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Alta velocidade e QoS Mobilidade e Cobertura Estão fora da corrida! 2
Backhaul SÃO NECESSÁRIAS NOVAS SOLUÇÕES PARA CONSEGUIR ATINGIR OS DÉBITOS BINÁRIOS NECESSÁRIOS AO AUMENTO DA PROCURA DE NOVOS SERVIÇOS DE TELECOMUNICAÇÕES Communication To the Edge Integration Device Solution 3
ACESSO POR CABO 6
As soluções que usam o par simétrico para suportar acesso digital são derivacões da tecnologia de lacete digital de assinante ou DSL (Digital Subcriber Loop). Um sistema ADSL consiste em modems ADSL colocados em ambas as extremidades do par simétrico, que modulam/desmodulam os canais de informação a transmitir. A técnica de modulação mais usada é a modulação multi-tom discreto ou DMT (discrete multitone). O VDSL divide-se em VDSL de longo alcance ( 1.5 km) e VDSL de curto alcance ( 0.3km). O VDSL usa como suporte físico a combinação de cabos de pares simétricos e fibra óptica pelo que constitui uma rede híbrida 7
A ideia base da DMT consiste em dividir a largura de banda operacional do ADSL em sub-canais de reduzida dimensão e em usar no centro de cada sub-canal uma sub-portadora diferente. Estas portadoras vão ser moduladas independentemente por diferentes sequências binária usando modulação QAM (quadratura amplitude modulation A constelação escolhida em cada sub-canal depende do valor da relação sinal-ruído em cada sub-canal. Quanto maior é S/N maior é a dimensão da constelação considerada e o débito binário obtido! 8
Alcance dos sistema ADSL Débito Binário [Mbit/s] Alcance [km] 2 4.100 8 2.500 12 1.300 24 1.000 O problema do ADSL é a limitação alcance/ débito binário! 9
O VDSL de longo alcance aparece associado às soluções em fibra FTTCab, enquanto o VDSL de curto alcance aparece associado às soluções FTTC/FTTB. O VDSL de longo alcance suporta um débito descendente máximo de 14.5 Mbit/s e um débito ascendente de cerca de 2 Mbit/s. Os débitos máximos para o VDSL de curto alcance são 58 Mbit/s e 6 Mbit/s.
As redes de distribuição de televisão por cabo CATV ( CAble TV) usam uma infraestrura de fibra óptica, para servirem células de 200 a 1000 utilizadores, seguida de uma rede em cabo coaxial Cabeça de Rede Amplificador de tronca com repartição Para o fornecimento de serviços interactivos, é necessário usar amplificadores bidireccionais e um protocolo da acesso múltiplo para evitar colisões entre os sinais de retorno enviados pelos diferentes utilizadores Fibra Óptica Nó de acesso óptico Repartidor coaxial Cabo coaxial Amplificador de linha Utilizador Utilizador A rede coaxial apresenta uma topologia em árvore 11
ONT no edifício CO- Central (Central Ofice) OLT- Terminal de Linha Óptico (Optical Line Terminal) Acoplador CWDM 1310 nm Voz+Dados 1 fibra ONU- Unidade de Rede Óptica (Optical Network Unit) 1490 nm Voz+Dados ONU MDU/MHU/MTU ONT- Terminal de Rede Óptica (Optical Line Unit) Video OLT co 1550 nm Video ONU DSL SDU Clusters de casas 13
GPON permite encapsular diversos tipos de serviços (Ethernet, ATM, telefonia analógica, SDH) As normas permitem várias opções de débitos binários, simétrico ou assimétrico, mas a indústria tem convertido para os 2.488 Gbit/s de downstream e 1.244 Gbit/s de upstream Video OLT Acoplador CWDM 1310 nm Voz+Dados 1490 nm Voz+Dados 1550 nm Video co 1 fibra 1244/ 2488 Gbit/s 155 a 2488 Mbit/s max 20km N<= 64 ONT no edifício ONU local MDU/MHU/MTU 14
A rede GPON - Gigabit Passive Optical Network apresenta uma topologia ponto-multiponto, formada por equipamentos OLT localizados nas centrais e equipamentos de rede de cliente ONT numa arquitectura FTTH. 15
O número de clientes máximo por porto GPON é de 64 O Downstream é transportado em 1490nm (TDM) e o Upstream em 1310nm (TDMA). Em 1550nm é transportado o Overlay RF com os canais analógicos de CATV 16
GPON As redes de Overlay RF são genericamente constituídas por uma Cabeça de Rede (HE) onde são agregados todos os conteúdos a transmitir e colocados num plano de frequências analógico entre 60 a 860 MHz A partir do HE é realizado o transporte dos conteúdos através de uma rede de fibra óptica até às centrais GPON Rede Óptica RF. O transporte é realizado numa fibra dedicada em 1550nm sendo misturado através de um Mux WDM na central GPON. OVERLAY RF HE RF Emissor EDFA Comutador EDFA GPON FTTH Emissor EDFA WDM ONT CO 1:64 RF 17
WIMAX ACESSO SEM FIOS WIFI 19
IEEE 802.16m (WiMAX) e LTE-Advanced Árvore do progresso da Tecnologia das comunicações sem fios
Global Information Multimedia Communication Village (GIMCV)
The Broadband Wireless Era VÁRIAS TECNOLOGIAS SEM FIOS CO-EXISTEM Personal Area Network Local Area Network Metropolitan Area Network Wide Area Network UWB & Bluetooth Wi-Fi WiMAX 3G & 4G
VÁRIAS TECNOLOGIAS SEM FIOS CO-EXISTEM Acesso e utilização da Informação a qualquer hora e qualquer lugar Comunicações sem problemas Acesso à informação em todos os dispositivos Sem Fios! Os sistemas sem fios ainda não conseguem atingir a qualidade e débito binário dos sistemas por cabo!
O Bluetooth é uma tecnologia que permite uma comunicação simples, rápida, segura e barata entre computadores, smartphones, telemóveis, teclados, ratos, impressoras e outros dispositivos utilizando ondas rádio Esta tecnologia apresenta a vantagem de não exigir linha de vista entre os equipamentos em comunicação e permite obter um débito binário de 1 Mbit/s e pode atingir os 3 Mbit/s 24
Existem três classes diferentes de Bluetooth, cada uma com potência e alcance diferentes: Classe 1: alcance de 100 metros / potência máxima de 100 mw. Classe 2: alcance de 10 metros / potência máxima de 2,5 mw. Classe 3: alcance de 1 metro / potência máxima de 1 mw. 25
O Bluetooth utiliza FH-CDMA (Frequency Hopping - Code- Division Multiple Access) de forma a diminuir interferências devido a outros sistemas. 26
OFDM-UWB 14 bandas e 6 grupos de bandas Cada banda tem 528 MHz ou 20% da frequência da portadora 53.3, 80, 106.7, 160, 200, 320, 400 e 480 Mbps por banda Códigos com saltos (hopping) entre 3 bandas e códigos sem hopping Impulse Radio (IR)-UWB Modulação do sinal UWB baseada em impulsos (PAM, PPM, fase, etc.) Em qualquer dos formatos, o alcance está restringido a poucos metros!!! 27
UWB é a única norma de sinal sem fios capaz de débitos de vários Gbit/s Equipamento completamente normalizado (e.g. televisores, transceivers de OFDM- UWB já disponíveis comercialmente) pode ser usado Um número elevado de utilizadores só pode ser servido usando fibra óptica 28
O Wi-Fi consiste num conjunto de especificações para redes locais sem fios (WLAN - Wireless Local Area Network), baseada no padrão IEEE 802.11 Com a tecnologia Wi-Fi, é possível implementar redes que ligam computadores e outros dispositivos compatíveis (telemóveis, impressoras, PDA s,etc.) que estejam próximos geograficamente IEEE 802.11a IEEE 802.11b IEEE 802.11g IEEE 802.11n 1999 1999 2003 2009 54 Mbit/s 11 Mbit/s 54Mbit/s 65 a 600 Mbit/s 5GHz 2.4GHz 2.4GHz 2.4GHz ou 5 GHz Wi-Fi* Wi-Fi* Hotspot
Cobertura até 50m indoor e 100m outdoor Redes Wi-Fi disponíveis Em hotéis, aeroportos, rodoviárias, centros comerciais, bares, restaurantes, escritórios, hospitais, escolas, universidades, etc., Oferecendo acesso à internet, muitas vezes de forma gratuita. Basta um portátil, smartphone ou outro dispositivo compatível com Wi-Fi.
O termo WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access/Interoperabilidade Mundial para Acesso de Microondas) foi criado por um grupo de indústrias conhecido como WiMAX Fórum cujo objectivo é promover a compatibilidade e interoperabilidade entre equipamentos baseados no padrão IEEE 802.16, que especifica uma interface sem fios para redes metropolitanas (WMAN).
Um sistema WiMax consiste em duas partes: Uma torre WiMax similar a uma torre de telemóvel, usada para emitir dados para os clientes. Conhecida como estação base. Um receptor WiMax CPE (Customer Premises Equipment). WiMAX Funcionando a velocidades mais altas que outras redes sem fios, a WiMax pode atingir uma taxa de transmissão na faixa dos 70 Mbits e distâncias de até 50 km, assim a WiMax abrange um número maior de utilizadores em relação à tecnologia Wi-Fi, ampliando a sua cobertura em áreas mais distantes. 32
Fases da Rede WiMAX Fixed Outdoor 802.16-2004 802.16e 1ª fase Metro Zone Mobile 802.16e Wi-Fi* Fixed Indoor Backhaul Enterprise Campus Piconet Wi-Fi* Hotspot Serviços no Acesso 2.5, 3.5, 5.8 GHz Lic& UnLic Rede de baixo custo Serviço Portátil Cell Data Overlay Network - 2006 Freq < 3.5GHz Licenciada Rede de médio/baixo custo Focado nos computadores portáteis Serviço Móvel Dense Cell Overlay Network Mobile Triple Play - 2007+ Freq < 2.5 GHz Licensiada Rede de médio custo Vários tipos de equipamentos portáteis
2006-2007: WiMAX Certified* Portable Broadband Wireless Access for Laptop Users 802.16 BACKHAU em linha de vista 802.16 802.16 802.16 PCI Ligação para portáteis 802.16 Rede de fibra óptica INTERNET BACKBONE
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GSM HSPA GPRS UMTS HSPA+ LTE Advanced EDGE LTE 1990 2000 2010 5G GIMCV? 2G 3G 4G GSM GPRS EDGE UMTS HSPA LTE Global System for Mobile Communications General Packet Radio Service Enhanced Data rates for GSM Evolution Universal Mobile Telecommunications System High Speed Packet Access Long Term Evolution 36
Permite ligações PtP bidirecionais sem fios por sinal óptico com débitos binários de 1.25 Gbit/s para distancias da ordem dos 6 km em linha de vista (LOS) sendo o débito máximo 2.5 Gbit/s. Utilizando multiplexagem no comprimento de onda (WDM) prevê-se que brevemente se chegue aos 10 Gbit/s 38
VANTAGENS: Nenhuma outra solução sem fios consegue atingir estes débitos binários tão elevados. Imune à interferência electromagnética Segurança da informação Fácil de restabelecer em caso de catástrofes Instalação fácil, económica e rápida Suporta múltiplos protocolos Não necessita de alocação de frequência DESVANTAGENS: É afectada por qualquer obstáculo que atravesse o feixe É afectada pelo nevoeiro Cintilação SOLUÇÃO: Utilização de feixes múltiplos! 39
O hardware disponível opera nos comprimentos de onda de 800 nm e 1550 nm (lasers, fotodetectores, etc) CENÁRIOS DE APLICAÇÃO: Ligação entre edifícios de uma empresa, universidades, etc Backhaul de redes celulares MANS Backup de ligações por fibra óptica (protecção) 40
Já existem ou estão a ser desenvolvidas novas versões das normas apresentadas para funcionarem em bandas de frequências mais elevadas. Porque as frequências em que funcionam os sistemas actuais não permitem suportar os débitos binários exigidos pelo aumento do tráfego de telecomunicações A banda das ondas milimétricas nomeadamente a região dos 60 GHz tem sido largamente investigada com vista a aplicações futuras 42
Solução que integra as PONS com os sistemas sem fios REDE METROPOLITANA EDGE ROUTER CO REDE ÓPTICA DE ACESSO PON Ring l i l k l n l w1 l w2
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plaurenc@ualg.pt 45