Tecnologias de Rede de Acesso e CORE 3º Ano / 1º Semestre 2017 lvilanculos@up.ac.mz Curso de Informática Docente: Luís Vilanculos 1
Plano Temático Introdução às Tecnologias de Rede de Acesso Core Network/ Nucleo de Rede Principais Tecnologias de Rede de Acesso Evolução do Acesso Digital Tecnologias e suas Arquiteturas Sinais Digitais e Sinais Analogicos Tipos de Dispositivos Instalados no Core Network Etc 2
Bibliografia básica Operations Research 1. A. Gumaste and Tony Antony, First Mile Access Networks and Enabling Technologies, Cisco Press, 2004. 2. Glen Kramer, Ethernet Passive Optical Networks, McGraw- Hill Communications Engineering, 2005. 3. Alex Gillespie, Access Networks: Technology and V5 Interfacing, Artech House Publishers, 1999. 4. S. Ovadia, Broadband Cable TV Access Networks: From Technologies to Applications, Prentice Hall, 2001. 5. Steven Shepard, Metro Area Networking, McGraw-Hill Networking Professional, 2003. 3
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Objectivos Operations Research Introdução às Tecnologias de Rede de Acesso O objetivo é apresentar as principais tecnologias utilizadas nas redes de acesso, descrevendo os princípios básicos de operação, as diferenças tecnológicas entre os padrões, as capacidades de transmissão, bem como as vantagens/desvantagens e limitações de cada uma delas. O que é uma rede de acesso(access Network)? Uma rede de comunicação pode ser dividida em duas partes principais, o acesso (access network) e o núcleo (core network). 5
Introdução às Tecnologias de Rede de Acesso Denominamos de rede de acesso a rede física que conecta o usuário (assinante) ao seu provedor de serviço imediato (operadora de telecomunicações). Em geral, as redes de acesso também são denominadas na literatura como redes de última milha (Last Mile Network LMN). O que é uma rede de Núcleo (Core Network)? É a parte central de uma rede de telecomunicações que fornece vários serviços aos clientes que estão conectados pela rede de acesso. Uma das principais funções é encaminhar chamadas telefônicas através da PSTN. 6
Principais Tecnologias de Rede de Acesso? Podemos subdividir as tecnologias de acesso em duas categorias, dependendo do tipo de meio físico utilizado para a comunicação: as que utilizam meios guiados (par trançado/cabo coaxial/fibra ótica) e as que utilizam meios não guiados (transmissão sem fio) para a comunicação. Meios guiados podemos citar: Os padrões xdsl, o cable modem, Fibra Meios não guiados podemos citar: Os padrões WiFi, WiMAX e Celulares. 7
Principais Tecnologias de Rede de Acesso? A taxa máxima de transmissão depende de cada tecnologia ou padrão empregado na rede de acesso. É importante ressaltar que os limites teóricos máximos são impostos pelas características do meio físico (canal de comunicação). Em síntese, a capacidade de transmissão depende da largura de banda e da potência de transmissão utilizada por um dado sistema 8
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Principais Tecnologias de Rede de Acesso? Podemos citar como exemplo os servidores Web que hospedam páginas com recursos elaborados de áudio e vídeo, serviços de Voz sobre IP (VoIP), servidores de vídeo sob demanda (VoD) e a transmissão de sinais de TV (IPTV). Isso exige uma maior taxa de transmissão na rede de acesso do usuário, de maneira que estes serviços/aplicações possam ser oferecidos com qualidade apropriada. Nos últimos anos, os diferentes serviços de acesso disponibilizados pelas operadoras de telecomunicações e de TV a cabo sofreram uma evolução significativa em termos de taxa de transmissão. 10
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Modems Analógicos Operations Research Para entender a história do modem (modem = moduladordemodulador), é necessário conhecer o que veio antes, quais foram os primeiros métodos de transmissão de dados á longa distancia. O código Morse foi o primeiro método que permitiu a comunicação codificada de longa distancia. Com a invenção do telefone, foi possível transmitir a voz por meio de linhas metálicas. Este foi o inicio da transferência de dados. O próximo passo foi a invenção do Fax, em 1843. Após muita evolução, foi inventado o Fax-modem, em 1950. 12
Modems Analógicos Operations Research O modem é um aparelho utilizado para trocar informações entre computadores, utilizando-se de linhas telefônicas. Os computadores trabalham com dados binários (sequências de zero e um), já o modem, com dados analógicos (em forma de onda eletromagnética). 13
Modems Analógicos Operations Research Principio de Funcionamento Os primeiros modems analógicos eram externos. Ligados através das interfaces paralelas, onde a velocidade de transmissão era de 300 bps (bits por segundo). O modem pega o dado binário do computador converte estes dados em sinais analógicos, os quais são transmitidos pela linha telefônica. Chegando ao destino (outro modem) os sinais analógicos são convertidos novamente em dados binários, para serem interpretados pelo computador. 14
Cont O que acontece quando fazemos upload de um arquivo em qualquer site: A imagem é um agrupamento de dados binários que formam as cores. Estes dados são enviados para o modem O modem recebe os dados da imagem e transforma em dados analógicos. Os dados são enviados para o servidor da empresa onde esta sendo feito o upload. Os dados são convertidos novamente em dados binários e a imagem é salva nos HD s da empresa. 15
Integrated Services Digital Network (ISDN) / Rede Digital de Serviços Integrados (RDSI) É um conjunto de padrões de comunicação para transmissão digital simultânea de voz, vídeo, dados e outros serviços de rede sobre os circuitos tradicionais da rede pública de telefonia comutada. 16
Integrated Services Digital Network (ISDN) / Rede Digital de Serviços Integrados (RDSI) Há dois tipos de acesso baseados em RDSI: BRI (Basic Rate Interface) e PRI (Primary Rate Interface). BRI (Basic Rate Interface) É destinado aos usuários domésticos e de pequenas empresas. Possibilita a ligação de vários equipamentos terminais colocando em disposição dois canais. É possível conectar 8 equipamentos ao ISDN mais somente dois poderão utilizar a tecnologia ao mesmo tempo. 17
Integrated Services Digital Network (ISDN) / Rede Digital de Serviços Integrados (RDSI) PRI (Primary Rate Interface). Permite a utilização de, no máximo, 30 canais, com taxa de transmissão de 2048 kbits. O acesso primário possibilita a comunicação simultânea em 30 equipamentos. É distinado a empresas de porte médio e grande e a provedores de acesso à internet 18
Integrated Services Digital Network (ISDN) / Rede Digital de Serviços Integrados (RDSI) Vantagens Maior imunidade ao ruído e à distorção. Integração de sistemas. Maior segurança e privacidade. Percorrem maior distâncias. Mais rápido. 19
Integrated Services Digital Network (ISDN) / Rede Digital de Serviços Integrados (RDSI) Desvantagens A desvantagem das linhas ISDN é que é muito dispendioso do que o outro sistema telefônico típico. ISDN exige dispositivos digitais especializados. 20
Digital Subscriber Line Nome dado à família das tecnologias que utilizam a rede de cobre da infraestrutura telefônica, mas que garantem elevada capacidade de transmissão de dados. Há várias tecnologias da família DSL, que são conhecidas normalmente por xdsl. Cada tipo de tecnologia DSL tem um conjunto de características únicas em termos de desempenho, distância máxima, frequência de transmissão e custo. 21
Digital Subscriber Line As principais tecnologias DSL sobre um par de cobres são: Asymetric DSL (ADSL): Tem velocidades de transmissão diferentes para "upload" e "download" (o que a torna indicada, sobretudo para acesso à Internet) e que vão de 1 a 8 megabits por segundo, respectivamente, numa distância máxima de 4 km. Symetric DSL (SDSL) e High data rate DSL (HDSL): Usados para linhas de 2 Mbits. 22
Digital Subscriber Line Very high data rate DSL (VDSL): Usado para linhas de alta capacidade e serviços de banda larga. G.Lite: Também conhecido por "ADSL Universal". Um sistema baseado em ADSL que não necessita de filtro (Splitter) nas instalações do cliente, simplificando a instalação dos modems e permitindo débitos binários de 385/500 quilobits/segundo no sentido ascendente e 1500 kbps no sentido descendente e cobrindo distâncias que podem ir até 6 km. 23
Digital Subscriber Line Vantagens: Operations Research Alta largura de banda Segurança: Ao contrário dos modems a cabo, cada assinante pode ser configurado para que não fique na mesma rede Fornece a capacidade de falar ao telefone enquanto navega na Internet Usar infra-estrutura existente (a rede telefônica básica) 24
Digital Subscriber Line Desvantagens: Operations Research Uma conexão DSL funciona melhor quando você está perto da central telefônica em sua localização. A conexão é mais rápida para baixar (receber dados) do que para enviar informações. Este serviço não está disponível em todos os locais 25
Fiber To The x (FTTx) + VDSL FTTx, ou Fiber to the x é um termo genérico para uma arquitetura de rede de banda larga através de fibra óptica para substituir por completo ou parte do lance local de cabeamento metálico ou coaxial habitualmente utilizado para telecomunicações. Caracteristicas: Uma rede híbrida, utiliza simultaneamente Fibra óptica e Cabos Metálicos. Usada tanto para TV analógica, TV digital de alta definição como para aceder a internet em alta velocidade. É uma rede com taxa de transmissão compartilhada e não dedicada como no caso da ADSL. 26
Fiber To The x (FTTx) + VDSL Possui taxa de transmissão de até 38Mbps por canal utilizado. Utilizando vários canais e podem ser utilizados em conjunto atigindo taxas de transmissão elevadas como 1Gbps. Arquiteturas Uma rede FTTx pode apresentar as seguintes Arquiteturas: Fiber to the node (FTTN) Fiber to the curb (FTTC) Fiber to the home (FTTH) Fiber to the building (FTTB) e Fiber to the desktop (FTTD) 27
Fiber To The x (FTTx) Operations Research Vantagens de uso de FTTx Economia de energia; Redução de consumo de PVC e cobre; Não gera e não é afetado por EMI (interferência eletromagnética); Conexões mais estáveis, uma vez que a fibra óptica transmite os dados com mais precisão e menos perda durante o percurso. 28
Fibra Optica (FTTH) Uma rede FTTH é uma rede de acesso baseada em fibra que conecta uma grande quantidade de usuários finais (residências, prédios, ERBs,...) a um ponto central, conhecido como nó de acesso ou ponto de presença (POP) da operadora. 29
Fibra Optica (FTTH) As redes FTTH oferecem velocidades de até 100 Mbps. Com o uso crescente da banda larga e a demanda por velocidades maiores aumentaram os investimentos em redes FTTH em todo o mundo. 30
Fibra Optica (FTTH) Características Operations Research Hoje existem vários tipos de comunicações espalhadas pelo mundo, e para atendê-las a fibra ótica possui dois tipos principais de cabo: Monomodo e Multimodo. O tipo Monomodo é usado para sinais de grandes distâncias, possui um manuseio difícil e exige muita técnica, além do seu custo elevado. Utilizado para comunicações com redes locais, O sistema Multimodo tem diâmetro maior e assim, é possível transitar mais de um sinal através de lasers e LEDs. 31
Fibra Optica (FTTH) Vantagens Operations Research Dimensões Reduzidas. Capacidade para transportar grandes quantidades de informação. Imunidade às interferências electromagnéticas. Matéria-prima muito abundante. Segurança no sinal. 32
Fibra Optica (FTTH) Desvantagens Operations Research Custo elevado. Fragilidade. Dificuldade de conexões das fibras óticas. Falta de padronização dos componentes ópticos. 33
Tipos de Meios Físicos 34
Tipos de Meios Físicos, cont A fotografia ilustra diferentes meios físicos usados nas redes de acesso, que podemos observar facilmente nos postes de distribuição de energia elétrica. As operadoras de telecomunicações alugam a infraestrutura das operadoras de energia para implantar o cabeamento da sua rede de serviços. Os serviços de comunicação surgiram com a implantação da rede telefônica. No princípio a rede de telefonia era um sistema totalmente analógico, que foi concebido com o objetivo de transmissão de sinais de voz (áudio). 35
Tipos de Meios Físicos, cont Com a evolução da eletrônica digital e dos sistemas digitais, esta rede foi transformada posteriormente em um sistema de comunicação digital. A rede telefônica é uma rede comutada por circuito, pois para cada chamada telefônica é estabelecido um caminho dedicado (canal de comunicação dedicado) entre os dois usuários. Este tipo de rede é denominada de rede determinística. Em contraste, as redes de comunicação de dados tradicionais, como por exemplo a Internet, são redes que operam com comutação por pacotes. Não é estabelecido um caminho dedicado entre origem e destino. Os pacotes dos diferentes usuários compartilham o meio de transmissão. Neste caso temos uma rede denominada rede estatística. 36
Concepção da Rede telefónica Características da voz Humana Sensibilidade do ouvido humano: 20Hz à 20kHz A voz humana é um sinal analógico que possui espectro de aproximadamente 100Hz à 12 khz Para utilização em telefonia limitamos a voz numa faixa de frequências até 4kHz 37