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

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

6. RTPC - Rede de Telefonia Pública Comutada

7. POTS - Plain Old Telephone Service

8. Conexões Telefônicas Básicas

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

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

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)!

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

26. Estágios Remotos

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)

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

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

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

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

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

50. XDSL

51. RDSI

53. Dispositivos de camada física do modelo OSI

54. Modems

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

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…

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)

68. RDSI – Rede Digital de Serviços Integrados

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

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

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

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

84. LPCD - Linha Privativa de Comunicação de Dados

85. SLDD – Serviço de Linha Dedicada Digital

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

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

94. Há compartilhamento da linha

95. Não é tecnologia xDSL!!!

97. Padrão DOCSIS: usado nos cable modems

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

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

106. Rádio / Microondas

107. Spread Spectrum

108. Satélite

109. Rede Móvel Celular

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)

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)

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

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

136. Sujeitas a interferências de motores e equipamentos elétricos

137. Transmissão via rádio – em todas as direções

138. Transmissão via microondas – propagação direcional

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

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

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

150. Tecnologia relativamente barata

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

159. TS - Terminal Station

161. Muito utilizado nos Bip’s

162. Comunicação Simplex

163. Unidirecionais

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

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)

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

174. Antena

175. Microprocessador

176. Transceptor de RF

177. Display

178. Teclado

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.

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.

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

193. Time-division multiplexing (TDM)

194. Code-division multiplexing (CDM)

195. Space-division multiplexing (SDM)

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)

201. Células adjacentes não podem utilizar a mesma frequência

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)

206. Rede Celular Interconectada com a Rede Fixa

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

255. Veículo de Lançamento: Arianespace / Ariane 44 LP

256. Polarização: Linear

257. Brasilsat B3

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

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

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

270. Sincronização entre transmissor e receptor

271. Possibilidade de detecção de erros

272. Custo e complexidade do sistema

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

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

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

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

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)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

335. Funcionais (controle, sincronização)

337. Semelhante às normas V.24 e V.28

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)

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

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

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

356. ASCII extendido (8 bits)

357. EBCDIC – mainframes IBM

358. UNICODE