Sistemas de Telecomunicações Guiados Licenciatura em Engenharia de Telecomunicações e Informática 3ºano, 1º Semestre, 2008/2009

Transcrição

1 Sistemas de Telecomunicações Guiados Licenciatura em Engenharia de Telecomunicações e Informática 3ºano, 1º Semestre, 2008/2009 Leccionada por: João Rebola joao.rebola@iscte.pt Gabinete: D616 Cacifo: 324 Telefone interno: Página da Cadeira: Horário de Dúvidas: Quartas-feiras às 17h30. Avaliação A nota final tem 2 componentes: - 80% máx{ 0,5xTeste1 + 0,5xTeste2; Exame } - 20% nota dos laboratórios Sistemas de Telecomunicações Guiados - ISCTE - Acetatos 1 1

2 Testes / Exame Nota mínima em cada teste: 8,0 valores Nota final mínima (para quem efectuar laboratórios): 8,0 valores Nota final mínima (sem laboratórios): 9,5 valores O 1º teste será um pouco depois do meio do semestre e o 2º será coincidente com o 1º exame, podendo o aluno optar por um dos esquemas de avaliação. Laboratórios Nota dos laboratórios vale 4 valores da nota final A inscrição e marcação dos laboratórios será realizada durante o semestre 4 sessões de laboratórios A entrega dos relatório é efectuada na própria sessão de laboratório Notas finais entre 8 e 9 valores não há orais As notas dos laboratórios do ano passado mantém-se para este ano O cálculo das notas finais é feito às décimas, sendo arrendondado no fim Sistemas de Telecomunicações Guiados - ISCTE - Acetatos 1 2

3 Programa 1. Introdução 2. Rede telefónica pública comutada 3. Técnicas de codificação de voz: PCM, modulação delta, PCM diferencial e LPC 4. Caracterização da transmissão de sinais 5. Meios de transmissão guiada: cabo coaxial e par simétrico 6. Transmissão por fibra óptica Material de estudo: bibliografia Folhas do Prof. João Pires (Um bloco sobre sistemas de telecomunicações) Folhas do Prof. Adolfo Cartaxo (Um bloco sobre transmissão em fibras ópticas). Govind Agrawal, Lightwave Technology Telecommunication Systems, 1ª ed., 2005, ISBN: Bruce Carlson, Janet Rutledge e Paul Crilly, Communications Systems, 4ª ed., 2002, McGraw-Hill, ISBN: Sistemas de Telecomunicações Guiados - ISCTE - Acetatos 1 3

4 O conceito: Sistemas de Telecomunicações Guiados As telecomunicações compreendem o conjunto dos meios técnicos - sistemas - apropriados para codificar, transportar e encaminhar tão fielmente quanto possível informação à distância. Fonte de informação: natureza analógica ou digital. Canal: complexo (e.g., comutação) e imperfeito (e.g. distorção). Sinais: transportados por ondas electromagnéticas (guiado / rádio). Critérios de qualidade de serviço: fidelidade, fiabilidade. Sistemas de Telecomunicações Guiados - ISCTE - Acetatos 1 4

5 O espectro electromagnético Designação Prop. Guiada Prop. Rádio Aplicação Ultravioleta 1 µm Visivel 800 nm Fibra óptica Feixes Laser Telefone, dados, vídeo Hz Infravermelho 2.55 µm Hz Comprimento de onda 1 cm 10 cm 1 m 10 m 100 m 1 Km 10 Km 100 Km Ondas milimétricas SHF (super high frequency) UHF (ultra high frequency) VHF (very high frequency) HF (high frequency) MF (medium frequency) LF (low frequency) VLF (very low frequency) Áudio Guia de onda Cabo coaxial Par simétrico Microondas Ondas curtas Ondas longas Satélite, Radar UHF TV telemóveis VHF TV e FM Rádio amador Difusão AM Cabos submarinos Rádio transoceanico Telefone e telégrafo 100 GHz 10 GHz 1 GHz 100 MHz 10 MHz 1 MHz 100 KHz 10 KHz 1 KHz Sistemas de Telecomunicações Guiados - ISCTE - Acetatos 1 5 Frequência

6 Evolução das Telecomunicações Invenção do telégrafo (Cooke e Wheastone) Invenção do código de Morse (Samuel Morse) º cabo submarino telegráfico transatlântico º cabo submarino telegráfico entre Lisboa e Brasil Invenção do telefone (Alexander Bell) Invenção do primeiro comutador automático (Strowger) Telegrafia sem fios (Marconi) ª ligação rádio transatlântica ª ligação rádio-telefónica transatlântica Teoria da Amostragem (Nyquist) Invenção do PCM (Reeves) Sistemas de Telecomunicações Guiados - ISCTE - Acetatos 1 6

7 Evolução das Telecomunicações (cont.) Invenção do transistor (Bell Laboratories) Primeiro cabo submarino telefónico (53 repetidores, 35 circuitos) Lançamento do primeiro satélite - Sputnik (Russo) Invenção do laser (light amplification by stimulated emission of radiation) Primeiro satélite geoestacionário (Intelsat1, 240 circuitos) Proposta de usar as fibras ópticas em telecomunicações (Kao e Hockman) Criação da primeira rede de comutação de pacotes (ARPANET) Primeira central de comutação digital (tecnologia TTL) 1980 Início da normalização do GSM Sistemas de Telecomunicações Guiados - ISCTE - Acetatos 1 7

8 Evolução das Telecomunicações (cont.) Satélite Intelsat V (12000 circuitos) 1985 Proposta da SONET (Bellcore) Primeiro cabo transatlântico digital em fibra óptica TAT 8 (40000 circuitos) 1990 Normalização do SDH (ITU-T) Primeira recomendação sobre RDIS de banda larga Cabo submarino óptico TAT 12/13 ( circuitos) Satélite Intelsat VIII ( circuitos) Cabo submarino óptico TAT 14/15 (40 Gbps, 10 7 circuitos) 2000 Sistemas de transmissão óptica com Gbit/s Sistemas de Telecomunicações Guiados - ISCTE - Acetatos 1 8

9 Transmissão Ramos das Telecomunicações Codificação e transporte da informação à distância. Comutação Encaminhamento da informação (pôr em contacto dois ou mais utilizadores quaisquer, de acordo com as suas ordens). Controlo e Gestão Garante que as redes de telecomunicações são máquinas dinâmicas, com elevado grau de fiabilidade. A sinalização constitui os meios pelos quais a gestão da rede actua sobre esta. Gestão Controlo - Resposta rápida a falhas fiabilidade - Configuração rápida dos elementos de rede - Realizado através da sinalização Sistemas de Telecomunicações Guiados - ISCTE - Acetatos 1 9

10 Equipamento básico de telecomunicações Vias Vias de de transmissão Suporte de de transmissão: pares pares simétricos, cabo cabo coaxial, fibra fibra óptica e feixes hertzianos Repetidores: amplificadores e regeneradores Equipamento terminal: telefone, computador Equipamento de de rede rede (nós) (nós) Equipamento de de comutação: comutadores digitais nas nas redes redes telefónicas (comutação de de circuitos); routers nas nas redes redes de de dados (comutação de de pacotes) Sistemas de de sinalização e gestão Servidores: dispositivos com com capacidade para para armazenar informação (servidores de de WWW e cabeças de de rede rede nas nas redes redes CATV) Sistemas de Telecomunicações Guiados - ISCTE - Acetatos 1 10

11 Alguns serviços e débitos binários Telefonia kb/s rede assin kb/s assin. rede Acesso Internet kb/s rede assin kb/s assin. rede Correio electrónico kb/s rede assin kb/s assin. rede Filmes a pedido kb/s rede assin. 9 kb/s assin. rede TV alta definição kb/s rede assin. - assin. rede Sistemas de Telecomunicações Guiados - ISCTE - Acetatos 1 11

12 Tipos de redes de Telecomunicações Rede telefónica pública comutada Redes de dados pública: WANs, MANs, LANs Rede digital com integração de serviços (RDIS) Voz, dados, imagem e video Redes de satélites TV, GPS (Global Positioning System) Redes híbridas fibra-coaxial (distribuição de TV por cabo) Redes para comunicações móveis (celulares) Sistemas de Telecomunicações Guiados - ISCTE - Acetatos 1 12

13 Estratificação em camadas Uma rede de telecomunicações pode dividir-se em camada de rede de transporte e camada de serviços os. Camada de rede de transporte proporciona caminhos à camada de de rede rede serviços Camada de rede de serviços consiste em em diferentes redes redes de de serviço, cada cada uma uma responsável por por um um certo certo tipo tipo de de serviço Rede telefónica Rede de dados Rede celular Rede de cabo Circuitos alugados Rede de Transporte Sistemas de Telecomunicações Guiados - ISCTE - Acetatos 1 13

14 Rede de transporte assegura uma transferência transparente e fiável da informação à distância e independente dos serviços garante funcionalidades como transmissão, multiplexagem, encaminhamento, protecção, supervisão, etc é constituída por diferentes elementos de rede ligados entre si segundo uma topologia física (normalmente em malha ou anel) e interagindo com o plano de gestão da rede Sistemas de Telecomunicações Guiados - ISCTE - Acetatos 1 14

15 Rede de transporte (2) A camada da rede de serviço é uma rede telefónica comutada cujos elementos de rede são centrais de comutação (CC) A rede de transporte é constituída por 5 ADM (multiplexadores de inserção/extracção), interligados por fibra óptica numa topologia em anel SDH SDH Synchronous digital hierarchy WDM Wavelength division multiplexing OTN OTN Optical Transport Network Sistemas de Telecomunicações Guiados - ISCTE - Acetatos 1 15

16 Hierarquização da rede As As redes redesde de telecomunicações são sãonormalmente segmentadas numa estrutura hierárquica com com três trêsníveis: núcleo ou oubackbone, metro e acesso abarca grandes distâncias e é usada para para transportar grandes quantidades de de tráfego concebida para para oferecer directamente conectividade a uma uma grande variedade de de utilizadores usa usa uma uma grande variedade de de tecnologias e protocolos que que dependem dos dos serviços proporcionados Sistemas de Telecomunicações Guiados - ISCTE - Acetatos 1 16

17 Normalização em Telecomunicações - Razões da sua existência - Devido ao carácter internacional das telecomunicações é fundamental a normalização, nomeadamente em: aspectos técnicos: definição da qualidade de serviço e dos parâmetros que a influenciam; especificação das interfaces, e.g. dos sinais usados na transmissão e sinalização. planificação geral da rede: estrutura da rede internacional, plano de transmissão, distribuição dos números telefónicos, etc. problemas de exploração e gestão: definição dos preços das chamadas internacionais, análise do tráfego, etc. A nível das redes nacionais a normalização é importante para garantir: Compatibilidade de equipamento entre os diferentes fabricantes Assegurar uma qualidade de serviço mínima a todos os utilizadores. Respeitar as convenções internacionais Sistemas de Telecomunicações Guiados - ISCTE - Acetatos 1 17

18 Normalização em Telecomunicações - Organismos - International Telecommunication Union (ITU) site: International Standards Organization (ISO) site: European Telecommunications Standards Institute (ETSI) site: Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) site: American National Standards Institute (ANSI) site: Internet Research/Engineering Task Force (IRTF / IETF) - IAB sites: e Sistemas de Telecomunicações Guiados - ISCTE - Acetatos 1 18