1.264 Aula 21. Redes de Dados Tecnologia de Rede de Telecomunicações: Fibra, Microondas, satélite

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1 1.264 Aula 21 Redes de Dados Tecnologia de Rede de Telecomunicações: Fibra, Microondas, satélite

2 Tecnologia de Rede Abrangemos apenas os componentes básicos de transmissão, comutação / encaminhamento e planta física. Os próximos componentes a que daremos cobertura são: Redes de longo alcance (camadas 1-2) Redes de áreas locais (camadas 1-2) Protocolos de nível mais altos (TCP/IP nas camadas 3-4) Interconexão das redes locais e de longo alcance, principalmente por roteadores (dispositivo de 3 camadas) Redes de longo alcance (alternativas de camada 3, trabalhando internamente com o TCP/IP) O TCP/IP funciona como protocolo dominante em praticamente todas essas tecnologias Radicalmente diferente de 5 anos atrás, quando havia muitos protocolos em uso.

3 Fibras Ópticas Operação comum de fibra óptica em troncos de telecomunicação: OC-48 a OC-192 (2,5 a 10 GB/seg) em um só par de fibras Separa recebe e transmite caminhos (sem circuitos) Circuitos de a Kb/seg para voz ou dados Os maiores circuitos para clientes individuais são o OC-1 (T-3) ou 500 Mb/seg Os custos estão entre US$ /mês em todo o país e dropping Sistemas de Âmbito Nacional: Normalmente em feixes de 48 fibras com uma rede de mais de milhas de extensão. Existem diversas destas e outras mais sendo construídas Repetidores a cada 2-50 milhas, localizados somente em estruturas de telecomunicação Encaminhamento diverso, um problema para a confiabilidade (principalmente cortes nas fibras) Direitos limitados de trânsito; portadores múltiplos comumente sofrendo a mesma interrupção. A fibra é mais rápida do que o cabo coaxial de cobre ou outros equipamentos eletrônicos devido a suas propriedades físicas fundamentais. É possível haver muitos bósons (fótons) no mesmo lugar ao mesmo tempo É possível haver apenas um méson (pares de quarks, tais como elétrons) em um mesmo lugar ao mesmo tempo.

4 Sistema Típico de Fibra Óptica S Comutador de proteção MUX Multiplexador R Regenerador Lasers utilizados em fibras para grande largura de banda, LEDs com pequena largura de banda Fibras ópticas monomodo utilizadas para grande largura de banda: 10 microns de diâmetro Baixa atenuação (poucos repetidores), 100x a largura de banda Fibras ópticas multimodo utilizadas para pequena largura de banda: 62 microns de diâmetro Multiplexador de divisão de onda: múltiplas cores para aumentar a capacidade

5 Aplicações das Fibras Ópticas Especificações escritas da seguinte maneira, Mhz-Km É possível haver 300Mhz para 10 Kms de fibra óptica, ou 300MHz pode suportar 3Gb/seg, ou OC-48 30MHz para 100 Kms de fibra óptica 30MHz pode suportar OC-3 Aplicações do anel local T-3 não pode ser transmitido através do cobre (T-1 pode), portanto deve-se usar a fibra óptica nos casos onde é necessária a utilização do T-3 Necessário multiplexar muitos domicílios para tornar a fibra óptica eficaz Fibra escura: fibra inteiramente controlada pelo usuário, não pelo provedor de telecomunicação Os provedores se recusam a oferecer a fibra escura; podem somente usá-la em campo ou no local O FDDI requer fibra escura (próxima preleção) mas é muito eficaz se puder ser usado A Fibra Óptica é transparente para computadores e outros equipamentos de rede

6 Sistemas de Microondas O sistema de microondas analógico era a tecnologia de circuitos de longo alcance dominante nos anos 80 A microonda digital é uma tecnologia recente: Modem digital (essencialmente o mesmo usado em seu PC: PPP, codificação em treliça) Unidade Rf (Radiodifisão/recepção) e Antena A microonda é uma linha de visada e apresenta perdas: Perda em espaço aberto por viajar pela atmosfera (muito alto) Perda atmosférica: ar, partículas, densidade da água Reflexões da água, névoa, causando múltiplos caminhos Difração do terreno (construções, montanhas) Atenuação devida à chuva As microondas se comportam essencialmente como a luz e pode ser focada com precisão Pode-se fazer uso de quadros repetidores para desviar de obstáculos

7 Aplicações de Sistemas de Microondas Circuitos privados quando o portador comum é muito caro LEC de desvio para acessar o IEC, ou configurações para campo As microondas agora possuem 99,99% de disponibilidade Uma hora por ano de indisponibilidade, normalmente em pequenos intervalos A taxa de erro do Bit é de 10^6, contra 10^12 da fibra óptica A largura de banda é de 1 a 3 circuitos T-3 Interface padrão com o PBX As antenas medem 61cm para curto alcance e 30,5m para serviços de satélite As antenas e os repetidores devem ser colocados no telhado; as torres são impraticáveis

8 Comunicações por Satélite A fibra óptica domina os sistemas por satélites exceto para: Lugares onde a fibra óptica não chega (áreas remotas, oceanos) para voz, dados Radiodifusão (vídeo) Usuários de celulares (caminhões, navios, pagers) Posicionamento global (GPS) Pequena largura de banda (tais como terminais POS) em uma vasta área Circuitos muito compridos (custo-benefício em relação à fibra óptica) Desvantagens do Satélite Até ¼ de segundo de atraso entre a terra e o satélite, e ainda maior em caso de saltos múltiplos Menor confiabilidade, pequena largura de banda

9 Aplicações do Satélite INMARSAT: Transporte de links de dados, também usado ocasionalmente em áreas remotas em terra Satélite de radiodifusão direta (DBS) 200 canais, compressão proprietária de sinais de vídeo digital O sinal padrão de TV é de 90 Mb/seg; a compressão padrão é para 45 Mb/s Tentativa de fornecer serviço ISP em canais não utilizados Chamadas internacionais, via satélite, a partir de aeronaves As aeronaves domésticas usam os serviços das estações de terra VSAT (terminal de abertura muito pequena) usado para aplicações em pequena largura de banda (9,6-56Kbps) Ponto de venda do Kmart por exemplo Pratos grandes e feios (BUDs), normalmente com 2 metros de diâmetro Sistema de Posicionamento Global (GPS), detecção remota

10 Telefonia Móvel (Celular) Damos cobertura à tecnologia dos EUA e sua prática (O GSM Europeu descende desta) canais em banda padrão de celular Banda A usada por portadoras através de fios (LECs) Banda B usada por portadoras sem fio (novas concorrentes) Ambas, telefonia analógica e digital em uso O telefone pode operar em qualquer desses 832 canais Os telefones com modo duplo podem operar tanto em digital quanto em analógico Os comutadores celulares são chamados Postos de Comutação de Telefones Celulares, ou MTSOs Funciona como um comutador padrão, além de realizar transferência entre células

11 Reutilização de freqüência em telefonia celular

12 Reutilização da Freqüência, continuação O padrão simples é raramente mantido devido à topografia, demanda, construções, água Repetir esse padrão para n canais por célula Pode conseguir um máximo razoável de 70 canais por célula para uma portadora (A ou B) Máximo absoluto de 128 canais por célula A atribuição do canal representa um importante problema de otimização O modelo integrado de programação, GIS (DTM, DLG), engenharia de rádio,... Pode setorizar em até 3120 setores de nível em uma célula Diagnosticar problemas com celulares também é um problema importante Usar o GIS, analisar a rede para combinar os relatórios de problemas com os dados da torre

13 Tecnologia celular analógica As Transferências ocorrem com base na potência do sinal, decidido pelo MTSO As transferência levam em torno de 0,2 segundo: bom para voz mas não para dados Torres de celulares conectadas ao MTSO via dados em pacotes (X.25 ou IP) Troncos de T-1 de rádio, usados em lugar de fibra óptica como seria mais razoável Principais problemas para a montagem das torres: disfarçadas de árvores, cactos,... Radiodifusão da mensagem através de todas as células para chamadas a uma unidade celular ESN e ID enviadas claramente em celular analógico: Principais problemas de fraudes: clonagem, roubo, tumblers Respostas: impressões de sinais, cobrança e análise em tempo real Os telefones digitais possuem criptografia (mas o GSM estava quebrado: o bogus 56 é superior!) O deslocamento usa o SS7: telefone caro e propenso a fraude nos EUA A penetração do celular nos EUA é equivalente a 1/3 da Europa

14 Tecnologia de Celular Digital Celular analógico: FDMA (acesso múltiplo de divisão de freqüência) Celular digital: TDMA (acesso múltiplo de divisão de tempo) ou CDMA (acesso múltiplo de divisão de código) A proponente do CDMA é a Qualcomm; e do TDMA é a AT&T Os dois são incompatíveis, ambos são padronizados O sistema CDMA também conhecido como freqüência de saltos, transporta dados e efetua transferências em tempo 0 TDMA não transporta dados Pager Numérico ou alfanumérico (interfaces padrão de IP múltiplo para pager) Em sua maioria terrestre, alguns com base em satélites Celular E-911 e localização possível, mandatado em alguns casos

15 Serviços de Comunicação pessoal (PCS) O PCS nos EUA permite até 7 competidores em cada SMSA É realizado um leilão de espectro, modelos similares prováveis em qualquer outro lugar LECs, IECs, ALTs, e não-portadoras possuem licenças GSM europeu (TDMA) usado pela Sprint PCS, primeira a implementar PCS Global: economicamente mal sucedido até agora Motorola Iridium e competidores múltiplos US$3/minuto de custo inicial mas com serviço universal Baixa órbita planetária, o que requer muitos satélites ( ) para manter o atraso reduzido.

16 Dados em Celular Modems comuns não funcionam Excesso de ruído Sem tom de discagem no início da conexão Modems de celular para arquivos longos Conexão comutada em circuito, custo mínimo elevado Dados por Pacote Digital Celular (CDPD) usa pacotes de verdade Bom para mensagens curtas (polícia, táxi, alguns sensores remotos) TCP/IP variante a 19,2 Kbps O principal uso esperado era o transporte, mas não está acontecendo Radio móvel especializado (SMR) para competir com o CDPD Os usuários de celulares atualmente seguem estratégias variadas; Pagers alfanuméricos (com base em terra; nacional / satélites são caros) Modems de celulares para conexões mais longas CDPD ou SMR quando disponível para transferências curtas de dados Satélite em áreas rurais PCS (GSM) modems para internacional