c k Telecomunicações Ltda. Sexta parte Clovis Almeida
Principais tipos de satélite - SERVIÇOS METEOROLÓGICOS - SERVIÇOS DE RADIODETERMINAÇÃO - BROADCASTING (T.V.,ÁUDIO E DADOS) - SERVIÇOS MÓVEIS (VOZ, DADOS E TELEX) - SERVIÇOS FIXOS (VOZ, DADOS, VÍDEO CONFERÊNCIA,ETC.) - SERVIÇOS MILITARES - SERVIÇOS CIENTÍFICOS
Principais tipos de satélite Os satélite meteorológicos foram dos primeiros a serem lançados, dada a importância de acompanhar as trajetórias de massas quentes e frias, assim como realizar medições atmosféricas. São satélite de baixa órbita, o que permite fazer medições praticamente em todo o globo terrestre. Satélite para radio-determinação possibilitam localizar um ponto qualquer na superfície da terra com grande precisão. Os satélite para radiodifusão de áudio e vídeo proporcionam o serviço DTH, já bastante difundido em nossa sociedade. Ex.: DirecTV, Sky, DirecPC (dados, inclusive Internet) etc. Satélite para serviços móveis permitem a comunicação a nível global, ou seja, de qualquer lugar para qualquer lugar. Grandes redes mundiais estão em operação ou em fase de implantação. Ex.: Inmarsat, GlobalStar, Comsat, Teledesic etc.
Principais tipos de satélite Satélite militares são usados para espionagem de instalações que possam oferecer algum tipo de perigo. Existem satélite que são utilizados para fins militares juntamente com outros fins. Satélite para fins científicos são usados para observações meteorológicas, geográficas e astronômicas. Exercício: Imagine um gasoduto com 1.000 km de extensão. É comum serem colocados medidores de vazão e pressão em determinados pontos ao longo do duto. Eis uma ótima aplicação para o uso de satélite, bastando instalar estações de monitoramento que enviariam os dados para um centro de supervisão, utilizando um satélite como repetidor. Faça um diagrama ilustrando essa aplicação.
Comparação com Sistema Postal Um sistema de transmissão de informação digital pode ser comparado a um sistema postal utilizado no envio de uma correspondência. Em um sistema postal várias etapas ainda utilizam processo manual. No sistema de transmissão de informação digital todas as etapas utilizam processos automatizados por software. Exercício: Seria possível interligar as agências dos correios (EBCT) com a sede da empresa. Que método de acesso você sugeriria? Justifique.
Modalidades de serviço - ÁUDIO: Qualidades: CD estéreo, broadcasting, telefônica e customizada - DADOS: Alta e baixa velocidades -IMAGENS: Alta qualidade, baixa qualidade e facsimile -MENSAGENS: E-mail, paging e telemetria - NAVEGAÇÃO -VÍDEO: Broadcasting, HDTV e videoconferência
Modalidades de serviços A tecnologia digital e as novas técnicas de modulação em fase possibilitaram transmitir via satélite sinais de alta capacidade. O exemplo mais comum atualmente é o serviço DTH ( Direct To Home). Ex.: Sky, DirecTV, TecSat etc. Sinais de áudio com qualidade de CD já são normalmente transmitidos via satélite. Muitas emissoras de Rádio FM já transmitem sua programação via satélite, eliminando o custo de implantação e manutenção de repetidoras. Transmissão de dados via satélite é um tipo de serviço cada vez mais comum. Muitas empresas de grande porte, como bancos, lojas de departamento, distribuidoras de combustível etc, já possuem redes próprias. Técnicas avançadas já permitem o envio de sinais ATM via satélite.
Modalidades de serviços A rede mundial de mensagens (Internet) vem se tornando uma importante utilização do satélite. O sistema de rádio-chamada ( paging ) já tem seu uso via satélite bastante disseminado. A navegação, tanto marítima quanto aérea, tornou-se mais simples e confiável graças ao já conhecido GPS (Sistema Global de Posicionamento = Global Positioning System). Podemos afirmar que o satélite é imbatível quando se trata de transmitir sinais vídeo. De uma única estação geradora de sinais pode-se atingir praticamente todos os receptores sem qualquer re-transmissor. Exercício: Se você fosse proprietário de uma frota de caminhões, acharia possível utilizar o satélite para controle da frota? Tente descrever de que forma.
Entroncamento internacional Satélite Estação tronco Estação tronco Central Trânsito Internacional Central Trânsito Nacional Trânsitos Regionais Centrais locais Central Trânsito Internacional Central Trânsito Nacional Trânsitos Regionais Centrais locais PAÍS A Assinantes Assinantes PAÍS B
Sistema de transmissão de TV via satélite Transponder Amp rx Conv Amp tx F1 LO SATÉLITE F2 Lance de subida Lance de descida F1 TERRA F2 Conversão de subida Modulação PSK Codificador Estação transmissora Sinal transmitido Estação receptora Conversão de descida Demodulação PSK Decodificador Sinal recuperado Representação esquemática simplificada de um sistema de transmissão de TV via satélite
Sistema de TV a cabo Estúdio local +10 Trunk Micro-ondas FM U V Ant. Head end 30 Trunk +30 +10 +20 +30 Trunk Bridger amps Satélite da estação terrena 75ς Terminações +48 Tap +22 +30 Amp +22 Distribution amps. Drop +4 75Ω TV
Aplicações AUTORIZAÇÃO DE CARTÃO DE CRÉDITO CAIXAS ELETRÔNICOS. COMPANHIAS DE PETRÓLEO E POSTOS DE GASOLINA REDES DE CONCESSIONÁRIAS AUTOMOBILÍSTICAS REDES DE COLETAS DE DADOS REMOTOS (SCADA) REDES DE CORREIOS ELETRÔNICOS REDES DE LOTERIAS TRANSFERÊNCIA ELETRÔNICA DE FUNDOS
Aplicações Autorização de cartão de crédito, caixa eletrônico e casa lotérica são aplicações típicas da tecnologia VSAT (Very Small Apperture Terminal). O sistema SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) também utiliza com sucesso a comunicação via satélite. Pontos de monitoramento enviam os dados para um centro de supervisão, controle e gerência. Exercício: Faça um diagrama ilustrando uma aplicação do satélite para os postos da Polícia Rodoviária Federal.
Métodos de Acesso FDMA (Frequency Domain Multiple Access) Acesso Múltiplo no Domínio da Frequência TDMA (Time Domain Multiple Access) Acesso Múltiplo no Domínio do Tempo CDMA (Code Domain Multiple Access) Acesso Múltiplo no Domínio do Código
Métodos de Acesso TDMA (Time Domain Multiple Access) = Acesso Múltiplo no Domínio do Tempo Portadora compartilhada por várias estações
Métodos de acesso FDMA é a técnica em que cada estação utiliza uma ou várias freqüências exclusivas, com transmissão contínua. Na técnica TDMA várias estações compartilham uma mesma frequência. Logo, cada estação deverá transmitir apenas durante um período de tempo, até que todas as demais que compartilham a mesma freqüência tenham transmitido. Daí poderá transmitir outra vez, e assim por diante, em ciclos. A técnica CDMA é aquela em que todas as estações transmitem continuamente em uma mesma faixa de freqüência. Porém, cada estação transmite seus sinais de uma forma codificada em uma seqüência pseudo-aleatória exclusiva. Apenas o receptor que conseguir reconhecer tal código terá condições de decodificar o sinal, reduzindo a possibilidade de interferências. É uma técnica restrita a fins militares em comunicações por satélite, já que utiliza uma faixa muito grande.
Métodos de acesso O acesso FDMA é mais recomendado para conexões entre pontos de tráfego elevado, como, por exemplo, dois centro de processamento de dados ou duas centrais trânsito. Apresenta custo elevado na ocupação do segmento espacial, uma vez que está sempre com a portadora no ar, mesmo que nada tenha a transmitir. Exercício: Cite uma vantagem do método FDMA.
Métodos de acesso O método CDMA é indicado para aplicações em que o sigilo é fator fundamental, como é o caso das aplicações militares. Neste caso o custo passa a ser um assunto secundário, diante da segurança requerida. A grande desvantagem deste método é o custo elevado do segmento espacial. Exercício: Na sua opinião, qual fator inibiu o uso do CDMA em aplicações comerciais via satélite?
Métodos de acesso O acesso múltiplo no domínio do tempo (ou por divisão de tempo) permite que se várias estações compartilhem uma única portadora, porém com transmissões em tempos diferentes sob gerência de uma estação central. Esta técnica permite economia de faixa de freqüência, porém se mostra ineficiente para altas velocidades, além de exigir uma estação central de grande complexidade, tanto em hardware quanto em software. É uma técnica adequada para baixas velocidades e transmissões pouco freqüentes.
Conceito de um sistema FDMA Para a Terra Banda de guarda Largura da portadora f 1 f 2 f N...... f 1 f 2 f N Largura do transponder
Conceito de TDMA Link de descida Link de subida
Rede FDMA típica ET n ET n-1 ET 1... ET 2 Portadoras FDMA
Rede TDM/TDMA típica Portadora Outbound (TDM) Portadoras Inbound (TDMA) VSAT TRANSPONDER VSAT... Estação Mestra VSAT
Rede TDM/TDMA típica Uma rede TDM/TDMA típica compreende uma estação central de grande porte e de complexidade elevada, que transmite uma ou várias portadoras (TDM) continuamente para várias estações remotas de pequeno porte e agrupadas em sub-redes, compartilhando a mesma freqüência dentro de uma mesma sub-rede. As estações remotas, por sua vez, transmitem em tempos diferentes, dentro de uma mesma sub-rede (TDMA). Trata-se de uma rede adequada para baixo tráfego oriundo de muitas estações remotas que transmitem com pouca freqüência para a estação mestre. Exemplo: Consulta de Cadastro de Clientes ou a uma administradora de cartão de crédito em uma rede de lojas de departamento. Exercício: Faça um diagrama usando o método TDMA para uma rede de postos de combustível.
Estrutura do quadro TDMA Quadro TDMA T f Rajada de Ref 1 Rajada de Ref 2 Rajada de tráfego... Rajada de tráfego Rajada de Ref 1 Tempo de guarda
Estrutura do quadro TDMA (2) Canal de sinalização Rajada de referência Temporização de transmissão Gerência Canal de serviço Palavra de sincronismo Recuperação de portadora e relógio Rajada de referência Informação... Rajada de tráfego Sub-rajada de informação N Sub-rajada de informação 2 Sub-rajada de informação 1
Rede SCPC/DAMA típica canais de controle... canais de tráfego... VSAT TRANSPONDER VSAT VSAT. VSAT..
Rede SCPC/DAMA típica Uma rede SCPC/DAMA utiliza a técnica SCPC, porém com as freqüências alocadas segundo a demanda (DAMA = Demand- Assigned Multiple Access), ou seja, a estação terá uma portadora continuamente à sua disposição apenas enquanto houver tráfego. Uma vez desfeita a conexão, aquela mesma freqüência poderá ser utilizada por outra estação. É uma rede que vem tendo seu uso crescente para voz, principalmente em baixo e médio tráfegos, já que consegue otimizar bastante o uso do segmento espacial a partir do princípio de que nem todos os canais estarão ocupados simultaneamente. Exige uma estação central de razoável complexidade, porém não tanto como uma estação central TDM/TDMA. A tecnologia DAMA vem crescendo nos últimos anos, principalmente devido aos custos elevados custos de segmento espacial.
DAMA - Canal de controle Uma rede DAMA necessita utilizar um canal de controle, também chamado Canal de Sinalização Comum. Por este canal todas as estações solicitam alocação de frequência ao equipamento de gerência da rede, responsável pelo estabelecimento das conexões e desconexões das chamadas. É uma excelente opção para voz, já que em uma central telefônica raramente todos os circuitos estão ocupados ao mesmo tempo. Assim, pode-se otimizar a ocupação do segmento espacial. Exercício: Seria possível usar uma rede DAMA para interligar ramais telefônicos de uma rede de lojas de departamento com o PABX da matriz? Justifique.
Comparação FDMA/TDMA frequência tempo bandas de guarda frequência tempo bandas de guarda Exercício: Qual a finalidade das bandas de guarda?
Métodos de Acesso CDMA (Code Domain Multiple Access) = Acesso Múltiplo no Domínio do Código Larga faixa de freqüência compartilhada por várias estações
Princípio básico do CDMA Dados do usuário #1 Dados do usuário #2 Codificador #1 Dados do usuário #3 Codificador #2 Codificador #3 Dados do usuário #4 Codificador #4 Soma dos sinais Decodificador #1 Dados do usuário #1
Princípio básico do CDMA Na técnica de acesso CDMA cada sinal digital do usuário é codificado em um padrão exclusivo em relação aos demais usuários. Em seguida, todos os sinais já codificados passam por um somador. Todos os sinais codificados já somados formam uma sequência denominada Ruído Pseudo-aleatório, o qual é transmitido para todas as estações. Do lado da recepção, apenas a estação que estiver programada para receber um determinado código será capaz de detectar os dados do usuário com aquele código. Este processo assegura uma grande segurança no que diz respeito a sigilo. Exercício: Cite um limitação para uso da técnica CDMA.
GPS. Global Positioning System - Sistema de Posicionamento Global. Sistema de Navegação Preciso Baseado em Satélites. Necessidade Urgente das Forças Armadas dos E.U.A. Propósito principal : Latitude, Longitude e Altitude. Larga aplicação no mundo Militar e no mundo Civil. Constelação de 21 Satélites ativos e 03 back-up s. Estação Controladora do Sistema no Colorado- USA. 05 Estações Rastreadoras enviando dados para a controladora. SPS - Serviço Padrão de Posicionamento. PPS - Serviço Preciso de Posicionamento. Introdução de erros degrada precisão normal para 100m. 6 órbitas inclinadas de 55 o. Altitude de 20.000Km
Sistema de Posicionamento Global O Sistema de Posicionamento Global (GPS = Global Positioning System) representa a mais avançada tecnologia em radio-determinação para uso civil. Todavia, é também utilizado para fins militares. Tal sistema veio revolucionar a navegação tanto aérea quanto marítima. Já vem sendo usado em transporte terrestre, para controle de frota. Exercício: O GPS sozinho conseguiria garantir o controle de uma frota de ônibus? Por que?
O lixão lá em cima Apesar da grande quantidade de artefatos em órbita da terra, a probabilidade de algum deles causar algum tipo de dano ao ser humano é muito pequena. Um satélite provavelmente se desintegraria antes de atingir o solo.
Sexta parte Clovis Almeida