MATA59 – Redes de Computadores I

Rede de Computadores

MATA59 – Redes de Computadores I

Universidade Federal da Bahia

Instituto de Matemática

Departamento de Ciência da Computação


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Camada física – Sistemas de Transmissão

Sistemas de Transmissão:

1. Telefonia fixa

2. Telefonia móvel

3. TV a cabo


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1. Rede Pública de Telefonia Comutada• Redes concedidas pelo governo• RPTC ou PSTN (Public Switched Telephone Network)• Estrutura do sistema telefônico:

LoopLocal

LoopLocal

Estacão Final

Estação Interurbana

Estação IntermediáriasDe Comutação

Troncos Interurbanos

Troncos interurbanos de banda larga


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1. Rede Pública de Telefonia Comutada1.1. Loop Local : MODENS , ADSL, Redes sem fio

1.2. Multiplexação: FDM, DWDM, TDM

1.3. Comutação: Circuitos, Mensagens, Pacotes


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Camada física – Rede Pública Telefonia Comutada

1.1. Loop Local : MODENS

Rede da Operadora


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Camada física – Rede Pública Telefonia Comutada1.1. Loop Local : Modulação


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1.1. Loop Local : Modulação em amplitude


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1.1. Loop Local : Modulação em freqüência


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1.1. Loop Local : Modulação Multinível


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1.1. Loop Local : ADSL

Conversor

Rede da Operadora


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1.1. Loop Local : Redes sem fio - loops locais sem fio

Rede da Operadora


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1.2. Multiplexação : Divisão de um canal principal em vários secundários

A

DC

A

D

BC

B


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1.2. Multiplexação : FDM – Divisão de Freqüência


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1.2. Multiplexação : TDM – Divisão de Tempo


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


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Camada física – Rede Pública Telefonia Comutada1.2. Multiplexação : DWDM – Divisão do Comprimento da

Onda


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1.3. Comutação : De Circuitos


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1.3. Comutação : De Mensagens


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1.3. Comutação : De Pacotes – Circuito Virtual


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1.3. Comutação : De Pacotes - Datagrama


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1.3. Comutação : Comparação das técnicas


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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


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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.


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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).



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Estações Controladoras(Base Station Controller)

Executa o roteamento entre células, e faz a compressão

dos dados transmitidos.


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Células Transmissoras(Base Transceiver Station)

Executa a comunicação com ousuário final através de dois links

distintos (Downlink, Uplink).


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Usuário FinalConecta-se a rede através

de dispositivo como telefone móvel, Handheld ou Laptop.


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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


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2.1. Primeira Geração – Voz AnalógicaTecnologia 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


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• 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

Camada física – Rede de Telefonia Móvel2.1. Primeira Geração – Tecnologia FDMA –


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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


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2.2. Segunda Geração – Voz DigitalTecnologia 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.


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• 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

Camada física – Rede de Telefonia MóvelTecnologia TDMA:


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2.2. Segunda Geração – Tecnologia TDMASistemas 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)


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2.2. Segunda Geração – Voz DigitalTecnologia 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


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• 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.

Camada física – Rede de Telefonia MóvelTecnologia CDMA:


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• 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.

Spread Spectrum

Camada física – Rede de Telefonia MóvelTecnologia CDMA


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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


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1a. Geração (Analógico)

2a. Geração (GSM - CDMA)

3a. Geração (IMT2000)

Alta VelocidadeMultimídia

Voz e Dados(Banda Estreita)

Voz

1980 1990 2000 2010

Camada física – Rede de Telefonia Móvel2.3. Terceira Geração – Evoluções:


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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


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2.3. Terceira Geração – Terminais conceituais


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• Aumento expressivo das taxas de transmissão e recepção dos terminais

• Desenvolvimento de padrões unificados para todo o mundo (worldwide)

• Segurança

• Bateria


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• 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)


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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).


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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


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Camada física – Rede de Telefonia Móvel2.3. 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


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Camada física – Rede de Telefonia Móvel2.3. 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


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Camada física – Rede de Telefonia Móvel2.3. 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


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


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Camada física – Rede de Telefonia Móvel2.3. 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


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Camada física – Rede de Telefonia Móvel2.3. 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


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de Dados: GPRS:• Permite velocidades de até 171Kbps• Permite total integração com a internet:

– Serviços de navegador– E-mail– Ftp– SSH– Dentre outros...


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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


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Camada física – Rede de Telefonia Móvel2.3. 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


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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


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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


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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


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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


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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


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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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