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MBA SERVIÇOS DE TELECOMUNICAÇÕES ESPECIALIZAÇÃO EM COMUNICAÇÕES MÓVEIS. SISTEMAS DE TRANSMISSÃO DIGITAL. Prof. José Raimundo Cristóvam Nascimento

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Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

MBA

SERVIÇOS DE

TELECOMUNICAÇÕES

ESPECIALIZAÇÃO EM COMUNICAÇÕES MÓVEIS

SISTEMAS DE TRANSMISSÃO DIGITAL


Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

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.


Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

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



Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

SINAIS

Ex: s(t)

t

Ex.: s(t)

t

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO

  • SINAL CONTÍNUO - pode assumir qualquer amplitude dentro de um certo intervalo possível.

  • SINAL DISCRETO - assume um número finito de amplitudes possíveis.


Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

SINAIS ANALÓGICOS

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO

  • 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.


Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

SINAIS DIGITAIS

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO

  • 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).


Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

ANALÓGICO OU DIGITAL

máquina

máquina

homem

máquina

A

D

Comunicação Digital

D

A

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO

  • Preferência humana:

    • Sinais contínuos.

    • Comunicação analógica (áudio/visual).

    • Lógica difusa (fuzzy).

  • Preferência tecnológica (equipamentos):

    • Sinais digitais.

    • Comunicação digital.

    • Lógica discreta binária.

      Solução atual


Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

ORIGEM DOS SINAIS DIGITAIS

CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO

  • 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.


  • Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    MÍDIA

    CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO

    • 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


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    TIPOS DE MÍDIA

    VOZ

    ÁUDIO

    VÍDEO

    DADOS

    FAX

    TEXTO

    CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    INTEGRAÇÃO DE REDES

    CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO

    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.


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    LARGURA DE BANDA

    CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO

    • 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?


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    AMOSTRAGEM

    V

    V

    V

    T

    T

    T

    Freqüência de

    Amostragem

    8 KHz

    Sinal de Voz

    Sinal Amostrado

    Sinal de voz de

    Faixa Limitada

    (300 Hz - 3400 Hz)

    Intervalo de

    Amostragem

    CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO

    Filtro

    Passa-Baixas

    Codificador

    Chave Eletrônica


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    QUANTIZAÇÃO

    V

    Sinal PAM original

    T

    V

    Sinal PAM quantizado

    4095

    Em

    Binário

    T

    0

    CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO

    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).

    CODIFICAÇÃO: Cada amostra após quantizada é codificada em n bits.


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    TAXA DE BIT

    FORMATO TAXA DE AMOSTRAGEM BW TAXA DE BIT(Kbps)

    Telefonia 8 KHz 3.1KHz64 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

    • É definido como o produto da taxa de amostragem x o número de bits utilizados no processo de (quantização/codificação).

    EXEMPLOS


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    IMAGENS PARADAS

    CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO

    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.


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    TEXTOS E GRÁFICOS

    CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO

    • 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.


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    GRÁFICOS E IMAGENS EM MOVIMENTO

    CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO

    • 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.


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    CODIFICAÇÃO (DE), COMPRESSÃO (DES)

    CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO

    • 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).


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    TAXAS DE BIT APÓS COMPRESSÃO

    CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO

    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


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    TENDÊNCIAS PARA DIGITALIZAÇÃO

    CONCEITOS DE 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.



    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    CONCEITO

    MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO

    Meio de transmissão

    Meio de transmissão

    Meio de transmissão

    Meio de transmissão


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    TÉCNICAS

    FDM

    TDM

    T

    T

    t

    t

    MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO

    • Todos os sinais usam a mesma faixa de freqüências.

    • Cada canal usa pequenos intervalos de tempo (time slot).

    • Cada canal usa uma faixa de freqüência.

    • O sinal está presente todo o tempo.


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    DEFINIÇÃO

    M

    U

    X

    M

    U

    X

    Canal 1

    Canal 1

    Meio de Transmissão

    n Canais Digitais

    Canal N

    Canal N

    MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO

    • É o processo que permite a transmissão simultânea de vários canais de informação por um único meio de transmissão.


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    ESTRUTURA

    MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO

    • 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”.


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    BANDA BÁSICA DE TRANSMISSÃO

    Rb1

    CPD

    Rb = Rb1 + Rb2 + Rb3

    Rb2

    MUX

    LAN

    Rb3

    PABX

    PORTA DE SAÍDA

    PORTAS DE ENTRADA

    MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO

    • 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.


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    BANDA BÁSICA DE RECEPÇÃO

    Rb1

    CPD

    Rb = Rb1 + Rb2 + Rb3

    Rb2

    MUX

    LAN

    Rb3

    PABX

    PORTA DE ENTRADA

    PORTAS DE SAÍDA

    MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO

    • 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.


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    PCM - PULSE CODE MODULATION

    P

    C

    M

    P

    C

    M

    Canal 1

    Canal 1

    Canal 2

    Canal 2

    Meio de Transmissão

    n Canais Digitais

    Canal N

    Canal N

    MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO

    • 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.


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    PCM - PARTE TRANSMISSORA

    Multiplexação

    Conversão A/D

    Transmissão

    Filtro

    300 à 3400 Hz

    Híbrida

    2/4 fios

    DIGITALIZAÇÃO / CODIFICAÇÃO

    Terminal

    de Linha

    1

    2

    DIGITALIZAÇÃO / CODIFICAÇÃO

    Chave

    Eletrônica

    Linha de

    Transmissão

    N

    DIGITALIZAÇÃO / CODIFICAÇÃO

    MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    PCM - PARTE RECEPTORA

    Demultiplexação

    Conversão D/A

    Recepção

    Chave

    Eletrônica

    Terminal

    de Linha

    1

    Decodi ficação

    2

    Linha de

    Transmissão

    Filtro

    Passa-Baixa

    N

    Decodi ficação

    Decodi ficação

    MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    PCM - SINAL DE LINHA

    • Sinal com 8 bits, binário NRZ (Non Return to Zero).

    1

    1

    1

    0

    0

    1

    0

    0

    0

    0

    1

    1

    • 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

    V

    MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    QUADRO DE TRANSMISSÃO - PCM 30

    MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO

    • 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.


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    ESTRUTURA DE QUADRO DE PULSOS - PCM 30

    0

    1

    2

    15

    16

    17

    31

    Canal para

    palavra de

    alinhamento

    do quadro e

    palavra de

    serviço

    Canal

    telefônico

    1

    Canal

    telefônico

    2

    . . .

    Canal

    telefônico

    15

    Canal de

    sinaliz.

    Canal

    telefônico

    16

    . . .

    Canal

    telefônico

    30

    Aprox.

    3,9 ms

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    32 x 8 bits = 256 bits

    125 ms

    MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO


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    SISTEMA DE TRANSMISSÃO - PCM 30

    MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO

    • 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.


  • Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    CAMINHO DA DIGITALIZAÇÃO NA TELEFONIA

    CL

    CTr

    IU

    CL

    CTr

    IU

    AL

    EL

    EIU

    EL

    AL

    CL

    CTr

    IU

    CL

    CTr

    IU

    AL

    EL

    EIU

    EL

    AL

    CL

    CTr

    IU

    CL

    CTr

    IU

    AL

    EL

    EIU

    EL

    AL

    CL

    CTr

    IU

    CL

    CTr

    IU

    AL

    EL

    EIU

    EL

    AL

    CL

    CTr

    IU

    CL

    CTr

    IU

    AL

    EL

    EIU

    EL

    AL

    MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO

    1ª Fase:

    Toda a rede analógica

    2 ª Fase: Digitalização dos entroncamentos locais

    3ª Fase:

    Digitalização das centrais

    4ª Fase: Digitalização dos entroncamentos interurbanos

    5ª Fase:

    Digitalização dos acessos


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    INTEGRAÇÃO BANDA BÁSICA MUX

    MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO

    • FDM.

    • TDM.

    • GERENCIADORES DE BANDA.

    • CELL-RELAY.

    • FRAME-RELAY.

    • ATM.

    • DCME.



    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    PLANO DE HIERARQUIA DIGITAL

    HIERARQUIA PDH E SDH

    • 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).


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    PDH - PADRÃO AMERICANO

    64 kbit/s

    T1

    1

    1ª ordem

    1544 kbit/s

    T2

    .

    .

    .

    1

    T3

    2 ª ordem

    6312 kbit/s

    24

    .

    .

    .

    T4

    1

    3 ª ordem

    44736 kbit/s

    4

    .

    .

    .

    1

    4 ª ordem

    274176 kbit/s

    7

    .

    .

    .

    6

    HIERARQUIA PDH E SDH


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    PDH - PADRÃO EUROPEU

    E1

    64 kbit/s

    1

    1ª ordem

    2048 kbit/s

    E2

    .

    .

    .

    1

    E3

    2 ª ordem

    8448 kbit/s

    32

    .

    .

    .

    E4

    1

    3 ª ordem

    34368 kbit/s

    4

    .

    .

    .

    1

    4 ª ordem

    139264 kbit/s

    4

    .

    .

    .

    4

    HIERARQUIA PDH E SDH


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    FORMAÇÃO - AGREGADO BÁSICO DIGITAL (1)

    1

    TDM

    ANALÓGICO

    PCM

    30

    VOZ

    .

    .

    .

    TDM

    DIGITAL

    PCM

    1

    30

    VOZ

    .

    .

    .

    PCM

    TDM

    DIGITAL

    PCM

    VOZ

    .

    .

    .

    PCM

    6

    22

    DADOS 64 kbit/s

    DADOS 64 kbit/s

    TDM

    DIGITAL

    RDSI ACESSO BÁSICO

    DADOS

    TDM DADOS

    FRACCIONAL

    ALTA VEL.

    TDM DADOS

    FRACCIONAL

    BAIXA VEL.

    DADOS

    FAX

    FAX DIGITAL

    DADOS

    TERM. DIGITAL

    RDSI ACESSO PRIMÁRIO

    E1

    2048 kbit/s

    TMUX

    SUPERGRUPO

    HIERARQUIA PDH E SDH


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    FORMAÇÃO - AGREGADO BÁSICO DIGITAL (2)

    TDM

    DIGITAL # 2

    E1

    1

    E1

    4

    TDM

    DIGITAL # 3

    E2

    1

    1

    TERMINAL

    DIGITAL

    E2

    4

    DADOS

    4

    TERMINAL

    DIGITAL

    TDM

    DIGITAL # 4

    1

    E3

    E2

    4

    E3

    8448 kbit/s

    DADOS

    E3

    34.368 kbit/s

    Compressão

    Compressão

    TV

    CONVENCIONAL

    Digitalização

    HDTV

    Compressão

    E4

    139.264 kbit/s

    HIERARQUIA PDH E SDH


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    PLANO DE HIERARQUIA DIGITAL

    Sistema

    1ª Ordem

    2ª Ordem

    3ª Ordem

    4ª Ordem

    5ª Ordem

    Sistema PCM de 24 Canais

    (DS1 ou T1)

    44.736 Mbps

    (672 Canais)

    274.176 Mbps

    (4032 Canais)

    1.544 Mbps

    (24 Canais)

    6.312 Mbps

    (96 Canais)

    397.200 Mbps

    (5760 Canais)

    32.064 Mbps

    (480 Canais)

    97.728 Mbps

    (1440 Canais)

    Sistema PCM de 30 Canais

    (E1)

    139.264 Mbps 565 Mbps

    (1920 Canais) 7680 canais)

    2.048 Mbps

    (30 Canais)

    34.368 Mbps

    (480 Canais)

    8.448 Mbps

    (120 Canais)

    HIERARQUIA PDH E SDH


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    SDH

    HIERARQUIA PDH E 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.


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    HIERARQUIA BÁSICA TDM - SDH

    STM-1

    155.520 kbit/s

    .

    .

    .

    STM-4

    622.080 kbit/s

    PDH

    1

    .

    .

    .

    STM-16

    2.488.320 kbit/s

    1

    4

    .

    .

    .

    4

    HIERARQUIA PDH E SDH


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    FORMAÇÃO DO STM1 A PARTIR DO PDH

    C11

    VC11

    TU11

    T1 1544 kbit/s

    x4

    VC12

    x3

    C12

    TU12

    x7

    VC3

    AU3

    E1 2048 kbit/s

    TUG2

    C2

    VC2

    x1

    x3

    TU2

    T2 6312 kbit/s

    x1

    STM1

    AUG

    x7

    x1

    T3 44736 kbit/s

    E3 34368 kbit/s

    C3

    VC4

    AU4

    VC3

    TU3

    TUG3

    C4

    E3 139264 kbit/s

    HIERARQUIA PDH E SDH



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    DEFINIÇÕES

    MODULAÇÕES DIGITAIS

    • 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.


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    TIPOS MAIS USADOS

    MODULAÇÕES DIGITAIS

    • 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.


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    CÁLCULO DA BANDA NECESSÁRIA

    MODULAÇÕES DIGITAIS

    • 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.



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    FDMA, TDMA E CDMA

    FDMA - Frequency Division Multiple Access

    TDMA - Time Division Multiple Access

    CDMA - Code Division Multiple Access

    ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃO

    • São métodos de acesso (procedimento pelo qual o assinante consegue entrar no sistema de comunicações).


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    MÚLTIPLO ACESSO

    ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃO

    • 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.


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    CARACTERÍSTICAS

    ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃO

    • 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.


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    VSAT - ACESSO MÚLTIPLO - CDMA

    Canal Outbound

    CÓDIGO n

    CÓDIGO 3

    CÓDIGO 2

    CÓDIGO 1

    F1

    F2

    Mini n

    Mini 3

    Estação Central

    (HUB ou MASTER)

    Mini 2

    Mini 1

    ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃO


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    VSAT - ACESSO TDM/TDMA

    Canal Outbound

    Canal Inbound

    F1

    F2

    F3

    Fn

    Sub-Rede n

    Estação Central

    (HUB ou MASTER)

    Sub-Rede 1

    Sub-Rede 2

    ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃO



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    MEIOS PARA TRANSFERÊNCIA DIGITAL

    • PARES METÁLICOS

    • CABOS COAXIAIS

    • FIBRAS ÓPTICAS

    • RÁDIO TERRESTRE

    • SATÉLITE

    • COMBINAÇÕES

    MEIOS DE TRANSMISSÃO


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    TRANSMISSÃO POR LINHA FÍSICA

    MEIOS DE TRANSMISSÃO

    • 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.


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    CABO DE PARES

    MEIOS DE TRANSMISSÃO

    • 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).


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    CABO COAXIAL

    MEIOS DE TRANSMISSÃO

    • 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


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    FIBRA ÓPTICA

    MEIOS DE TRANSMISSÃO

    • 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


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    SISTEMA ÓTICO

    EMISSOR ÓPTICO

    AMPLIFICADOR

    AMPLIFICADOR

    CODIFICADOR

    DE LINHA

    FORMATADOR

    DE PULSO

    REGENERADOR

    DECODIFICADOR

    DE LINHA

    RECEPTOR ÓPTICO

    REFORMATADOR

    DE PULSO

    AMPLIFICADOR

    AMPLIFICADOR

    MEIOS DE TRANSMISSÃO


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    OPTICALIZAÇÃO DAS REDES

    MEIOS DE TRANSMISSÃO

    • 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.


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    SATÉLITE DE COMUNICAÇÕES

    MEIOS DE TRANSMISSÃO

    • 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.


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    ENLACE SATÉLITE

    Lance de Descida

    (down-link)

    Lance de Subida

    (up-link)

    Segmento Espacial

    (fração de transponder)

    Segmento Terrestre

    (estações terrenas)

    Estação Terrena

    Estação Terrena

    MEIOS DE TRANSMISSÃO


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    ENLACE SATÉLITE BI-DIRECIONAL

    UP-LINK

    DOWN-LINK

    DOWN-LINK

    UP-LINK

    MEIOS DE TRANSMISSÃO


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    COMUNICAÇÃO VIA SATÉLITE

    Portadora de Subida

    fs

    RX

    TX

    Portadora de Descida

    fd

    Repetidora

    TX

    RX

    MEIOS DE TRANSMISSÃO

    • O satélite é uma repetidora em órbita.

    • Cada módulo de repetição é um transponder.


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    SATÉLITES COM N TRANSPONDERS

    TRANSPONDER

    1

    TRANSPONDER

    2

    TRANSPONDER

    N

    MEIOS DE TRANSMISSÃO

    Antena de Recepção

    Antena de Transmissão


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    DIAGRAMA EM BLOCOS - ESTAÇÃO TERRENA

    UP - LINK

    AMP.

    DE

    POTÊNCIA

    Rb

    CONVERSOR

    DE

    SUBIDA

    MODULADOR

    Banda Básica

    Digital

    DOWN - LINK

    Rb

    ABR

    CONVERSOR

    DE

    DESCIDA

    DEMOD.

    Banda Básica

    Digital

    MEIOS DE TRANSMISSÃO


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    SATÉLITES - CARACTERÍSTICAS

    MEIOS DE TRANSMISSÃO

    • “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.


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    SATÉLITES - CARACTERÍSTICAS

    MEIOS DE TRANSMISSÃO

    • 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.


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    CESSÃO DE SEGMENTO ESPACIAL

    MEIOS DE TRANSMISSÃO

    • 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).



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    WIRELESS - O QUE É

    COMUNICAÇÃO SEM FIO

    • 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.


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    WIRELESS - MOTIVAÇÃO PARA USO

    COMUNICAÇÃO SEM FIO

    • 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.


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    PROPAGAÇÃO DE ENERGIA

    COMUNICAÇÃO SEM 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


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    VANTAGENS DA COMUNICAÇÃO SEM FIO

    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.


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    PROBLEMAS DA COMUNICAÇÃO SEM FIO

    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.



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    HISTÓRICO

    COMUNICAÇÃO SEM FIO

    • 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).


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    HISTÓRICO DA COMUNICAÇÃO FIXA

    COMUNICAÇÃO SEM FIO

    • 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.


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    HISTÓRICO DA COMUNICAÇÃO MÓVEL

    COMUNICAÇÃO SEM FIO

    • 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.


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    EVOLUÇÃO DOS PARADIGMAS - 1a FASE

    COMUNICAÇÃO SEM FIO

    • 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.


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    EVOLUÇÃO DOS PARADIGMAS - 2a FASE

    COMUNICAÇÃO SEM FIO

    • 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


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    EVOLUÇÃO DOS PARADIGMAS - 3a FASE

    COMUNICAÇÃO SEM FIO

    • O desenvolvimento da tecnologia das radiocomunicações sugere a ampliação de suas aplicações para domínioscomplementares:

      • 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


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    EVOLUÇÃO DOS PARADIGMAS - 4a FASE

    COMUNICAÇÃO SEM FIO

    • 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


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    COMUNICAÇÃO SEM FIO x COM FIO

    COMUNICAÇÃO SEM 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.



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    CONCEITO DE LAST MILE (ÚLTIMA MILHA)

    ACESSO E BACKBONE

    • 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.


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    TECNOLOGIA PARA ACESSO

    ACESSO E BACKBONE

    • 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


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    ACESSO DIGITAL POR LINHA FÍSICA

    MODEM

    LINHA FÍSICA

    MODEM

    ACESSO E BACKBONE

    • 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.


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    ACESSO DIGITAIS RÁDIO - TECNOLOGIA

    Processamento

    de Sinal

    Antena

    Emissora

    Processamento

    de Informação

    Processamento

    de Informação

    Antena

    Receptora

    Processamento

    de Sinal

    ACESSO E BACKBONE

    • 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.


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    RÁDIO - FORMAS DE ACESSO

    ACESSO E BACKBONE

    • TERESTRE:

      • 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


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    RÁDIO - MEIOS

    ACESSO E BACKBONE

    • 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).


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    ABSORÇÃO DO CONCEITO DE MODEM

    ACESSO E BACKBONE

    • 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.


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    RÁDIO ACESSO - MODALIDADES

    ACESSO E BACKBONE

    • 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).


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    RÁDIO ACESSO - PONTO A PONTO

    ODU

    ODU

    IDU

    IDU

    ACESSO E BACKBONE

    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.


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    RÁDIO ACESSO - PONTO - MULTIPONTO

    TS

    TS

    TS

    TS

    MRB

    DS

    TS

    PSDN

    NS

    DS

    TS

    ACESSO E BACKBONE

    • 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.


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    RÁDIO ENLACES - CAMPOS DE APLICAÇÃO

    MODALIDADE TIPOS DE USUÁRIOS SERVIÇOS

    Apoio à construção

    da rede fixa

    • Entroncamento rádio

    • Sistema de rádio-acesso (*)

    COMUNICAÇÕES

    FIXAS

    • Difusão

      • Rádio difusão

      • Televisão

    • Celular Fixo (*)

    Público em geral

    • Serviço Móvel Convencional

      • Móvel Terrestre

      • Móvel Marítimo

      • Móvel Aeronáutico

    Primordialmente para

    uso em viaturas

    COMUNICAÇÕES

    MÓVEIS

    • Serviço de telefonia sem fio

    • Serviço de radio-troncalizado

    • Serviço de telefonia celular

      • Analógico

      • Digital

    Primordialmente para

    uso por pessoas

    físicas

    ACESSO E BACKBONE

    (*) Configuram o ambiente do WLL


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    EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS FIXOS

    ACESSO E BACKBONE

    • 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


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    PROBLEMÁTICA OPERACIONAL

    ACESSO E BACKBONE

    • 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.


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    DISPONIBILIDADE DE MEIOS RÁDIO

    ACESSO E BACKBONE

    • 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.


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    ACESSO À INTERNET - ALTERNATIVAS

    ACESSO E BACKBONE

    Quais as opções “sem fio” para acesso à Internet?

    • Rádio Terrestre em suas diversas formas.

    • “Wireless”.

    • MMDS.

    • Satélite.

    • Combinações.


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    ACESSO - TAXAS DE REFERÊNCIA

    ACESSO E BACKBONE

    TECNOLOGIA

    UPSTREAM

    DOWNSTREAM

    28,8 Kbps

    28,8 Kbps

    MODEM DE “LINHA”

    RDSI - FE

    128 Kbps

    128 Kbps

    VIA LINHA TELEFÔNICA

    30 Mbps

    MMDS

    ADSL

    1,5 ~ 6 Mbps

    16 ~ 800Kbps

    700Kbps ~ 10Mbps

    10 ~ 30 Mbps

    CABLE MODEM

    VIA LINHA TELEFÔNICA

    SATÉLITE

    1 ~ 45 Mbps



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    ENGENHARIA COM FENÔMENOS ABSTRATOS

    DESEMPENHO DE SISTEMAS

    • 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.


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    PROJETO DE SISTEMAS - CONCEITOS

    DESEMPENHO DE SISTEMAS

    • 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.


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    NECESSIDADES DOS CLIENTES

    DESEMPENHO DE SISTEMAS

    • 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.


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    EXPECTATIVA DO CLIENTE

    DESEMPENHO DE SISTEMAS

    • 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.


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    ALTERNATIVAS DE MERCADO

    DESEMPENHO DE SISTEMAS

    • 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.



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    FORMA DE AQUISIÇÃO E PRINCIPAIS FONTES

    TELEVISÃO

    AQUISIÇÃO

    • As variações de luminosidade são convertidas em sinal elétrico.

      CÂMERAS E SCANNERS

    • Principal componente: CCD.

    • Charge - Coupled Device.


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    SINAIS DE VÍDEO E COR

    TELEVISÃO

    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


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    VARREDURA E RESOLUÇÃO

    TELEVISÃO

    • 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


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    POR QUE DIGITAL?

    TELEVISÃO

    • 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.


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    FORMATOS E NOTAÇÃO A : B : C

    720 Pixels

    360 Pixels

    360Pixels

    Luminancia

    Croma

    Croma

    486

    486

    486

    (Y)

    (Cr)

    (Cb)

    Linhas

    Linhas

    Linhas

    "Picture Rate": 60 campos por segundo

    "Active Picture Bit-rate":

    8 bits (720+360+360) x 486 x 8 x 30 = 168Mbps

    TELEVISÃO

    Exemplo: 4:2:2

    • 4 amostras para Y.

    • 2 amostras para Cr.

    • 2 amostras para Cb.


    Mba servi os de telecomunica es especializa o em comunica es m veis

    FREQÜÊNCIA DE AMOSTRAGEM

    Amostras

    Amostragem

    Codificação

    Parâmetro

    Taxa de saida

    por linhas

    (freq)

    Luminância ( Y )

    858

    13,5MHz

    8-bit PCM

    108 Mbps

    Sinais

    diferença de cor

    429

    6,75MHz

    8-bit PCM

    54 Mbps

    Cr e Cb

    (cada)

    Taxa do sinal composto

    216 Mbps

    (não comprimido)

    TELEVISÃO

    • Altas Taxas de Bits:

      Necessidade de compressão.


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    REDUNDÂNCIA ESPACIAL

    TELEVISÃO

    • Área com pixels iguais.


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    REDUNDÂNCIA TEMPORAL

    TELEVISÃO

    • Toda ou parte da imagem repetida em quadros adjacentes.

    quadro 1

    quadro n

    quadro ( n + m)


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    TÉCNICAS DE COMPRESSÃO

    TELEVISÃO

    • Sub-amostragem (sub-sampling).


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    TÉCNICAS DE COMPRESSÃO

    TELEVISÃO

    • Quantização grosseira (coarse quantization):

      Redução dos tons de cinza.


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    TÉCNICAS DE COMPRESSÃO

    +

    codificador

    S

    entr.

    saida

    +

    -

    retardo

    S

    ( 1 pixel )

    +

    .

    .

    .

    .

    .

    .

    .

    .

    .

    sinal de entrada

    .

    .

    .

    .

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    .

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    sinal de saida

    .

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    .

    .

    .

    .

    .

    .

    .

    .

    .

    TELEVISÃO

    • Differential Pulse Code Modulation – DPCM:

      Codificação da diferença entre amostras.


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    TÉCNICAS DE COMPRESSÃO

    TELEVISÃO

    • Compressão entre quadros (Interframes).

    • Casamento de blocos (Block Matching).

    • Vetor movimento (Motion Vector).


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    TÉCNICAS DE COMPRESSÃO

    PROB

    ALGORITMO

    Huffman

    Normal

    SÍMBOLO

    OCORRÊNCIA

    S

    p

    =

    0,60

    0

    0

    00

    1

    1

    1,0

    S

    p

    =

    0,20

    0

    10

    01

    2

    2

    0,40

    1

    S

    p

    =

    0,15

    0

    110

    10

    3

    0,20

    3

    1

    S

    p

    =

    0,05

    1

    111

    11

    4

    4

    bits/simb

    bits/simb

    COMP

    L = p1.S1 + p2.S2 + p3.S3 + p4.S4

    1,6

    2

    MED

    TELEVISÃO

    • Codificação por entropia:

      • Codificação “Run-lenght”

      • Codificação de Huffman


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    TÉCNICAS DE COMPRESSÃO

    F

    F

    t

    f

    domínio do tempo

    domínio da freqüência

    domínio do tempo

    TELEVISÃO

    • Transformadas:

    • Domínio do tempo  Domínio da freqüência.

    • Objetivo:

      Descarte de coeficientes menos significativos.


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    TÉCNICAS DE COMPRESSÃO

    TRANSFORMADA DIRETA :

    p

    7

    7

    C (u) C (v)

    (2j + 1) u

    p

    S S

    (2k+ 1) v

    f (j,k)

    F (u,v ) =

    cos

    cos

    4

    16

    16

    J=0

    K=0

    1

    ONDE :

    C (u) , C (v ) =

    para

    u,v = 0

    2

    C (u) , C (v ) =

    1

    para

    u,v = 0

    TELEVISÃO

    • 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


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    TÉCNICAS DE COMPRESSÃO

    TELEVISÃO

    • DCT: Transformada direta.


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    TÉCNICAS DE COMPRESSÃO

    TELEVISÃO

    • DCT: Efeito dos coeficientes  bases da DCT.


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    TÉCNICAS DE COMPRESSÃO

    TELEVISÃO

    DCT

    • Tabela de Quantização.

    • Varredura em zig-zag.


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    TÉCNICAS DE COMPRESSÃO

    TELEVISÃO

    • Transmissão e Recepção.


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    PADRÃO JPEG

    TELEVISÃO

    JOINT PHOTOGRAPH EXPERT GROUP

    • Imagens estáticas  Compressão “intraframe”.

    • Técnicas : DCT, DPCM, Entropia.


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    PADRÃO H.261

    TELEVISÃO

    • Vídeo Conferência em RDSI.

    • Compressão intraframe  DCT.

    • Compressão interframe  Macrobloco.

    • Vetor movimento - “motion vector”.

    • Taxa de bits: px64kbps (p  1 a 30).

    MACROBLOCO


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    PADRÃO H.261

    TELEVISÃO

    • Compressão interframe.


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    PADRÃO H.261

    I

    P

    P

    P

    I

    P

    P

    P

    I

    TELEVISÃO

    • I-frames  compressão intraframe.

    • P-frames  compressão interframe.


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    PADRÃO MPEG

    TELEVISÃO

    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


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    PADRÃO MPEG  MPEG 1

    TELEVISÃO

    • 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).


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    PADRÃO MPEG  MPEG 2

    TELEVISÃO

    • Objetivo inicial:

      • 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


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    PADRÃO MPEG  MPEG 2

    ****

    B

    B

    P

    B

    B

    P

    B

    B

    P

    ****

    ****

    ****

    ****

    ****

    ORDEM NATURAL

    I

    B

    B

    P

    B

    B

    P

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    1

    ORDEM DE TRANSMISSÃO

    I

    P

    B

    B

    P

    B

    B

    4

    2

    3

    7

    5

    6

    1

    TELEVISÃO

    • 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


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    PADRÃO MPEG  MPEG 2

    Video Sequence

    ....

    ....

    Group of Picture

    Picture

    Slice

    Macroblock

    Block

    .....

    Y

    Cr

    Cb

    8x8 pixels

    TELEVISÃO

    • Hierarquia de dados:

    • Cada nível transporta um cabeçalho.


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    PADRÃO MPEG  MPEG 2

    CONTROLE DE TAXA

    ENTR.

    VLC

    -

    DCT

    QUANTZ

    BUFFER

    HUFFMAN

    QUANTZ

    INVERS

    IMAGEM PREDITA

    DCT

    MOVIM.

    +

    COMP.

    INVERS

    VETOR DE MOVIMENTO

    MOVIM.

    ESTIM.

    TELEVISÃO

    • Codificador:


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    PADRÃO MPEG  MPEG 2

    saída

    Decod.

    Quantz

    DCT

    +

    Buffer

    Demux

    Huffman

    invers.

    invers.

    Buffer do

    vetor movimento

    frame

    Decod.

    anterior

    Compens.

    Huffman

    Buffer do

    movim.

    frame

    posterior

    TELEVISÃO

    • Perfis e Níveis:

      • Ferramentas de compressão e taxa de bits

      • Notação  MP@ ML

    • Decodificador:


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    PADRÃO MPEG  MPEG 4

    TELEVISÃO

    • Objetivo inicial:

      • 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)


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    CONCLUSÃO

    TELEVISÃO

    • Principal aspecto:

      Padronização dos “codecs”.

    • O que utilizar:

      Custo x Aplicação.

    • Aplicações futuras:

      Video on Demand.

      Medicina.

      TV interativa.


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    REFERÊNCIAS

    BIBLIOGRAFIA

    • 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.


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    REFERÊNCIAS

    SITES DA INTERNET

    • www.liivrariacultura.com.br

    • www.artechhouse.com.br

    • www.phptr.com

    • www.amazon.com

    • www.itu.int