MATA59 – Redes de Computadores I

MATA59 – Redes de Computadores I
Universidade Federal da Bahia Instituto de Matemática Departamento de Ciência da Computação

Camada física – Sistemas de Transmissão
Telefonia fixa Telefonia móvel TV a cabo

Rede Pública de Telefonia Comutada Redes concedidas pelo governo RPTC ou PSTN (Public Switched Telephone Network) Estrutura do sistema telefônico: Estacão Final Loop Local Estação Intermediárias De Comutação Loop Local Troncos Interurbanos Estação Interurbana Troncos interurbanos de banda larga

Rede Pública de Telefonia Comutada 1.1. Loop Local : MODENS , ADSL, Redes sem fio 1.2. Multiplexação: FDM, DWDM, TDM 1.3. Comutação: Circuitos, Mensagens, Pacotes

Camada física – Rede Pública Telefonia Comutada
1.1. Loop Local : MODENS Rede da Operadora

1.1. Loop Local : Modulação

1.1. Loop Local : Modulação em amplitude

1.1. Loop Local : Modulação em freqüência

1.1. Loop Local : Modulação Multinível

1.1. Loop Local : ADSL Rede da Operadora Conversor

1.1. Loop Local : Redes sem fio - loops locais sem fio Rede da Operadora

1.2. Multiplexação : Divisão de um canal principal em vários secundários A A B B C C D D

1.2. Multiplexação : FDM – Divisão de Freqüência

1.2. Multiplexação : TDM – Divisão de Tempo

1.2. Multiplexação : STDM – Multiplexação Estatística por divisão de Tempo

1.2. Multiplexação : DWDM – Divisão do Comprimento da Onda

1.3. Comutação : De Circuitos

1.3. Comutação : De Mensagens

1.3. Comutação : De Pacotes – Circuito Virtual

1.3. Comutação : De Pacotes - Datagrama

1.3. Comutação : Comparação das técnicas

2. Rede Telefonia Móvel 2.1. Telefones móveis de Primeira Geração 2.2. Telefones móveis de Segunda Geração 2.3. Telefones móveis de Terceira Geração

2. Redes de Telefonia Móvel
Controlador da Rede de Telefonia Pública (Public Switched Telephone Network) Faz a comutação entre o sistema de telefonia móvel e as demais redes de telefonia.

Controlador da Rede de Telefonia Móvel (Mobile Switching Center) Faz o controle dos usuários da rede de telefonia móvel (Roaming, Controle de Contas, Roteamento de Chamadas).

Estações Controladoras (Base Station Controller) Executa o roteamento entre células, e faz a compressão dos dados transmitidos.

Células Transmissoras (Base Transceiver Station) Executa a comunicação com o usuário final através de dois links distintos (Downlink, Uplink).

Usuário Final Conecta-se a rede através de dispositivo como telefone móvel, Handheld ou Laptop.

Camada física – Rede de Telefonia Móvel
2. Tecnologias disponíveis: FDMA – Frequêncy Division Multiple Access TDMA – Time Division Multiple Access CDMA – Code Division Multiple Access Evoluções – W-CDMA, CDMA 2000, Edge, IMT2000

2.1. Primeira Geração – Voz Analógica Tecnologia FDMA: Primeira geração da telefonia móvel Utilizada nos sistemas analógicos Funcionamento: Faixa de transmissão dividida em vários canais com faixas de freqüência definidas. Durante a ligação, um canal (faixa de freqüência) é alocado para o usuário

2.1. Primeira Geração – Tecnologia FDMA – Durante uma ligação uma faìxa de frequência fica reservada exclusivamente para o usuário Uso ineficiente do espectro Usuário utiliza apenas 25% do que é reservado

2.1. Primeira Geração – Tecnologia FDMA Sistemas adotados: AMPS – Advanced Mobile Phone System Adotado nos EUA e Brasil Utiliza canais de 30 kHz TACS – Total Access Communication System Adotado no Japão e Europa Utiliza canais de 25 kHz

2.2. Segunda Geração – Voz Digital Tecnologia TDMA: Divide as faixas de freqüencia em unidades de tempo, os time slots A comunicação se dá nesses espaços de tempo, de forma transparente para o usuário Divide um canal em time slots Cada sinal utiliza 2 slots Ganho de capacidade de 3 x 1.

Tecnologia TDMA: Divide as faixas de frequência em pequenas unidades de tempo “Slots” (30 – 40 milisegundos) A fala do transmissor é dividida nestes Slots, transmitidas ao receptor e depois remontada sem que ele perceba Melhor aproveitamento do espectro

2.2. Segunda Geração – Tecnologia TDMA Sistemas Adotados US TDMA Divide o canal de 30kHz em 3 slots Pode trabalhar em dos dois modos: digital ou analógico GSM (Global Systems for Mobile Communications) Pertence à 2ª geração de telefonia móvel sendo o mais utilizado Trabalha apenas em modo digital Surgiu com a necessidade de se criar um padrão único de comunicação entre os mais de 40 países europeus Faixas de frequência maiores, permitem oferecer diversos serviços Transmissão de dados por pacotes a 50 kbps, GPRS (General Packet Radio Services)

2.2. Segunda Geração – Voz Digital Tecnologia CDMA: Todos os usuários utilizam todas as faixas de freqüência todo o tempo Utiliza técnica de Spread Spectrum Cada usuário é identificado com um código pseudo-aleatório Os dados do usuário são espalhados pelo espectro de freqüência de acordo com esse sinal. Considerada a Geração 2.5 G Avanço para W-CDMA que é de 3 G

Tecnologia CDMA: Todos os usuários utilizam a mesma faixa de frequência ao mesmo tempo. O método de transmissão utilizado é o “Spread Spectrum” Utiliza uma largura de banda maior.

Tecnologia CDMA Spread Spectrum Cada usuário é identificado unicamente por um padrão. Os dados que são enviados aos usuários são espalhados pelo espectro de frequência de acordo com o padrão de cada um. Ao receber o sinal, o dispositivo do usuário aplica o padrão e terá acesso exclusivo aos seus dados.

2.3. Telefones móveis de Terceira Geração – Voz e Dados Digitais Evoluções: FMDA Substituída pela TDMA e CDMA TDMA GSM CDMAone (2G) CDMA2000 (3G) IMT-2000

2.3. Terceira Geração – Evoluções: 1a. Geração (Analógico) 2a. Geração (GSM - CDMA) 3a. Geração (IMT2000) Alta Velocidade Multimídia Voz e Dados (Banda Estreita) Voz

2.3. Terceira Geração – Evoluções: Acesso móvel e de alta velocidade à internet Entretenimento por demanda (filmes, música) Vídeo-conferência Compras móveis (m-commerce) Informações de viagens: congestionamentos, vôos, localização Cobertura Global (Global Roaming) Telefone Móvel => Terminal Móvel

2.3. Terceira Geração – Terminais conceituais

2.3. Terceira Geração – Evoluções: Aumento expressivo das taxas de transmissão e recepção dos terminais Desenvolvimento de padrões unificados para todo o mundo (worldwide) Segurança Bateria

2.3. Terceira Geração – Evoluções: Grande sonho – unir os terminais móvies de computação do mundo através de um único e mundial padrão de transmissão de rádio Extremamente difícil, tendo em vista as tecnologias diferentes já existentes no mercado (GSM, CDMAOne, etc)

2.3. Terceira Geração – Evoluções - IMT 2000: Conjunto de “recomendações” para provimento de um padrão para a 3G W-CDMA, CDMA2000, TD-CDMA/TD-SCDMA, DECT, UWC-136 Objetiva um framework para prover a compatibilidade e interoperabilidade entre os padrões existentes. A idéia por trás do IMT-2000 é que terminais usando padrões diferentes poderão mover-se de maneira transparente entre todas as redes, provendo assim a cobertura global (global roaming).

2.3. Terceira Geração – IMT 2000: Principais atributos da IMT-2000: -Alto grau de aspectos comuns de projeto em todo o mundo (high commonalitty) -Compatibilidade de serviços dentro do sistema e com a rede fixa -Alta qualidade -Terminais de pequeno porte com possibilidade de cobertura global (global roaming) -Capacidade de aplicações multimídia com vasta gama de serviços e terminais

2.3. Terceira Geração – Evoluções: Todos os padrões devem prover: Suporte a transmissões com circuito e com pacote a altas taxas de bits: 144 kbits/s em alta mobilidade 384 kbits/s em mobilidade de um pedestre 2 mbits/s parado Interoperabilidade e cobertura Taxação e perfis de usuários comuns Determinação da localização geográfica Suporte a serviços e capacidades multimídia

2.3. Terceira Geração – Evoluções: Os padrões: DECT Padrão utilizado apenas para curtas distâncias Faz parte de soluções 3G UWC-136 É um outro nome dado ao EDGE, considerada solução de 2,5G Três padrões provêem soluções 3G completas : W-CDMA, CDMA2000 e TD-CDMA/TD-SCDMA

2.3. Terceira Geração – Evoluções: Os padrões: W-CDMA Padrão em que se baseia o UMTS, sucessor do GSM que será utilizado pela Europa e Japão CDMA2000 Sucessor do CDMA one, principal concorrente do UMTS TD-CDMA/TD-SCDMA Padrões que utilizam tecnologia TDD (espectro impar) TD-SCDMA – padrão adotado na China

2.3. Terceira Geração – Evoluções: 2 G para 3 G:

2.3. Terceira Geração – Tecnologias de Transmissão de Dados: WAP: Wireless Application Protocol, padronizado pela WapForum Voltado para comunicação em redes W-Wan (Wireless Wide Area Network) Possibilita distribuição de informação da internet para dispositivos móveis

2.3. Terceira Geração – Tecnologias de Transmissão de Dados: GPRS: O GPRS (General Packet Radio Service) é um padrão da tecnologia GSM Voltado para comunicação em redes W-Wan (Wireless Wide Area Network) Pode ser utilizado em redes celulares GSM e TDMA Baseada na comutação por pacotes, com cobrança por dados trafegados

2.3. Terceira Geração – Tecnologias de Transmissão de Dados: GPRS: Permite velocidades de até 171Kbps Permite total integração com a internet: Serviços de navegador Ftp SSH Dentre outros...

2.3. Terceira Geração – Tecnologias de Transmissão de Dados: EDGE: O EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution) é uma evolução do padrão GMS Upgrade com melhor esquema de modulação Possibilita transferências de dados de até 385Kbps

2.3. Terceira Geração – Tecnologias de Transmissão de Dados: I-MOD: Criado pela operadora japonesa DoCoMo Serviço de informação por pacotes (não há comutação de circuito) Acesso simultâneo à informação pelos usuários Baixa velocidade (9,6Kbps) Conexão permanente Cobrança pela quantidade de dados trafegados

3. TV a Cabo 3.1. CATV 3.2. Internet por Cabo 3.3. Alocação do espectro 3.4. MODENS a Cabo 3.5. ADSL x Cabo

Camada física – TV a Cabo
3.1. CATV : Televisão de Antena Comunitária Concebida no final dos anos 40 Antena para captar sinais a distância acoplado a um amplificador que distribuía o sinal para um conjunto de residências via cabo coaxial Em 1974 lançado novo Home Box Office: Conteúdo de filmes Distribuído somente a cabo TV por assinatura no Brasil: NET SKY DIRECT TV

3.2. Internet por Cabo Crescimento de TV a cabo nas últimas décadas Sistema HFC ( Sistema Híbrido de Fibra ótica e Cabo Coaxial ) Operadoras de TV a cabo entram no ramo de provedor de acesso Internet de banda larga Questão da transmissão bidirecional e compartilhamento de um cabo por vários usuários. Para evitar degradação reduz-se o nível de compartilhamento do cabo ligando menos residências diretamente ao nó da fibra

3.3. Alocação do Espectro Frequência de dados UPSTREAM: 5 a 42 MHZ Frequência de dados DOWNSTREAM: 550 a 750 MHZ Frequência de TV DOWNSTREAM: 54 a 550 MHZ

3.4. MODENS a Cabo Padrão DOCSIS ( Especificação de Interfacede Serviços de Dados por Cabo ) Interface com computador ETH 10 M ou USB Estabelecem conexão com a estação Head End da operadora Disputa pelo canal UPSTREAM Alocação do canal DOWNSTREAM feita pelo Head End Solicita o endereço IP a provedora conectada a operadora Tráfego criptografado

3.5. ADSL x Cabo Par trançado no ADSL x Coaxial no Cabo Ambos usam fibra no Backbone Capacidade variável a depender da quantidade de usuários que estejam compartilhando Maior penetração do ADSL que o Cabo, devido a penetração da rede telefônica ADSL (ponto a ponto) mais seguro que o CABO ADSL oferece flexibilidade de escolha do provedor de acesso a Internet

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