SISTEMAS DE TRANSMISSÃO DIGITAL MBA SERVIÇOS DE TELECOMUNICAÇÕES ESPECIALIZAÇÃO EM COMUNICAÇÕES MÓVEIS SISTEMAS DE TRANSMISSÃO DIGITAL

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

ÍNDICE Conceitos de Digitalização Multiplexação por Divisão de Tempo Hierarquia PDH e SDH Modulações Digitais Acesso ao Canal de Comunicação Meios de Transmissão Comunicação sem Fio Acesso e Backbone Desempenho de Sistemas Televisão

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO SINAIS SINAL CONTÍNUO - pode assumir qualquer amplitude dentro de um certo intervalo possível. SINAL DISCRETO - assume um número finito de amplitudes possíveis. t Ex: s(t) t Ex.: s(t)

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO SINAIS ANALÓGICOS O sinal elétrico de telefonia copia as variações do sinal de pressão acústica. O sinal elétrico de vídeo copia as variações do sinal óptico de luminância. O sinal resultante é um sinal contínuo, mas por reproduzir as variações do sinal original, é chamado de sinal analógico.

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

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO ANALÓGICO OU DIGITAL Preferência humana: Sinais contínuos. Comunicação analógica (áudio/visual). Lógica difusa (fuzzy). Preferência tecnológica (equipamentos): Sinais digitais. Comunicação digital. Lógica discreta binária. Solução atual máquina A D Comunicação Digital homem

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO ORIGEM DOS SINAIS DIGITAIS Informação Analógica Digitalizada: Voz Imagem Fixa Móvel Outros fenômenos físicos contínuos. Informação Originalmente Digitalizada: Texto Imagem discreta (ex: código de barras) Outros fenômenos físicos discretos.

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO MÍDIA Mídia Contínua e Mídia Discreta. Mídia Contínua -------Temporal. Mídia Discreta ------ Independente do Tempo. Exemplos de Mídia Contínua: Voz. Áudio Vídeo Exemplos de Mídia Discreta: Texto Imagem Parada Gráfico

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO TIPOS DE MÍDIA VOZ ÁUDIO VÍDEO DADOS FAX TEXTO

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

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

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO AMOSTRAGEM Filtro Passa-Baixas Chave Eletrônica Codificador V T Sinal de Voz V T Intervalo de Amostragem Sinal Amostrado V T Sinal de voz de Faixa Limitada (300 Hz - 3400 Hz) Freqüência de Amostragem 8 KHz

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO QUANTIZAÇÃO V T Sinal PAM original Sinal PAM quantizado 4095 Em Binário Um sinal analógico pode assumir um número infinito de valores. ex: 1V ou 0,1V ou 0,001V, etc. Para que ele seja codificado, possibilitando sua transmissão de forma digital, é necessário que assuma valores discretos, sendo aproximado para um valor pré-estabelecido mais próximo (valor de decisão). NOTA: Quando o sinal analógico for reconstituído apresentará um certo erro (erro de quantização) que se traduzirá em ruído (ruído de quantização). - Como cada amostra pode ter um nível máximo de 4095 (12 bits) e ainda um bit de polaridade, teremos: Velocidade do canal: 8000 amostras/ segundo x 13 bits = 104 Kbits que é uma velocidade muito alta para os processos atuais de modulação O ruído de quantização e a alta velocidade no canal de transmissão serão resolvidos pelo processo de compressão. CODIFICAÇÃO: Cada amostra após quantizada é codificada em n bits.

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO TAXA DE BIT É definido como o produto da taxa de amostragem x o número de bits utilizados no processo de (quantização/codificação). EXEMPLOS FORMATO TAXA DE AMOSTRAGEM BW TAXA DE BIT (Kbps) Telefonia 8 KHz 3.1 KHz 64 p/ 8 bits/a Teleconferência 16 KHz 7 KHz 256 p/ 16 bits/a CD 44.1 KHz 20 KHz 1410 p/ 16 bits/a DAT 48 KHz 20 KHz 1536 p/ 16 bits/a

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO IMAGENS PARADAS IMAGENS: São constituídas de pixels, e existe uma quantidade enorme de pixels em cada imagem. PIXEL: É a menor área com unidade de resolução de uma imagem visível em uma tela ou armazenada em memória.Cada pixel em uma imagem monocromática tem seu próprio brilho, de 0 para o nível de preto ao valor máximo (por exemplo 255 para pixel de 8 bits) para branco. Para imagem colorida, cada pixel tem seus próprios brilho e cor. IMAGENS COMUNS DE COMPUTADOR: São bit maps feitos de pixels. Em um display de computador com resolução padrão, existem 768 linhas, com cada linha contendo 1024 pixels. Para um display a cores, imagine que o valor de brilho e cor de cada pixel seja especificado por 24 bits (bits por pixel ou bpp),e então teremos para o total de bits de uma imagem na tela do computador o número de 18,874 Mbits (1024 x 768 x 24). TEMPO GASTO PARA TRANSMITIR ESSA IMAGEM: Caso se utilize uma conexão convencional que normalmente propicia uma taxa efetiva de transmissão de 14400 bit/s,se levará 1310s (=21,84 min). O QUE SE PODE FAZER ? Utilizar um canal mais veloz, como por exemplo 2048 Kbit/s ( E1). Reduzir o número de bits/pixel, diminuindo os níveis discretos para brilho e as tonalidades de cores. Reduzir a resolução do display, acarretando em menos pixels por linha e menos linhas por imagem. Remover a redundância no display,o que significa a remoção do excesso de pixels que representam na prática o mesmo objeto.

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO TEXTOS E GRÁFICOS Texto Plano ou Texto Formatado: Requerem bem menos capacidade de transmissão. Texto Plano: Os caracteres são representados por 8 bits (1 byte). Texto Formatado: Os caracteres são representados por 2 bytes. Página de Texto: Contém 64 linhas e 80 caracteres por linha. Número de Bits em uma Página de Texto: 80 X 64 X 2 X 8 = 82 Kbits. Tempo Gasto para Transmitir uma Página de Texto: 5.7s a 14.4 Kbps. Gráficos: Composição de objetos que representam informações. Gráficos x Imagens Bit-mapped: Gráficos requerem muito menos espaço de armazenagem em memória que uma imagem bit-mapped e também levam bem menos tempo para serem transmitidos em uma rede.

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

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

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO TAXAS DE BIT APÓS COMPRESSÃO PADRÃO TAXA DE BIT APLICAÇÃO G.721 32 Kbps Telefonia G.728 16 Kbps Telefonia G.722 48 - 64 Kbps Teleconferência MPEG-1 (áudio) 128 - 384 Kbps Áudio (2 canais) MPEG-2 (áudio) 320 Kbps Áudio (5 canais) JBIG 0.05 - 0.1 bpp Imagens binárias JPEG 0.25 - 8 bpp Imagens paradas MPEG-1,2 (vídeo) 1 - 8 Mbps Vídeo Px64 64 - 1544 Kbps Videoconferência HDTV 17 Mbps TV de alta definição

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

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO CONCEITO Meio de transmissão Meio de transmissão Meio de transmissão Meio de transmissão

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO TÉCNICAS T t FDM t T TDM Cada canal usa uma faixa de freqüência. O sinal está presente todo o tempo. Todos os sinais usam a mesma faixa de freqüências. Cada canal usa pequenos intervalos de tempo (time slot).

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO DEFINIÇÃO É o processo que permite a transmissão simultânea de vários canais de informação por um único meio de transmissão. M U X Canal 1 Canal N Meio de Transmissão n Canais Digitais

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

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO BANDA BÁSICA DE TRANSMISSÃO A saída do Mux lado Tx é mais conhecida como banda básica de transmissão e normalmente interfaceia com o modulador. A taxa de bit Rb (bit Rate) da banda básica de Tx na saída do Mux é um pouco maior do que o somatório das taxas entrantes em cada porta desse Mux. PORTA DE SAÍDA Rb = Rb1 + Rb2 + Rb3 Rb1 Rb2 Rb3 MUX CPD LAN PABX PORTAS DE ENTRADA

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO BANDA BÁSICA DE RECEPÇÃO A entrada do Mux lado Rx é conhecida como banda básica de recepção e normalmente interfaceia com o demodulador. A taxa de bit Rb (bit Rate) da banda básica de Rx na entrada do Mux é um pouco maior do que o somatório das taxas saintes em cada porta desse Mux. PORTA DE ENTRADA Rb = Rb1 + Rb2 + Rb3 Rb1 Rb2 Rb3 MUX CPD LAN PABX PORTAS DE SAÍDA

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

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO PCM - PARTE TRANSMISSORA Chave Eletrônica Linha de Transmissão Terminal de Linha 1 2 N Híbrida 2/4 fios Filtro 300 à 3400 Hz Conversão A/D Multiplexação DIGITALIZAÇÃO / CODIFICAÇÃO DIGITALIZAÇÃO / CODIFICAÇÃO

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO PCM - PARTE RECEPTORA Decodi ficação Chave Eletrônica Terminal de Linha Linha de Transmissão Filtro Passa-Baixa 1 2 N Recepção Demultiplexação Conversão D/A

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO PCM - SINAL DE LINHA Sinal com 8 bits, binário NRZ (Non Return to Zero). Para resolver a interferência entre símbolos, codifica-se em RZ (Return to Zero). Para eliminar a componentes CC do sinal, este é codificado em AMI (Alternate Mark Inversion). Para eliminar as longas seqüências de zeros, para evitar perdas de sincronismo na transmissão do sinal, este é codificado em HDB3 (High Density Bipolar). M V 1 NOTA: A codificação mais importante é HDB3, sendo exigida pelas centrais de trânsito da EMBRATEL. Outras codificações não são aceitas

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO QUADRO DE TRANSMISSÃO - PCM 30 Para cada um dos 30 circuitos de conversação são enviadas, nos dois sentidos 8000 amostras por segundo em forma de palavras de código de 8 bits. Portanto, em cada sentido deve haver a transmissão sucessiva de 30 palavras de código de 8 bits dentro de 125 ms (= valor inverso de 8 bits). A essas palavras de código somam-se 2 x 8 bits: 8 bits para sinalização e 8 bits, que contém, alternadamente, uma palavra de alinhamento do quadro e uma palavra de serviço. As 30 palavras de código formam, com os 2 x 8 bits, um quadro de pulsos. Os quadros de pulsos são transmitidos, obrigatoriamente, em ordem sucessiva. NOTA: A palavra de alinhamento de quadro marca para a central o início dos 30 canais de voz (quadro de 32 canais), ocupando sempre o canal ou time slot (TS) zero.

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO ESTRUTURA DE QUADRO DE PULSOS - PCM 30 Canal para palavra de alinhamento do quadro e serviço Canal telefônico 1 . . . 2 15 Canal de sinaliz. 16 30 17 31 3 4 5 6 7 8 32 x 8 bits = 256 bits 125 ms Aprox. 3,9 ms NOTA: Canal 0 para sincronismo de quadro e alternadamente com alarme de quadro. - O IT 16 é utilizado para sinalização telefônica. - Canal, time slot, juntor, intervalo de tempo (IT) e circuito, tem o mesmo significado de circuito telefônico bi-direcional.

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO SISTEMA DE TRANSMISSÃO - PCM 30 O sistema PCM30 permite a transmissão simultânea de 30 conversações, por exemplo, através de dois pares simétricos de um cabo de pares. O sistema PCM adotado no Brasil é o de 32 canais, que recebe as seguintes denominações: PCM-30. MCP-30. PCM - 2 Mbps. PCM padrão europeu. Sua interface de saída, de 2048 Kbps, é denominada interface E1.

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO CAMINHO DA DIGITALIZAÇÃO NA TELEFONIA 1ª Fase: Toda a rede analógica CL CTr IU AL EL EIU 2 ª Fase: Digitalização dos entroncamentos locais CL CTr IU AL EL EIU 3ª Fase: Digitalização das centrais CL CTr IU AL EL EIU 4ª Fase: Digitalização dos entroncamentos interurbanos CL CTr IU AL EL EIU 5ª Fase: Digitalização dos acessos CTr IU EL AL CL EIU

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO INTEGRAÇÃO BANDA BÁSICA MUX FDM. TDM. GERENCIADORES DE BANDA. CELL-RELAY. FRAME-RELAY. ATM. DCME.

HIERARQUIA PDH E SDH

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

HIERARQUIA PDH E SDH PDH - PADRÃO AMERICANO 1 24 . 4 7 6 64 kbit/s 1ª ordem 1544 kbit/s 2 ª ordem 6312 kbit/s 3 ª ordem 44736 kbit/s 4 ª ordem 274176 kbit/s T1 T2 T3 T4

HIERARQUIA PDH E SDH PDH - PADRÃO EUROPEU E1 64 kbit/s 1 1ª ordem E2 32 . 4 64 kbit/s 1ª ordem 2048 kbit/s 2 ª ordem 8448 kbit/s 3 ª ordem 34368 kbit/s 4 ª ordem 139264 kbit/s E1 E2 E3 E4

HIERARQUIA PDH E SDH FORMAÇÃO - AGREGADO BÁSICO DIGITAL (1) TDM PCM . VOZ PCM TDM ANALÓGICO DIGITAL 1 30 DADOS 64 kbit/s TDM DADOS FRACCIONAL ALTA VEL. BAIXA VEL. 6 22 DADOS RDSI ACESSO BÁSICO TMUX FAX DIGITAL TERM. DIGITAL FAX RDSI ACESSO PRIMÁRIO SUPERGRUPO E1 2048 kbit/s

HIERARQUIA PDH E SDH FORMAÇÃO - AGREGADO BÁSICO DIGITAL (2) DADOS TV CONVENCIONAL HDTV 8448 kbit/s Compressão 34.368 kbit/s 139.264 kbit/s TERMINAL DIGITAL TDM DIGITAL # 3 1 4 DIGITAL # 2 E1 E2 E3 E4 DIGITAL # 4 Digitalização 1 4

HIERARQUIA PDH E SDH PLANO DE HIERARQUIA DIGITAL Sistema 1ª Ordem Sistema PCM de 24 Canais (DS1 ou T1) 1.544 Mbps (24 Canais) 6.312 Mbps (96 Canais) 44.736 Mbps (672 Canais) 32.064 Mbps (480 Canais) 274.176 Mbps (4032 Canais) 5ª Ordem 97.728 Mbps (1440 Canais) 397.200 Mbps (5760 Canais) 2.048 Mbps (30 Canais) 8.448 Mbps (120 Canais) 34.368 Mbps 139.264 Mbps 565 Mbps (1920 Canais) 7680 canais) Sistema PCM de 30 Canais (E1)

HIERARQUIA PDH E SDH SDH HIERARQUIA DIGITAL SÍNCRONA: Nova padronização e nova configuração de quadro para um novo multiplex TDM, envolvendo novos conceitos e novas tecnologias. SDH: Nova forma de multiplexar sinais digitais. TRATAMENTO À NÍVEL DE BYTE: O quadro SDH está organizado à nível de BYTE e não em bit como no PDH. Assim, os espaços de carga para os tributários são intercalados byte à byte. DURAÇÃO DO QUADRO UNIFORME: Repete-se 8.000 vezes por segundo, à semelhança do quadro primário de 2 Mbits/s. Isto significa que cada byte do espaço de carga possui a capacidade de transportar 64 Kbit/s. PONTEIROS: Indicam o início de cada quadro dos tributários. São números de 10 bits e designam em qual dos bytes do espaço de carga encontra-se o primeiro byte do quadro do contentor virtual. QUADROS TRIBUTÁRIOS: Referidos como VC’s (contentores virtuais), tem a posição de seu início no espaço de carga indicado pelos ponteiros. Há um ponteiro associado à cada espaço de carga. JUSTIFICAÇÃO DA CARGA (VC’s): Os ponteiros servem também para resolver diferenças de velocidade entre os VC’s e os TU’s ou as AU’s, conforme o caso,nos quais os VC’s são copiados para serem transportados. OVERHEAD: Muito alto, o que permite designar vários canais de grande capacidade para funções de supervisão, operação ,manutenção e gerência dos elementos da rede de transporte.

HIERARQUIA PDH E SDH . HIERARQUIA BÁSICA TDM - SDH PDH 1 4 STM-1 155.520 kbit/s STM-4 622.080 kbit/s STM-16 2.488.320 kbit/s PDH

HIERARQUIA PDH E SDH FORMAÇÃO DO STM1 A PARTIR DO PDH C11 C12 VC11 TU11 VC12 TU12 C2 VC2 TU2 TUG2 VC3 AU3 AUG STM1 C3 TU3 TUG3 VC4 AU4 C4 T1 1544 kbit/s E1 2048 kbit/s T2 6312 kbit/s T3 44736 kbit/s E3 34368 kbit/s E3 139264 kbit/s x4 x3 x1 x7

MODULAÇÕES DIGITAIS

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

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

MODULAÇÕES DIGITAIS CÁLCULO DA BANDA NECESSÁRIA BW’AL = Rb x 1/FEC x 1 / log2m x fs BW’AL - “Bandwidth”. Rb - “bit” Rate em BPS. FEC - taxa do código corretor de erros utilizado. m - número de fases do modulador. fs - espaçamento de freqüências (típico = 1,4 para satcom). BWAL = N x (passo do modem), onde N é múltiplo inteiro.

ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃO

ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃO FDMA, TDMA E CDMA FDMA - Frequency Division Multiple Access TDMA - Time Division Multiple Access CDMA - Code Division Multiple Access São métodos de acesso (procedimento pelo qual o assinante consegue entrar no sistema de comunicações).

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

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

ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃO VSAT - ACESSO MÚLTIPLO - CDMA Mini 1 Mini 2 Mini 3 Mini n Estação Central (HUB ou MASTER) CÓDIGO 1 CÓDIGO 2 CÓDIGO 3 CÓDIGO n F1 Canal Outbound F2

ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃO VSAT - ACESSO TDM/TDMA Canal Outbound Canal Inbound F1 F2 F3 Fn Estação Central (HUB ou MASTER) Sub-Rede 1 Sub-Rede 2 Sub-Rede n

MEIOS DE TRANSMISSÃO

MEIOS DE TRANSMISSÃO MEIOS PARA TRANSFERÊNCIA DIGITAL PARES METÁLICOS CABOS COAXIAIS FIBRAS ÓPTICAS RÁDIO TERRESTRE SATÉLITE COMBINAÇÕES

EXIGE A PRESENÇA DE UM CONDUTOR MEIOS DE TRANSMISSÃO TRANSMISSÃO POR LINHA FÍSICA PARES DE FIOS CABO DE PARES CABO COAXIAL GUIA DE ONDA FIBRA ÓPTICA EXIGE A PRESENÇA DE UM CONDUTOR A linha física tem problema de instalação e conservação.

MEIOS DE TRANSMISSÃO CABO DE PARES Uma corrente passando por um fio cria um campo magnético em seu redor e parte da energia se irradia. Usando um par, os efeitos de campo tendem a se anular. O par aceita qualquer freqüência, mas as perdas aumentam com a freqüência - uso para freqüência de voz (0-4 kHz).

MEIOS DE TRANSMISSÃO CABO COAXIAL O condutor externo é um cilindro concêntrico ao condutor interno. O confinamento da energia é quase perfeito. Uso na faixa de 60 kHz a 20 GHz. Condutor Interno Condutor Externo

Elemento Óptico Cabo Óptico MEIOS DE TRANSMISSÃO FIBRA ÓPTICA A luz é de natureza eletromagnética. Vantagem: faixa enorme. Preciso converter E/O e O/E. Polietileno Kevlar Nylon Silicone Fibra Revestimento Externo Polietileno Elemento de Tração Enchimento Elemento Óptico Elemento Óptico Cabo Óptico

MEIOS DE TRANSMISSÃO SISTEMA ÓTICO CODIFICADOR DE LINHA FORMATADOR DE PULSO EMISSOR ÓPTICO AMPLIFICADOR REFORMATADOR DE PULSO AMPLIFICADOR RECEPTOR ÓPTICO REGENERADOR DECODIFICADOR DE LINHA

MEIOS DE TRANSMISSÃO OPTICALIZAÇÃO DAS REDES NO BACKBONE: A fibra óptica passou a ser o meio preferido para o transporte de capacidades muito altas, especialmente nos troncos de operadoras entre grandes centros urbanos. Com WDM já existem hoje, equipamentos para transmissão de até 1.7 Tbit/s. ANÉIS METROPOLITANOS: Os chamados metro-rings crescem para encurtar as distâncias entre os backbones e os usuários. A importância e o uso dos ARMÁRIOS ÓPTICOS são notórios. HFC: Redes híbridas fibra/coaxial, onde as fibras ópticas chegam até equipa-mentos instalados em pontos escolhidos o mais próximo possível do usuário e daí seguem em cabos coaxiais. No caso da fibra chegar até o usuário temos a tecnologia FTTH (Fiber To The Home). As arquiteturas FTTC (Fiber to the Curb) e FTTB (Fiber to the Building) para até 300 m e FTTN (Fiber to the Node) para até 1 km combinam as tecnologias de fibras ópticas com as de pares trançados, onde reside um nicho de mercado muito bom.

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

(fração de transponder) MEIOS DE TRANSMISSÃO ENLACE SATÉLITE Lance de Subida (up-link) Lance de Descida (down-link) Segmento Espacial (fração de transponder) Estação Terrena Segmento Terrestre (estações terrenas)

MEIOS DE TRANSMISSÃO ENLACE SATÉLITE BI-DIRECIONAL UP-LINK DOWN-LINK

MEIOS DE TRANSMISSÃO COMUNICAÇÃO VIA SATÉLITE O satélite é uma repetidora em órbita. RX TX Repetidora Portadora de Descida fd Portadora de Subida fs Cada módulo de repetição é um transponder.

MEIOS DE TRANSMISSÃO SATÉLITES COM N TRANSPONDERS Antena de Recepção 1 2 N Antena de Recepção Antena de Transmissão

MEIOS DE TRANSMISSÃO DIAGRAMA EM BLOCOS - ESTAÇÃO TERRENA Rb UP - LINK Banda Básica Digital MODULADOR CONVERSOR DE SUBIDA AMP. POTÊNCIA UP - LINK ABR DESCIDA DEMOD. DOWN - LINK Rb

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

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

MEIOS DE TRANSMISSÃO CESSÃO DE SEGMENTO ESPACIAL Descrição CSE - Cessão de Segmento Espacial é a exploração industrial de recursos do satélite brasileiro para fins de transporte de sinais de telecomunicações. O provimento de capacidade espacial nos moldes da CSE é destinado às entidades que detém concessão, permissão ou autorização para a prestação de serviços de telecomunicações, emitida pela ANATEL. Contratação O provimento de capacidade espacial é realizado através de assinatura de contrato específico entre a entidade prestadora do serviço de telecomunicação e a EMBRATEL. A Contratante deverá, necessariamente, comprovar perante a EMBRATEL a outorga da ANATEL, e a mesma será anexada ao contrato. Preços Valores mensais - BRASILSAT - Banda C; Faixa alocada: 01 transponder - 36 MHz; Prazo do Contrato (Valores mensais em R$): 1 ano 2 anos 3 anos 5 anos 10 anos 327.638,00 311.257,00 288.322,00 265.387,00 229.347,00 Preços Líquidos (s/impostos).

COMUNICAÇÃO SEM FIO

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

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

COMUNICAÇÃO SEM FIO PROPAGAÇÃO DE ENERGIA COMUNICAÇÃO COM FIO Propagação Guiada - O deslocamento de eletrons em condutores leva a energia de um ponto a outro. COMUNICAÇÃO COM FIO Propagação Irradiada - Por efeito de campo, uma perturbação num ponto afeta um outro ponto distante e a energia consegue ser transportada à distância COMUNICAÇÃO SEM FIO

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

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

PLANOS DE FREQUENCIAS

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

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

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

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

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

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

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

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

ACESSO E BACKBONE

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

ACESSO E BACKBONE TECNOLOGIA PARA ACESSO Acesso com Fio: Mais tradição Menor atenuação Separação no espaço Projeto simples Acesso sem Fio: Mobilidade Ponto x Área Mais interferência Instalação simples Limitação do espectro

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

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

ACESSO E BACKBONE RÁDIO - FORMAS DE ACESSO TERESTRE: SATÉLITE: Pequena distância, visada direta Conceito de WLL Rádio ponto-a-ponto Rádio ponto-multiponto SATÉLITE: Solução atrativa, dada a cobertura do satélite Estrutura Uniforme, mesmo com pontos afastados Uso do VSAT

ACESSO E BACKBONE RÁDIO - MEIOS Meio propriamente dito: Espaço. Enlace Rádio = Meio + Equipamentos Rádio. Enlaces Distintos: Separação física Não-Interferência de um sobre outro Freqüências Distintas. Projeto de Enlace (Antenas, Propagação).

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

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

ACESSO E BACKBONE RÁDIO ACESSO - PONTO A PONTO IDU ODU IDU ODU ODU = Outdoor Unit IDU = Indoor Unit Para visada direta ou com repetição intermediária. Possível otimização do enlace (antenas diretas). Projeto simples, Instalação simples e Manutenção simples.

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

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

ACESSO E BACKBONE EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS FIXOS SISTEMAS PRIMITIVOS: Ocupação progressiva do espectro acaba disciplinada Tecnologia a válvula Tecnologia analógica SISTEMAS MODERNOS: Uso de transistores e integrados Tecnologia digital Projetos de sistemas de alta qualidade Técnicas de gerência de equipamento e de gerência de rede

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

ACESSO E BACKBONE DISPONIBILIDADE DE MEIOS RÁDIO Espaço à disposição de todos. É preciso autorização para uso de freqüências. Enlaces distintos. Permite independência, mas exige projeto aprovado e licença para operação. Uso de acessos rádio tende a ampliação.

Quais as opções “sem fio” para acesso à Internet? ACESSO E BACKBONE ACESSO À INTERNET - ALTERNATIVAS Quais as opções “sem fio” para acesso à Internet? Rádio Terrestre em suas diversas formas. “Wireless”. MMDS. Satélite. Combinações.

ACESSO E BACKBONE ACESSO - TAXAS DE REFERÊNCIA TECNOLOGIA DOWNSTREAM UPSTREAM MODEM DE “LINHA” 28,8 Kbps 28,8 Kbps RDSI - FE 128 Kbps 128 Kbps VIA LINHA TELEFÔNICA 30 Mbps MMDS ADSL 1,5 ~ 6 Mbps 16 ~ 800Kbps CABLE MODEM 10 ~ 30 Mbps 700Kbps ~ 10Mbps VIA LINHA TELEFÔNICA SATÉLITE 1 ~ 45 Mbps

DESEMPENHO DE SISTEMAS

DESEMPENHO DE SISTEMAS ENGENHARIA COM FENÔMENOS ABSTRATOS Entender a natureza do fenômeno abstrato. 1a solução: descobrir medidas objetivas que guardem correlação com o fenômeno abstrato. 2a solução: objetivar a avaliação subjetiva. Ex: Quero transmitir a voz pelo telefone: Tem de ser recebida de forma a ser bem audível. Tem de ser recebida de forma a ser claramente entendida. BEM AUDÍVEL? Testes de nível. CLARAMENTE ENTENDIDA? Testes de inteligibilidade.

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

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

DESEMPENHO DE SISTEMAS EXPECTATIVA DO CLIENTE Em termos de Preços. Em termos de Prazos. Em termos de Condições Gerais. Em termos de Assistência Técnica. Em termos de Suporte/Assessoria em Geral. Em termos de Segurança. Em termos de Garantia de Qualidade.

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

TELEVISÃO

TELEVISÃO FORMA DE AQUISIÇÃO E PRINCIPAIS FONTES AQUISIÇÃO As variações de luminosidade são convertidas em sinal elétrico. CÂMERAS E SCANNERS Principal componente: CCD. Charge - Coupled Device.

TELEVISÃO SINAIS DE VÍDEO E COR RGB - SINAIS OBTIDOS DE CADA SAÍDA DA CÂMERA R  relativo ao vermelho contido na cena. G  relativo ao verde contido na cena. B  relativo ao azul contido na cena. Y  vídeo ou luminância. Y = 0,59G + 0,30R +0,11B C  croma ou cor. R - Y ou CR  croma R sem luminância B - Y ou CB  croma B sem luminância

TELEVISÃO VARREDURA E RESOLUÇÃO Varredura progressiva Todas as linhas consecutivamente. Varredura entrelaçada Campo ímpar - apenas as linhas ímpares. Campo par - apenas as linhas pares. Quadro: todas as linhas - fotograma completo Pixel - elemento de imagem Resolução - pixels / linha x nº de linhas

TELEVISÃO POR QUE DIGITAL? Maior imunidade à ruídos. Possibilidade de controle por “software”. Possibilidade de correção de erros. Permite multiplexar diferentes mídias. Permite acesso condicionado. Facilidade de compressão de dados.

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

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

TELEVISÃO REDUNDÂNCIA ESPACIAL Área com pixels iguais.

TELEVISÃO REDUNDÂNCIA TEMPORAL Toda ou parte da imagem repetida em quadros adjacentes. quadro 1 quadro n quadro ( n + m)

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO Sub-amostragem (sub-sampling).

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO Quantização grosseira (coarse quantization): Redução dos tons de cinza.

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO . Differential Pulse Code Modulation – DPCM: Codificação da diferença entre amostras. S retardo ( 1 pixel ) - + . entr. saida codificador sinal de entrada sinal de saida

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO Compressão entre quadros (Interframes). Casamento de blocos (Block Matching). Vetor movimento (Motion Vector).

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO Codificação por entropia: Codificação “Run-lenght” Codificação de Huffman SÍMBOLO PROB OCORRÊNCIA S 1 2 3 4 p = 0,60 0,20 0,15 0,05 0,40 1,0 Huffman Normal 10 110 111 00 01 11 bits/simb 1,6 L = p1.S1 + p2.S2 + p3.S3 + p4.S4 COMP MED ALGORITMO

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO Transformadas: Domínio do tempo  Domínio da freqüência. Objetivo: Descarte de coeficientes menos significativos. domínio do tempo domínio da freqüência t f F

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO S S DCT  Transformada Discreta de Co-seno: Matriz 8x8 pixels  Matriz 8x8 coeficientes Geração de coeficientes descorrelacionados Energia concentrada sobre alguns coeficientes Coeficientes nulos ou quase nulos F (u,v ) = C (u) C (v) 4 S S J=0 K=0 7 f (j,k) cos (2j + 1) u p (2k+ 1) v 16 TRANSFORMADA DIRETA : ONDE : C (u) , C (v ) = 1 2 para u,v = 0

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO DCT: Transformada direta.

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO DCT: Efeito dos coeficientes  bases da DCT.

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO DCT Tabela de Quantização. Varredura em zig-zag.

TELEVISÃO TÉCNICAS DE COMPRESSÃO Transmissão e Recepção.

TELEVISÃO PADRÃO JPEG JOINT PHOTOGRAPH EXPERT GROUP Imagens estáticas  Compressão “intraframe”. Técnicas : DCT, DPCM, Entropia.

TELEVISÃO PADRÃO H.261 Vídeo Conferência em RDSI. Compressão intraframe  DCT. Compressão interframe  Macrobloco. Vetor movimento - “motion vector”. Taxa de bits: px64kbps (p  1 a 30). MACROBLOCO

TELEVISÃO PADRÃO H.261 Compressão interframe.

TELEVISÃO PADRÃO H.261 I-frames  compressão intraframe. P-frames  compressão interframe. I P

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

TELEVISÃO PADRÃO MPEG  MPEG 1 Objetivo inicial: Armazenamento  CD Vídeo. Modo de varredura: Não entrelaçada. Formato típico: 320 x 240 pixels; 30 quadros/s. Qualidade de imagem: Igual ao VHS. Taxa de bits: 1,5 Mbps (típica).

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

TELEVISÃO PADRÃO MPEG  MPEG 2 Frames codificados de 3 modos: I ( intraframes )  com base em si mesmo P (predicted)  com base em I - frame B (bidirectional)  com base em 2 P ou I, P frames **** B P P ORDEM NATURAL ORDEM DE TRANSMISSÃO I B 1 2 3 4 5 6 7

.... TELEVISÃO PADRÃO MPEG  MPEG 2 Hierarquia de dados: Cada nível transporta um cabeçalho. .... Video Sequence Group of Picture ..... Y Cr Cb Picture Slice Macroblock Block 8x8 pixels

TELEVISÃO PADRÃO MPEG  MPEG 2 Codificador: - + DCT QUANTZ INVERS VLC HUFFMAN - + MOVIM. ESTIM. COMP. BUFFER VETOR DE MOVIMENTO IMAGEM PREDITA CONTROLE DE TAXA ENTR.

TELEVISÃO PADRÃO MPEG  MPEG 2 Perfis e Níveis: Decodificador: Ferramentas de compressão e taxa de bits Notação  MP@ ML Decodificador: Buffer Demux Decod. Huffman Quantz invers. DCT + Compens. movim. Buffer do frame anterior posterior vetor movimento saída

TELEVISÃO PADRÃO MPEG  MPEG 4 Objetivo inicial: Aplicações: Vídeo conferência com baixas taxas de bits Aplicações: Vídeo - telefone Recuperação de banco de dados Teleshopping Vigilância Características: Robustez à erros Operação com formas diferentes de dados Taxa de bits: 4,8 – 64 kbps (inicialmente) 1,8 Mbps (nova versão)

TELEVISÃO CONCLUSÃO Principal aspecto: Padronização dos “codecs”. O que utilizar: Custo x Aplicação. Aplicações futuras: Video on Demand. Medicina. TV interativa.

BIBLIOGRAFIA REFERÊNCIAS MOULTON PETE, THE TELECOMMUNICATIONS SURVIVAL GUIDE, PRENTICE HALL. DOMAN ANDY, O GUIA ESSENCIAL DE COMUNICAÇÃO SEM FIO, CAMPUS. EFFELSBERG WOLFANG/FUO, FRNAKLINF/LUNA, J. JOAQUIM GARCIA, MULTIMEDIA COMMUNICATIONS, PEARSON.

SITES DA INTERNET REFERÊNCIAS www.liivrariacultura.com.br www.artechhouse.com.br www.phptr.com www.amazon.com www.itu.int