de cobertura limitada a rede local => redes de muito menor dimensão o Suporta ritmos médios de transmissão superiores (aproximados apenas por redes celulares 4G) o Inicialmente orientadas para dados o Podem complementar redes celulares ! Últimas gerações de redes celulares baseiam-se em métodos de acesso rádio já usadas em redes WLAN • Redes sem fios de área local (WLAN=Wireless Local Area Network) o Vantagens: ! Meio de transmissão apropriada para os seguintes cenários : • Utilizadores com atividades que implicam deslocações frequentes • Locais públicos para ligações temporárias • Comodismo para utilizadores residenciais • Poupança de cablagem • Instalações temporárias • Locais de difícil instalação de cablagem o Desvantagens: ! Sujeitas aos riscos de segurança das redes sem fios: • Comunicação utiliza canais rádio em modo de difusão (broadcast) • Qualquer aparelho dentro de área de difusão de antena transmissora pode receber o sinal c a informação transmitida MÉTODO ACESSO usado: é o CSMA-CA que tem como objetivo contornar o problema do terminal escondido; dois terminais que estão na mesma área de Access Point wireless – que é um Router - (podem não conseguir ouvir as mensagens um do outro, mas o Access Point controla tudo). Principais requisitos para uma rede segura em terminal sem fios: • Encriptação; • Confidencialidade; • Controlo de Integridade; • Autenticação; • Gestão das Chaves.
  • 13. 12 REDES DE NOVA GERAÇÃO PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DO PROTOCOLO SIP? • Principais características do SIP (Session Initiation Protocol): RFC 3261: O Protocolo de controlo predominante nas redes NGN O Controlo de estabelecimento, gestão e terminação de sessões MM (Multimedia) peer-to- peer ! Uma sessão pode ter múltiplas ligações/canais ! Uma sessão é caracterizada por um conjunto de parâmetros (SIP) que se aplicam a todas as ligações dessa sessão O Orientado para a internet: ! Definido por IETF (Internet Engineering Task Force) ! Protocolo flexível: • Apenas controla o estabelecimento de sessões • Outras funcionalidade são delegadas em protocolos da pilha IP • Suporte multimédia: transporta qualquer tipo de media o Independente de plataformas e aplicações o Informação de controlo de chamadas é transmitida em modo texto (~HTTP): facilitar implementação e debugging o Endereços SIP designados de URI (Uniform Resource Identifier) ! Formato geral: sip: user@sip.domain ! Traduzidos por DNS (Domain Name System) : SIP URI <=> end IP, ou ENUM: (tElephone NUmber Mapping): SIP URI <=>Nº Telefone As rede WLAN (Wireless Local Area Network) são uma rede de acesso que procura servir um conjunto de utilizadores locais. 2.1 – Descreva as principais diferenças entre as redes WLAN e as redes celulares? • Área de cobertura limitada a rede local => redes de muito menor dimensão 2,5/4 • Suporta ritmos médios de transmissão superiores (aproximados apenas por redes celulares 4G) 2,5/4 • Inicialmente orientadas para dados 2,5/4 • Podem complementar redes celulares 2,5/4 o Últimas gerações de redes celulares baseiam-se em métodos de acesso rádio já usadas em redes WLAN 2.2 – Indique as principais melhorias introduzidas no protocolo de segurança WPA (Wi-Fi Protected Access) relativamente ao protocolo WEP (Wired Equivalent Privacy)? • Possibilidade de usar e renovar um conjunto de chaves por sessão => uso de EAP • Credenciais de utilizadores geridas por servidor AAA (Authentication, Authorization and Accounting) • Mesmo algoritmo de encriptação RC4 fortalecido por uso de chaves diferentes • Com autenticação mútua • VI estendido a 48 bits e variável • Controlo de integridade c algoritmo de síntese (MIC) • Uso de chaves derivadas de chave mestre • Com proteção contra replay Cada tópico vale 2,5/4, por isso, bastava indicarem 4 tópicos
  • 14. 13 o Suporte a mobilidade de utilizadores: ! Proxing e redireccionamento de pedido de localização de utilizadores ! Utilizadores podem estar registados em diferentes terminais (num determinado instante): • Exemplos: PC no trabalho, PC em casa, terminal wireless, etc • Necessário utilizador registar-se na rede com a localização corrente • Servidor Proxy deverá encaminhar pedidos de localização de utilizador para rede corrente de utilizador (via possível consulta a Servidor de Localização) o Principais características do SIP (continuação): o Facilidade na criação de novos serviços em redes SIP (ver IMS) o Anuncio e negociação de capacidades de terminais é feita com recurso a protocolo “auxiliar” SDP (Session Description Protocol) ! SDP: RFC 2327 ! SDP possibilita o transporte da informação de controlo da sessão entre terminais: • Tipo de media (video, audio, etc.) • Protocolo (RTP/UDP/IP, H.320, etc.) • Formato de media (H.261 video, MPEG video, etc.) • Informação para receção de media (endereços, portos, formato de dados, etc) Quais as VANTAGENS DAS REDES DE NOVA GERAÇÃO (NGS), nomeadamente IMS – Vantagens quer para os UTILIZADORES quer para os OPERADORES? • Do ponto de vista dos UTILIZADORES, o IMS procura satisfazer os seguintes principais objectivos: o Acesso a novos serviços IP multimédia: ! para o estabelecimento de comunicações inter-pessoais ! acesso a serviços com conteúdos em diversos formatos multimédia • garantia de QoS, em conformidade c requisitos de serviço • controlar a localização e os recursos da rede disponíveis ! de modo mais personalizado e com um maior controlo dos utilizadores o Independência de acesso e convergência fixo-móvel: ! o acesso aos diversos serviços poderá ser feito de forma transparente de diferentes: • terminais • localizações (roaming) • redes com diferentes tecnologias de acessos, tais como: GSM/UMTS/LTE (celulares), WLAN e rede fixa o Do ponto de vista dos operadores, o IMS procura satisfazer os seguintes principais objetivos: o Maior facilidade de desenvolvimento de novos serviços e gestão da rede ! o IMS baseia-se no conceito de arquitetura de camadas horizontais reforçado com a possibilidade de reutilização de funções de controlo comuns da rede • IMS é caracterizado pelo acesso aos seus serviços estar sujeito a um conjunto de “regras” comuns, tais como: o controlo por elemento de rede CSCF (Call Session Ctrl Function) o utilização de protocolo SIP. • possibilitar a reutilização em diferentes serviços das mesmas funções de controlo da rede, tais como: aprovisionamento, taxação, Operação & Manutenção (O&M) e permissores de serviços. ! Vantagem relativa/ ao cenário tradicional (pré-IMS) em que existe a necessidade de desenvolvimento de raiz da maioria dos serviços o Objetivos do IMS do ponto de vista dos operadores: o +Facilidade/rapidez & menor custo no desenvolvimento de novos serviços e gestão de rede: ! Utilização de arquitetura de camadas de funções horizontal ! Facilitar reutilização das mesmas funções por =/= serviços
  • 15. 14 O IMS (IP Multimedia Susbsytem) é uma nova arquitetura de rede adotada pelas redes de última geração (NGN): 3.1 – A arquitetura IMS é baseada no conceito de camadas horizontais. Indique e descreva as principais funcionalidades das três camadas do IMS? o Camada de aplicação: 2x 2,5/6 § contem os Servidores de Aplicações: AS (Application Servers) invocados pelos serviços disponibilizados pela rede. o Camada de controlo: 2x2,5/6 § contém elementos com funções comuns de controlo e suporte da rede o Camada de conetividade: 2x2,5/6 § contem os elementos de rede para encaminhamento e transporte de tráfego em backbone IP, § possibilitar a conectividade à rede core dos terminais dos utilizadores, de (diferentes) redes de acesso 3.2 – Indique e descreva as vantagens do IMS para os utilizadores? • Acesso a novos serviços IP multimédia: 3x2,5/6 o estabelecimento de comunicações inter-pessoais o acesso a serviços com conteúdos em diversos formatos multimédia § garantia de QoS, em conformidade c requisitos de serviço • controlar a localização e os recursos da rede disponíveis o de modo mais personalizado e com um maior controlo dos utilizadores • Independência de acesso e convergência fixo-móvel: 3x2,5/6 o o acesso aos diversos serviços poderá ser feito de forma transparente de diferentes: • terminais • localizações (roaming) • redes com diferentes tecnologias de acessos, tais como: GSM/UMTS/LTE, WLAN e rede fixa