Redes de Telecomunicações Mestrado em Engenharia Electrotécnica e e de Computadores Docente : Prof. João Pires

Redes de Telecomunicações Objectivos e Tópicos Proporcionar uma visão actualizada da estrutura, operação e gestão de uma rede de telecomunicações moderna. Apresentar metodologias apropriadas para analisar o desempenho e planear diferentes tipos de redes. Os tópicos principais são: Redes de Transporte (SDH, WDM), Redes de Acesso, Comutação (digital, óptica e ATM), Sinalização (SS7), Gestão de Redes (TMN) e Planeamento de Redes. © João Pires Redes de Telecomunicações

Redes de Telecomunicações Programa (I) 1. Introdução às redes de telecomunicações 2. Redes de Transporte SDH 2.1 Princípios da PDH e da SDH 2.2 Arquitectura e topologia das redes de transporte 2.3 Estrutura de multiplexagem da SDH 2.4 Protecção e restauro 2.5 Sincronização de rede 2.6 Análise de desempenho em redes SDH 2.7 Redes multiserviço 3. Redes ATM 3.1 Princípios do ATM 3.2 Modelo de camadas do ATM 4. Redes Ópticas 4.1 Princípios do WDM e da comutação óptica © João Pires Redes de Telecomunicações

Redes de Telecomunicações Programa (II) 4.2 Estrutura dos nós e topologias de rede 4.3 Protecção óptica 4.4 Redes IP/WDM 5. Rede de Acesso 5.1 Arquitectura da rede de acesso e tecnologias usadas 5.2 Interfaces V5.1 e V5.2 5.3 A rede de acesso de banda larga 5.4 Soluções PON (ATM PON, Ethernet PON) 6. Comutação 6.1 Princípios da comutação: comutação de circuitos e de pacotes 6.2 Comutação digital de circuitos 6.2.1 Critérios de dimensionamento das malhas de comutação 6.2.2 Comutação digital e temporal 6.2.3 Arquitectura das centrais de comutação SPC © João Pires Redes de Telecomunicações

Redes de Telecomunicações Programa (III) 6.3 Comutação ATM 6.3.1 Princípios da comutação de pacotes rápida 6.3.2 Arquitectura dos comutadores ATM 7. Sinalização e gestão da rede 7.1 Objectivos e tipos de sinalização em telecomunicações 7.2 O sistema de sinalização número 7 e suas aplicações 7.3 Redes inteligentes 7.4 Gestão de redes de telecomunicações (TMN) 8. Aspectos do planeamento de redes 8.1 Etapas do planeamento 8.2 Metodologias de planeamento 8.3 Exemplos de planeamento de redes © João Pires Redes de Telecomunicações

Redes de Telecomunicações Aspectos Pedagógicos Bibliografia Acetatos da disciplina (disponíveis na secretaria da S. Telecomunicações) J. Pires, Sistemas de Telecomunicações I, IST, 2002 (cap. 4 e 5) M. P. Clark, Networks and Telecommunications, John Wiley & Sons,1997 M. Sexton, A. Reid, Broadband Networking, Artech House, 1997 S. V. Kartalopoulos, Understanding SONET/SDH and ATM, IEEE, 1999 H. J. Chao, C. H. Lam, E. Oki, Broadband Packet Switching Technologies, John Wiley& Sons, 2001 Avaliação de conhecimentos Exame (duas épocas) © João Pires Redes de Telecomunicações

Aspectos da Evolução das Telecomunicações 1956 - Primeiro cabo submarino telefónico (36 circuitos telefónicos) 1964 - Concepção da comutação por pacotes (Paul Baran) 1965 - Primeiro satélite geo-estacionário (Intelsat1, 240 circuitos) 1965 - Transmissão a 2 Mbit/s no Reino Unido (30 circuitos) 1966 - Proposta de usar as fibras ópticas em telecomunicações (Kao) 1968 - Primeira central de comutação digital (tecnologia TTL) 1969 - ARPANET (1ª rede de pacotes) 1980 - Início da normalização do GSM 1984 - Satélite Intelsat V (12 000 circuitos) 1985 - Proposta da SONET (Belcore) 1988 - Primeiro cabo transatlântico digital em fibras ópticas (4 000 circuitos) 1988 - Normalização do ATM (ITU-T) 1996 - Cabo submarino óptico TAT12/13 (122 880 circuitos) 1997 - Satélite Intelsat VIII ( 22 500 circuitos ) 1999 - Cabo submario óptico TAT14/15 (40 Gbit/s , ~1 milhão de circuitos) © João Pires Redes de Telecomunicações

Evolução de diferentes serviços (Mundial) A evolução do número de utilizadores dos diferentes serviços de telecomunicações a nível mundial mostra um crescimento pouco expressivo para a telefonia fixa e um crescimento muito acentuado para a telefonia móvel e para a Internet. Fonte: Maurizio Dècina, ECOC 2003 © João Pires Redes de Telecomunicações

Evolução do tráfego Internet total nos USA As análises de tráfego nos Estados Unidos mostram que o tráfego Internet passou a ser dominante a partir do ano 2000, com um crescimento que duplica todos os anos. Fonte: Maurizio Dècina, ECOC 2003 Cresce 35% ao ano © João Pires Redes de Telecomunicações

Evolução do Tráfego Total O tráfego telefónico de voz tem um crescimento entre 10 a 15% ao ano. O tráfego de dados (Internet) tem um crescimento superior a 100% ao ano. Actualmente o tráfego de dados é dominante nas redes dorsais. Tráfego Telefónico (voz) Dados (Internet) Actualmente o planeamento das infraestruturas de telecomunicações deve ser determinado pelo tráfego de dados 1990 2010 © João Pires Redes de Telecomunicações

Evolução do tráfego dorsal por serviço (UK) © João Pires Redes de Telecomunicações

Digitalização da informação A digitalização de um sinal analógico envolve três diferentes etapas: amostragem, quantificação e codificação. A amostragem consiste em retirar amostras do sinal em intervalos regulares. A quantificação em fazer corresponder à amplitude de cada amostra um determinado valor. A codificação em transformar este valor numa palavra binária. Período de amostragem Ta Relógio Amostragem 8 7 6 5 4 Quantificação 3 2 1 3 5 4 1 Codificação 00000011 00000101 00000100 00000001 © João Pires Redes de Telecomunicações

Redes de Telecomunicações Débitos binários A frequência de amostragem mínima (Fa) de um sinal deve ser igual ao dobro da frequência máxima do sinal a amostrar ( Fa2B). Um canal telefónico usa uma banda entre os 300 e os 3400 Hz. Assumindo uma frequência máxima de 4000 Hz, tem-se uma frequência de amostragem de 8 kHz, ou seja, um período de amostragem de 125 ms. Codificando cada amostra com 8 bits tem-se um débito de 64 kbit/s. Normalmente, em telefonia digital uma via física é usada para transmitir vários canais. A associação desses diferentes canais é feita usando multiplexagem por divisão no tempo ou TDM. Nessa técnica em cada 125 ms é atribuído um intervalo de tempo (time-slot) a cada canal. Para um sinal multiplex com 32 canais (30 de informação), a estrutura de uma trama é dada por Cada conjunto de 8 bits ( time-slot) não poderá durar mais de 125ms/32=3.9 ms, o que corresponde a 488.2 ns por bit, ou seja, um débito binário de 2.048 Mbit/s. Time-slot 1 2 3 4 31 32 125 ms © João Pires Redes de Telecomunicações

Aspectos de transmissão Normalmente, antes da transmissão os diferentes canais são multiplexados (multiplexagem por divisão na frequência ou por divisão no tempo). Na transmissão digital a sequência é caracterizada pelo débito binário Db, ou seja pelo número de bits transmitidos por unidade de tempo. Os meios de transmissão (pares simétricos, cabos coaxiais, fibras ópticas, feixes hertzianos, satélites, etc ) vão atenuar e distorcer o sinal. Para além disso, o sinal vai ser perturbado por ruído e por interferências. A presença dessas perturbações pode introduzir erros na transmissão digital. O desempenho destes sistemas é assim caracterizado pela razão de erros binários ou BER (bit error ratio), em que BER=(bits errados) / (bits transmitidos). Normalmente, em transmissão digital é necessário a partir de um certo nível de degradação reformatar o sinal usando regeneradores. © João Pires Redes de Telecomunicações