MBA SERVIÇOS DE TELECOMUNICAÇÕES ESPECIALIZAÇÃO EM COMUNICAÇÕES MÓVEIS

Sistemas de Transmissão DigitalSistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento Prof: J. R. Cristóvam Nascimento

MBAMBASERVIÇOS DESERVIÇOS DETELECOMUNICAÇÕESTELECOMUNICAÇÕES

ESPECIALIZAÇÃO EM ESPECIALIZAÇÃO EM COMUNICAÇÕES MÓVEISCOMUNICAÇÕES MÓVEIS

SISTEMAS DE TRANSMISSÃO SISTEMAS DE TRANSMISSÃO

DIGITALDIGITAL


Prof. José Raimundo Cristóvam Nascimento

Engenheiro Eletrônico pela UGF, Engenheiro Operacional Eletrônico pela UFRJ, pós-graduado em Telecomunicações pela UFF, com Especialização no Japão e EUA nas áreas de Microondas, Satélite e TV. Trabalhou na NEC, TELEBAHIA e EMBRATEL. Empresário e Diretor Técnico da UNISAT Engenharia, Presidente da Comissão Permanente de TV Digital da TELECOM e Correspondente no Brasil do GVF-Global VSAT Forum. Professor dos Cursos MBA - Serviços de Telecomunica-ções e Especialização em Comunicações Móveis da UFF. Conferencista e Moderador em congressos nacionais e internacionais. É um dos coordenadores do MBA em TV Digital da UFF.


Conceitos de DigitalizaçãoConceitos de Digitalização

Multiplexação por Divisão de TempoMultiplexação por Divisão de Tempo

Hierarquia PDH e SDHHierarquia PDH e SDH

Modulações DigitaisModulações Digitais

Acesso ao Canal de ComunicaçãoAcesso ao Canal de Comunicação

Meios de TransmissãoMeios de Transmissão

Comunicação sem FioComunicação sem Fio

Acesso e BackboneAcesso e Backbone

Desempenho de SistemasDesempenho de Sistemas

TelevisãoTelevisão

ÍNDICEÍNDICE


CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO


t

Ex: s(t)

t

Ex.: s(t)

SINAIS

CONCEITOS DE CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃODIGITALIZAÇÃO

SINAL CONTÍNUO - pode assumir qualquer amplitude dentro de um certo intervalo possível.

SINAL DISCRETO - assume um número finito de amplitudes possíveis.


O sinal elétrico de telefonia copia as variações do sinal de pressão acústica. O sinal elétrico de vídeo copia as variações do sinal óptico de luminância.

O sinal resultante é um sinal contínuo, mas por reproduzir as variações do sinal original, é chamado de sinal analógico.

SINAIS ANALÓGICOS



Sendo finitos os níveis do sinal discreto, a cada um dos níveis possíveis pode-se fazer corresponder um código numérico (formado por dígitos). Por isto, o sinal discreto é freqüentemente referido como sinal digital.

O sinal digital de dados é um sinal discreto que evolui sob a cadência de um relógio (é discreto em amplitudes e discreto em tempo).

SINAIS DIGITAIS



Preferência humana: Sinais contínuos. Comunicação analógica (áudio/visual). Lógica difusa (fuzzy).

Preferência tecnológica (equipamentos): Sinais digitais. Comunicação digital. Lógica discreta binária.

Solução atual

ANALÓGICO OU DIGITAL

máquina AD

DAComunicação Digital

máquinamáquina

homem



Informação Analógica Digitalizada:

VozImagem Fixa

MóvelOutros fenômenos físicos contínuos.

Informação Originalmente Digitalizada:

TextoImagem discreta (ex: código de barras)Outros fenômenos físicos discretos.

ORIGEM DOS SINAIS DIGITAIS



Mídia Contínua e Mídia Discreta.

Mídia Contínua -------Temporal.

Mídia Discreta ------ Independente do Tempo.

Exemplos de Mídia Contínua: Voz. Áudio Vídeo

Exemplos de Mídia Discreta: Texto Imagem Parada Gráfico

MÍDIA



TIPOS DE MÍDIA

VOZ

ÁUDIO

VÍDEO

DADOS

FAX

TEXTO



Rede Telefônica Rede Telegráfica Rede de Televisão Rede de Dados Etc

REDES INTEGRADAS

Comunicação Analógica

Comunicação Digital

Na comunicação analógica cada tipo de sinal gera uma tecnologia de rede diferente.

Na comunicação digital os sinais são uniformizados (fluxos de bits) tendendo para integração das redes.

INTEGRAÇÃO DE REDES



Muitas vezes referida como BW (BandWidth). BW = freqüência máxima - freqüência mínima (do sinal de interesse). BW é normalmente medido em Hertz, KHertz ou Mhertz. BW em Banda Básica (Exemplos):

Telefonia (canal de voz ITU-T) - 3,1 KHz Áudio Qualidade CD - 20 KHz Vídeo Pal-M - 4,2 MHz

BW de sinais modulados (Portadoras). Portadoras Moduladas por sinais analógicos. Portadoras Moduladas por sinais digitais. Qual é a BW Necessária em cada caso? BW? BW em FI? BW em RF?

LARGURA DE BANDA



AMOSTRAGEM

V

T

Sinal de Voz

V

T

Sinal de voz deFaixa Limitada

(300 Hz - 3400 Hz)

Freqüência deAmostragem

8 KHz

V

T

Intervalo deAmostragem

Sinal Amostrado

FiltroPassa-Baixas Chave Eletrônica Codificador



Um sinal analógico pode assumir um número infinito de valores. ex: 1V ou 0,1V ou 0,001V, etc.

Para que ele seja codificado, possibilitando sua transmissão de forma digital, é necessário que assuma valores discretos, sendo aproximado para um valor pré-estabelecido mais próximo (valor de decisão).

CODIFICAÇÃO: Cada amostra após quantizada é codificada em n bits.

QUANTIZAÇÃO

V

T

Sinal PAM original

V

T

Sinal PAM quantizado4095

0

EmBinário



É definido como o produto da taxa de amostragem x o número de bits utilizados no processo de (quantização/codificação).

EXEMPLOS

TAXA DE BIT

FORMATO TAXA DE AMOSTRAGEM BW TAXA DE BIT (Kbps)

Telefonia 8 KHz 3.1 KHz 64 p/ 8 bits/a

Teleconferência 16 KHz 7 KHz 256 p/ 16 bits/a

CD 44.1 KHz 20 KHz 1410 p/ 16 bits/a

DAT 48 KHz 20 KHz 1536 p/ 16 bits/a



IMAGENS: São constituídas de pixels, e existe uma quantidade enorme de pixels em cada imagem.

PIXEL: É a menor área com unidade de resolução de uma imagem visível em uma tela ou armazenada em memória.Cada pixel em uma imagem monocromática tem seu próprio brilho, de 0 para o nível de preto ao valor máximo (por exemplo 255 para pixel de 8 bits) para branco. Para imagem colorida, cada pixel tem seus próprios brilho e cor.

IMAGENS COMUNS DE COMPUTADOR: São bit maps feitos de pixels. Em um display de computador com resolução padrão, existem 768 linhas, com cada linha contendo 1024 pixels. Para um display a cores, imagine que o valor de brilho e cor de cada pixel seja especificado por 24 bits (bits por pixel ou bpp),e então teremos para o total de bits de uma imagem na tela do computador o número de 18,874 Mbits (1024 x 768 x 24).

TEMPO GASTO PARA TRANSMITIR ESSA IMAGEM: Caso se utilize uma conexão convencional que normalmente propicia uma taxa efetiva de transmissão de 14400 bit/s,se levará 1310s (=21,84 min).

IMAGENS PARADAS

O QUE SE PODE FAZER ? Utilizar um canal mais veloz, como por exemplo 2048 Kbit/s ( E1). Reduzir o número de bits/pixel, diminuindo os níveis discretos para brilho e as tonalidades

de cores. Reduzir a resolução do display, acarretando em menos pixels por linha e menos linhas por

imagem. Remover a redundância no display,o que significa a remoção do excesso de pixels que

representam na prática o mesmo objeto.



Texto Plano ou Texto Formatado: Requerem bem menos capacidade de transmissão.

Texto Plano: Os caracteres são representados por 8 bits (1 byte).

Texto Formatado: Os caracteres são representados por 2 bytes.

Página de Texto: Contém 64 linhas e 80 caracteres por linha.

Número de Bits em uma Página de Texto: 80 X 64 X 2 X 8 = 82 Kbits.

Tempo Gasto para Transmitir uma Página de Texto: 5.7s a 14.4 Kbps.

Gráficos: Composição de objetos que representam informações.

Gráficos x Imagens Bit-mapped: Gráficos requerem muito menos espaço de armazenagem em memória que uma imagem bit-mapped e também levam bem menos tempo para serem transmitidos em uma rede.

TEXTOS E GRÁFICOS



Imagens em Movimento: São compostas de seqüências temporais de imagens gráficas, cada uma chamada de frame.

Velocidade de Projeção: Número de frames por segundo, chamado de frame rate.

Frames: Normalmente tem frame rate de 25 a 30 frames por segundo (fps).

Número de Bits em 1 Segundo de Vídeo CIF: 74,65 Mbps = 360 x 288 x 24 x 30.

CIF: 30 fps; 360 pixels por linha; 288 linhas por imagem; 24 bits por pixel.

Tempo para Transmitir um Segundo de Vídeo CIF: 43 min p/ 28,8 Kbps.

PC’s: Não conseguem receber assim, vídeo em tempo real e ainda necessitam possuir memória para armazenagem de vídeo da ordem de gigabits para gravação e leitura posterior.

GRÁFICOS E IMAGENS EM MOVIMENTO



Encoder/Decoder: Além de efetuarem as conversões A/D e D/A, desempenham as funções de compressão e descompressão.

Compressão: Técnica empregada para representar o sinal digital em uma forma compacta reduzida. Existem 2 tipos de compressão, sem perda (lossless) e com perda (lossy).

Uso da Compressão: Varia de acordo com o tipo de mídia. Os algoritmos de compressão de voz são completamente diferentes das técnicas usadas na compressão de vídeo.

Avaliação de Desempenho: Subjetiva (humana) / Objetiva (medida).

CODIFICAÇÃO (DE), COMPRESSÃO (DES)



PADRÃO TAXA DE BIT APLICAÇÃO

G.721 32 Kbps Telefonia

G.728 16 Kbps Telefonia

G.722 48 - 64 Kbps Teleconferência

MPEG-1 (áudio) 128 - 384 Kbps Áudio (2 canais)

MPEG-2 (áudio) 320 Kbps Áudio (5 canais)

JBIG 0.05 - 0.1 bpp Imagens binárias

JPEG 0.25 - 8 bpp Imagens paradas

MPEG-1,2 (vídeo) 1 - 8 Mbps Vídeo

Px64 64 - 1544 Kbps Videoconferência

HDTV 17 Mbps TV de alta definição

TAXAS DE BIT APÓS COMPRESSÃO



Maior objetividade e precisão. Comunicação da informação. Trabalho com códigos. Compressão. Sigilo. Melhor desempenho. Regeneração do sinal. Técnicas de combate a erros. Melhor ocupação do espectro. Maior economia. Tecnologia de componentes digitais. Apoio da informática. Maior versatilidade no projeto. Processamento digital dos sinais. Dinâmica da alteração por software.

TENDÊNCIAS PARA DIGITALIZAÇÃO



MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO


Meio de transmissão




CONCEITO

MULTIPLEXAÇÃO POR MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPODIVISÃO DE TEMPO


Cada canal usa uma faixa de freqüência.

O sinal está presente todo o tempo.

Todos os sinais usam a mesma faixa de freqüências.

Cada canal usa pequenos intervalos de tempo (time slot).

TÉCNICAS

T

t

FDM

t

T TDM



DEFINIÇÃO

É o processo que permite a transmissão simultânea de vários canais de informação por um único meio de transmissão.

MUX

MUX

Canal 1

Canal N

Canal 1

Canal N

Meio de Transmissão

n Canais Digitais



Diversas fontes de informação em paralelo necessitam de transporte.

O meio de transmissão “é série”. No lado de Tx efetuamos a conversão paralelo / série. No lado de Rx efetua-se a conversão série/paralelo. Usualmente o hardware que efetua essas conversões é o

multiplexador, chamado também de multiplex ou MUX. Assim, no lado de Tx processa-se a multiplexação,

normalmente chamado de MUX lado Tx. No lado Rx temos a demultiplexação, ou demux,

normalmente chamado de MUX lado Rx. (Multi = Muitos) + (Plex = mistura) = “mistura de muitos”.

ESTRUTURA



A saída do Mux lado Tx é mais conhecida como banda básica de transmissão e normalmente interfaceia com o modulador.

A taxa de bit Rb (bit Rate) da banda básica de Tx na saída do Mux é um pouco maior do que o somatório das taxas entrantes em cada porta desse Mux.

PORTA DE SAÍDA

Rb = Rb1 + Rb2 + Rb3

Rb1

Rb2

Rb3

MUX

CPD

LAN

PABX

PORTAS DE ENTRADA

BANDA BÁSICA DE TRANSMISSÃO



PORTA DE ENTRADA

Rb = Rb1 + Rb2 + Rb3

Rb1

Rb2

Rb3

MUX

CPD

LAN

PABX

PORTAS DE SAÍDA

BANDA BÁSICA DE RECEPÇÃO

A entrada do Mux lado Rx é conhecida como banda básica de recepção e normalmente interfaceia com o demodulador.

A taxa de bit Rb (bit Rate) da banda básica de Rx na entrada do Mux é um pouco maior do que o somatório das taxas saintes em cada porta desse Mux.



É a técnica que consiste em multiplexar sinais analógicos paralelos, gerando um sinal digital série para ser enviado por um meio de transmissão e vice-versa.

PCM

PCM

Canal 1

Canal N

Canal 1

Canal N

Meio de Transmissão

Canal 2 Canal 2

n Canais Digitais

PCM - PULSE CODE MODULATION



PCM - PARTE TRANSMISSORA

ChaveEletrônica Linha de

Transmissão

Terminalde Linha1

2

N

Híbrida2/4 fios

Filtro300 à 3400 Hz

Conversão A/D Multiplexação Transmissão

DIGITALIZAÇÃO / CODIFICAÇÃO





PCM - PARTE RECEPTORA

Decodi ficação

Decodi ficação

ChaveEletrônicaTerminal

de Linha

Linha deTransmissão

FiltroPassa-Baixa

1

2

NDecodi ficação

Recepção Demultiplexação Conversão D/A



PCM - SINAL DE LINHA Sinal com 8 bits, binário NRZ (Non Return to Zero).

Para resolver a interferência entre símbolos, codifica-se em RZ (Return to Zero).

Para eliminar a componentes CC do sinal, este é codificado em AMI (Alternate Mark Inversion).

Para eliminar as longas seqüências de zeros, para evitar perdas de sincronismo na transmissão do sinal, este é codificado em HDB3 (High Density Bipolar).

MV

V

1 1 1 10 1 10 0 0 0 0



Para cada um dos 30 circuitos de conversação são enviadas, nos dois sentidos 8000 amostras por segundo em forma de palavras de código de 8 bits. Portanto, em cada sentido deve haver a transmissão sucessiva de 30 palavras de código de 8 bits dentro de 125 ms (= valor inverso de 8 bits). A essas palavras de código somam-se 2 x 8 bits: 8 bits para sinalização e 8 bits, que contém, alternadamente, uma palavra de alinhamento do quadro e uma palavra de serviço. As 30 palavras de código formam, com os 2 x 8 bits, um quadro de pulsos. Os quadros de pulsos são transmitidos, obrigatoriamente, em ordem sucessiva.

QUADRO DE TRANSMISSÃO - PCM 30



Canal parapalavra de

alinhamentodo quadro epalavra de

serviço

Canaltelefônico

1. . .

Canaltelefônico

2

Canaltelefônico

15

Canal desinaliz.

. . .Canal

telefônico16

Canaltelefônico

30

0 1 2 15 16 17 31

1 2 3 4 5 6 7 8

32 x 8 bits = 256 bits

125 ms

Aprox.3,9 ms

ESTRUTURA DE QUADRO DE PULSOS - PCM 30



SISTEMA DE TRANSMISSÃO - PCM 30

O sistema PCM adotado no Brasil é o de 32 canais, que recebe as seguintes denominações:

PCM-30. MCP-30. PCM - 2 Mbps. PCM padrão europeu.

Sua interface de saída, de 2048 Kbps, é denominada interface E1.

O sistema PCM30 permite a transmissão simultânea de 30 conversações, por exemplo, através de dois pares simétricos de um cabo de pares.



1ª Fase:Toda a rede analógica

2 ª Fase: Digitalização dos entroncamentos locais

3ª Fase:Digitalização das centrais

4ª Fase: Digitalização dos entroncamentos interurbanos

5ª Fase:Digitalização dos acessos

CAMINHO DA DIGITALIZAÇÃO NA TELEFONIA

CTrIUEL EL AL

CLCTrIU

CLAL EIU

CL CTrIU

CTrIU

CLAL EL EIU EL AL

CL CTrIU

CTrIU

CLAL EL EIU EL AL

CL CTrIU

CTrIU

CLAL EL EIU EL AL

CL CTrIU

CTrIU

CL

AL EL EIU EL AL



FDM.

TDM.

GERENCIADORES DE BANDA.

CELL-RELAY.

FRAME-RELAY.

ATM.

DCME.

INTEGRAÇÃO BANDA BÁSICA MUX



HIERARQUIA PDH E SDH


Com a expansão dos centros urbanos, os sistemas PCM de 24/30 canais tornaram-se insuficientes, exigindo o desenvolvimento de sistemas com capacidades maiores.

Apareceram então os sistemas PCM de 2a, 3a, 4a e 5a ordem.

A hierarquia também é conhecida como Hierarquia Digital Plesiócrona (PDH).

Hoje esta hierarquia (PDH) já está sendo complementada pela Hierarquia Digital Síncrona (SDH).

HIERARQUIA PDH E SDHHIERARQUIA PDH E SDH

PLANO DE HIERARQUIA DIGITAL


PDH - PADRÃO AMERICANO

1

24

...

1

4

...1

7

...1

6

...

64 kbit/s

1ª ordem1544 kbit/s

2 ª ordem 6312 kbit/s

3 ª ordem44736 kbit/s


T1

T2

T3

T4



PDH - PADRÃO EUROPEU

1

32

...

1

4

...1

4

...1

4

...

64 kbit/s

1ª ordem2048 kbit/s




E1

E2

E3

E4



..

VOZ PCM

PCM

..

VOZ

TDM ANALÓGICO

TDMDIGITAL

PCM

PCM

..

VOZTDM

DIGITAL PCM

1

30

30

DADOS 64 kbit/s

TDMDIGITAL

TDM DADOS FRACCIONAL

ALTA VEL.TDM DADOS FRACCIONALBAIXA VEL.

1

622

DADOS 64 kbit/s

DADOS

RDSI ACESSO BÁSICO

DADOS

TMUX

FAX DIGITAL

TERM. DIGITAL

FAX

DADOS

RDSI ACESSO PRIMÁRIO

SUPERGRUPOE1

2048 kbit/s

FORMAÇÃO - AGREGADO BÁSICO DIGITAL (1)



DADOS

DADOS

TVCONVENCIONAL

HDTV

8448 kbit/s

Compressão 34.368 kbit/s

139.264 kbit/s

TERMINALDIGITAL

TDM DIGITAL # 3

1

4

TDM DIGITAL # 2

1

4

TERMINALDIGITAL

E1

E1

E2

E3

E4

TDM DIGITAL # 4

1

4

E2

E2

E3

E3

Compressão

Digitalização

Compressão

14

FORMAÇÃO - AGREGADO BÁSICO DIGITAL (2)



PLANO DE HIERARQUIA DIGITAL

Sistema 1ª Ordem 2ª Ordem 3ª Ordem 4ª Ordem

Sistema PCM de 24 Canais (DS1 ou T1)

1.544 Mbps(24 Canais)





5ª Ordem






139.264 Mbps 565 Mbps(1920 Canais) 7680 canais)

Sistema PCM de 30 Canais

(E1)



HIERARQUIA DIGITAL SÍNCRONA: Nova padronização e nova configuração de quadro para um novo multiplex TDM, envolvendo novos conceitos e novas tecnologias.

SDH: Nova forma de multiplexar sinais digitais. TRATAMENTO À NÍVEL DE BYTE: O quadro SDH está organizado à nível de BYTE e não

em bit como no PDH. Assim, os espaços de carga para os tributários são intercalados byte à byte.

DURAÇÃO DO QUADRO UNIFORME: Repete-se 8.000 vezes por segundo, à semelhança do quadro primário de 2 Mbits/s. Isto significa que cada byte do espaço de carga possui a capacidade de transportar 64 Kbit/s.

PONTEIROS: Indicam o início de cada quadro dos tributários. São números de 10 bits e designam em qual dos bytes do espaço de carga encontra-se o primeiro byte do quadro do contentor virtual.

QUADROS TRIBUTÁRIOS: Referidos como VC’s (contentores virtuais), tem a posição de seu início no espaço de carga indicado pelos ponteiros. Há um ponteiro associado à cada espaço de carga.

JUSTIFICAÇÃO DA CARGA (VC’s): Os ponteiros servem também para resolver diferenças de velocidade entre os VC’s e os TU’s ou as AU’s, conforme o caso,nos quais os VC’s são copiados para serem transportados.

OVERHEAD: Muito alto, o que permite designar vários canais de grande capacidade para funções de supervisão, operação ,manutenção e gerência dos elementos da rede de transporte.

SDH



HIERARQUIA BÁSICA TDM - SDH

...1

4

... 1

4

...

STM-1155.520 kbit/s

STM-4622.080 kbit/s

STM-162.488.320 kbit/s

PDH



C11

C12

VC11 TU11

VC12 TU12

C2 VC2 TU2

TUG2 VC3 AU3

AUG STM1

C3

VC3 TU3 TUG3 VC4 AU4

C4

T1 1544 kbit/s

E1 2048 kbit/s

T2 6312 kbit/s

T3 44736 kbit/sE3 34368 kbit/s

E3 139264 kbit/s

x4

x3

x1

x7

x7

x3

x1

x1

FORMAÇÃO DO STM1 A PARTIR DO PDH



MODULAÇÕES DIGITAIS


MODULAÇÃO: processo pelo qual alguma característica da forma de onda da portadora é variada (modulada) de acordo com a variação de um outro sinal (modulante).

SINAL MODULANTE: Normalmente é o sinal de interesse a ser transportado. Exemplos de possíveis sinais modulantes: 1) Voz digitalizada/comprimida em telefones celulares, 2) dados de um micro PC em placa fax/modem, 3) Banda básica digital de um codec de videoconferência em modem de linha comutada, 4) Banda básica digital de um coder MCPC de TV em modem de estação terrena, 5) Banda básica PDH, 6) Banda básica SDH.

PORTADORA (carrier): sinal em cujas variações está sendo transportado um outro sinal. Uma portadora sem qualquer sinal modulante presente é chamada de CW (continuous wave ).Caso contrário é dita portadora modulada.

AMPLITUDE, FREQÜÊNCIA e FASE: características de uma senóide (portadora),que podem ser usadas para diferenciar de outras senóides. ASK, FSK, PSK e QAM são exemplos de formas de modulação que podem ser usadas em transmissão digital.

DEFINIÇÕES

MODULAÇÕES DIGITAISMODULAÇÕES DIGITAIS


Modems mais Utilizados: BPSK, QPSK, 8PSK,16QAM e 64QAM.

Novidade: Recentemente iniciou-se a utilização de 16 QAM em Comunicações Via Satélite Profissionais.

Número de fases M Igual à : 2 para BPSK, 4 para QPSK, 8 para 8PSK, 16 para 16QAM e 64 para 64QAM.

Curva de desempenho do Modem : BER Versus Eb/No.

C/No=Eb/No + 10 log Rb (dB.Hz) = Valor Mínimo Requerido pelo Modem.

TIPOS MAIS USADOS



BW’AL = Rb x 1/FEC x 1 / log2m x fs

BW’AL - “Bandwidth”.

Rb - “bit” Rate em BPS. FEC - taxa do código corretor de erros utilizado. m - número de fases do modulador. fs - espaçamento de freqüências (típico = 1,4 para satcom).

BWAL = N x (passo do modem), onde N é múltiplo inteiro.

CÁLCULO DA BANDA NECESSÁRIA



ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃO


São métodos de acesso (procedimento pelo qual o

assinante consegue entrar no sistema de comunicações).

FDMA, TDMA E CDMA

FDMA - Frequency Division Multiple Access

TDMA - Time Division Multiple Access

CDMA - Code Division Multiple Access

ACESSO AO CANAL DE ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃOCOMUNICAÇÃO


Método de otimização de uso do meio.

FDMA - Acesso múltiplo por divisão em freqüência.

TDMA - Acesso múltiplo por divisão no tempo.

CDMA - Acesso múltiplo por divisão em código.

Deve ser transparente para o usuário final.

Em comunicações via satélite utilizam-se os três métodos, com predominância para o FDMA e o TDMA.

Em telefonia móvel celular há uma disputa acirrada entre o TDMA e o CDMA.

MÚLTIPLO ACESSO



FDMA: cada estação possui sua própria freqüência individual de portadora e pode transmitir o tempo todo. Ex: estações de rádio AM-OM e de FM (88 MHz a 108 MHz).

TDMA: todas as estações de um mesmo sub-grupo usam a mesma portadora em intervalos distintos no domínio do tempo. Ex: estações VSAT de redes TDM/TDMA.

CDMA: todas as estações usam a mesma banda de freqüências à qualquer tempo e a seleção da portadora é feita através de códigos de identificação. Ex: telefones celulares de usuários clientes de operadoras que utilizam tecnologia CDMA.

FAIXA: dependendo de como o espectro disponível é utilizado,o sistema pode ser classificado como sendo FAIXA ESTREITA ou FAIXA LARGA. No primeiro, a banda disponível é sub-dividida em canais de faixa estreita,enquanto na segunda, toda a banda considerada ou uma grande parte é destinada de uma só vez ao compartilhamento por muitos usuários.

CARACTERÍSTICAS



VSAT - ACESSO MÚLTIPLO - CDMA

Mini 1Mini 2

Mini 3

Mini n

Estação Central(HUB ou MASTER)

CÓDIGO 1CÓDIGO 2CÓDIGO 3

CÓDIGO n

F1

Canal Outbound

F2



VSAT - ACESSO TDM/TDMA

Canal OutboundCanal Inbound

F1 F2 F3 Fn

Estação Central(HUB ou MASTER)

Sub-Rede 1 Sub-Rede 2

Sub-Rede n



MEIOS DE TRANSMISSÃO


PARES METÁLICOS

CABOS COAXIAIS

FIBRAS ÓPTICAS

RÁDIO TERRESTRE

SATÉLITE

COMBINAÇÕES

MEIOS DE TRANSMISSÃOMEIOS DE TRANSMISSÃO

MEIOS PARA TRANSFERÊNCIA DIGITAL


EXIGE A PRESENÇA DE UM CONDUTOR

PARES DE FIOS

CABO DE PARES

CABO COAXIAL

GUIA DE ONDA

FIBRA ÓPTICA

A linha física tem problema de instalação e conservação.

TRANSMISSÃO POR LINHA FÍSICA



CABO DE PARES


Uma corrente passando por um fio cria um campo magnético em seu redor e parte da energia se irradia.

Usando um par, os efeitos de campo tendem a se anular.

O par aceita qualquer freqüência, mas as perdas aumentam com a freqüência - uso para freqüência de voz (0-4 kHz).


O condutor externo é um cilindro concêntrico ao condutor interno.

O confinamento da energia é quase perfeito.

Uso na faixa de 60 kHz a 20 GHz.

CondutorInternoCondutor

Externo

CABO COAXIAL



A luz é de natureza eletromagnética.

Vantagem: faixa enorme.

Preciso converter E/O e O/E.

Elemento Óptico Cabo Óptico

Revestimento ExternoPolietileno

Elemento de Tração

Enchimento

Elemento Óptico

Polietileno

Kevlar

Nylon

Silicone

Fibra

FIBRA ÓPTICA



SISTEMA ÓTICO

REFORMATADOR DE PULSO AMPLIFICADOR AMPLIFICADOR

RECEPTOR ÓPTICO REGENERADOR

DECODIFICADORDE LINHA

CODIFICADORDE LINHA

FORMATADOR DE PULSO

EMISSOR ÓPTICO AMPLIFICADOR AMPLIFICADOR



OPTICALIZAÇÃO DAS REDES

NO BACKBONE: A fibra óptica passou a ser o meio preferido para o transporte de capacidades muito altas, especialmente nos troncos de operadoras entre grandes centros urbanos. Com WDM já existem hoje, equipamentos para transmissão de até 1.7 Tbit/s.

ANÉIS METROPOLITANOS: Os chamados metro-rings crescem para encurtar as distâncias entre os backbones e os usuários. A importância e o uso dos ARMÁRIOS ÓPTICOS são notórios.

HFC: Redes híbridas fibra/coaxial, onde as fibras ópticas chegam até equipa-mentos instalados em pontos escolhidos o mais próximo possível do usuário e daí seguem em cabos coaxiais. No caso da fibra chegar até o usuário temos a tecnologia FTTH (Fiber To The Home). As arquiteturas FTTC (Fiber to the Curb) e FTTB (Fiber to the Building) para até 300 m e FTTN (Fiber to the Node) para até 1 km combinam as tecnologias de fibras ópticas com as de pares trançados, onde reside um nicho de mercado muito bom.



É um dos meios utilizados no processo de transferência de informações.

Um sistema de comunicações por satélite, consiste do segmento terrestre e do segmento espacial.

O segmento espacial é composto por fração de uso (percentual) de uma das estações repetidoras de microondas existentes no satélite.

O segmento Terrestre é constituído por um conjunto de estações terrenas.

SATÉLITE DE COMUNICAÇÕES



ENLACE SATÉLITE

Lance

de S

ubida

(up-li

nk)

Lance de Descida

(down-link)Segmento Espacial

(fração de transponder)

Estação TerrenaEstação Terrena

Segmento Terrestre(estações terrenas)



ENLACE SATÉLITE BI-DIRECIONAL

UP-LINK DOWN-LINK

DOWN-LINK UP-LINK



O satélite é uma repetidora em órbita.

Cada módulo de repetição é um transponder.

RX TX

Repetidora

RXTX

Portadora de Descida

fd

Portadora

de S

ubida

f s

COMUNICAÇÃO VIA SATÉLITE



TRANSPONDER1

TRANSPONDER2

TRANSPONDERN

Antena de Recepção

Antena de Transmissão

SATÉLITES COM N TRANSPONDERS



Banda Básica Digital

MODULADORMODULADOR

CONVERSORDE

SUBIDA

CONVERSORDE

SUBIDA

AMP.DE

POTÊNCIA

AMP.DE

POTÊNCIA

UP - LINK

ABRABRCONVERSOR

DEDESCIDA

CONVERSOR DE

DESCIDA

DEMOD.DEMOD.

DOWN - LINK

Rb

Banda Básica Digital

Rb

DIAGRAMA EM BLOCOS - ESTAÇÃO TERRENA



“By- passam” as redes terrestres. Não tem o problema do “Last Mile”. Aumentam a confiabilidade das redes; São ideais para “Broadcast” e aplicações “Multicast”. Suportam arquiteturas assimétricas. Podem prover acesso e conectividade global. Dão flexibilidade aos projetos de redes. Geo’s, Meo’s e Leo’s possuem vantagens e desvantagens

entre si. Fazem parte de um mercado em franca expansão.

SATÉLITES - CARACTERÍSTICAS



Abrange um conjunto de serviços que permitem a integração de pontos (equipamentos) através dos satélites Brasilsat, Intelsat e Nahuelsat, com cobertura nacional e internacional, oferecendo meios de transmissão e/ou redes de circuitos dedicados ou compartilhados, em diferentes velocidades.

SATÉLITES - CARACTERÍSTICAS



DescriçãoCSE - Cessão de Segmento Espacial é a exploração industrial de recursos do satélite brasileiro para fins de transporte de sinais de telecomunicações.O provimento de capacidade espacial nos moldes da CSE é destinado às entidades que detém concessão, permissão ou autorização para a prestação de serviços de telecomunicações, emitida pela ANATEL.

ContrataçãoO provimento de capacidade espacial é realizado através de assinatura de contrato específico entre a entidade prestadora do serviço de telecomunicação e a EMBRATEL.A Contratante deverá, necessariamente, comprovar perante a EMBRATEL a outorga da ANATEL, e a mesma será anexada ao contrato.

PreçosValores mensais - BRASILSAT - Banda C;Faixa alocada: 01 transponder - 36 MHz;Prazo do Contrato (Valores mensais em R$):1 ano 2 anos 3 anos 5 anos 10 anos327.638,00 311.257,00 288.322,00 265.387,00229.347,00Preços Líquidos (s/impostos).

CESSÃO DE SEGMENTO ESPACIAL



COMUNICAÇÃO SEM FIO


Palavra inglesa que quer dizer sem fio (Wire = fio + less = sem).

O termo passou a abranger o universo das aplicações em que a comunicações de sinais é feita via rádio e, portanto, sem uso de condutores (fios).

No período de 1920 a 1940 o termo se torna muito popular, ligado a uso de comunicações fixas.

A partir de 1980 o termo se torna novamente popular, mas agora ligado a uso de comunicações móveis.

WIRELESS - O QUE É

COMUNICAÇÃO SEM FIOCOMUNICAÇÃO SEM FIO


Quando não é possível o uso de condutores.

Ex: Comunicação com estações móveis.

Quanto não é prático o uso de condutores.

Ex: Quando a empresa fornecedora do meio físico apresentar uma demora demasiado longa para a instalação.

Quando a solução sem fio for mais econômica que a solução com fio.

WIRELESS - MOTIVAÇÃO PARA USO



Propagação Guiada - O deslocamento de eletrons em condutores leva a energia de um ponto a outro.

COMUNICAÇÃO COM FIOCOMUNICAÇÃO COM FIO

Propagação Irradiada - Por efeito de campo, uma perturbação num ponto afeta um outro ponto distante e a energia consegue ser transportada à distância


PROPAGAÇÃO DE ENERGIA



Só é preciso instalar emissor de um lado e receptor do outro - O meio é o que já existe na natureza:

ECONOMIA - Dispensa o custo de instalação de condutores entre os pontos.

O sinal emitido a partir de um ponto pode ser recebido em qualquer ponto dentro de uma área considerável de influência:

SOLUÇÃO NATURAL PARA COMUNICAÇÕES MÓVEIS.

VANTAGENS DA COMUNICAÇÃO SEM FIO



Para a mesma distância, a atenuação do sinal é maior que na propagação guiada:

A amplificação e o emprego de antenas diretivas podem resolver este problema.

A propagação irradiada tem alcance limitado:

Isto pode ser problema ou vantagem. Há recursos de repetição para resolver o problema.

A propagação irradiada é sujeita a vários efeitos (reflexão, refração, caminhos múltiplos, etc)

É necessário um bom projeto de sistema.

PROBLEMAS DA COMUNICAÇÃO SEM FIO



PLANOS DE FREQUENCIAS


1864 - publicado o tratado de Maxwell, onde é prevista a radiação eletromagnética.

1887 - experiências de HERTZ, MARCONI e POPOV. 1897 - primeiro sistema comercial de rádio-comunicação

(MARCONI). 1905 - desenvolvidos os circuitos sintonizados (OLIVER LODGE). 1912 - experiência de HEISING, levando à descoberta da

ionosfera por HEAVISIDE e KENNELY. 1915 - primeiro radio transmissor de telefonia. 1921 - primeiro sistema de comunicação móvel, servindo a

viaturas do Departamento de Polícia de Detroit (USA).

HISTÓRICO



1920 - primeiros sistemas de comunicação HF. 1925 - a radiotelefonia e a radiotelegrafia começam a ser

implantadas em âmbito mundial. 1927 - primeiros experimentos de televisão. 1932 - as faixas VHF e UHF começam a ser usadas. 1939 a 1945 - durante a 2a Guerra Mundial se criam as

tecnologias de microondas e de radar. 1947 - a televisão se torna comercial. 1947 - estabelecem-se nos Estados Unidos rotas de microondas

SHF de costa a costa. 1960 - primeiros experimentos de comunicação via satélite. 1963 - a comunicação via satélite entra em fase comercial.

HISTÓRICO DA COMUNICAÇÃO FIXA



1921 - primeiro sistema usado - Polícia de Detroit. 1940 a 1945 - aplicações militares na 2a Guerra Mundial. 1946 - primeiro sistema móvel profissional. 1947 - comunicações móveis em auto-estrada. 1947 - introdução do conceito celular. 1964 - criação do IMTS (Improved Mobile Telephone System). 1978 - criação do AMPS (Advanced Mobile Phone System). 1979 - introdução do SMC no Japão (similar ao AMPS). 1982 - Introdução do SMC nos países nordicos (NMT). 1982 - introdução do SMC no Reino Unido (TACS). 1985 - introdução do SMC na Alemanha (C 450). 1990 - surgem os SMC digitais.

HISTÓRICO DA COMUNICAÇÃO MÓVEL



EVOLUÇÃO DOS PARADIGMAS - 1a FASE

As comunicações via rádio representam a primeira realização técnica que surgiu no domínio teórico para passar ao domínio prático.

No início era um divertimento entre cientistas e técnicos amadores, sem vislumbrar aplicações práticas.

Até hoje perdura o espaço de radio-amadorismo, reduzido a poucas faixas e com pequeno porte.



A partir das realizações de MARCONI passou-se a enxergar a técnica de radiocomunicações como adequada a realizações profissionais.

No início, as realizações são ligadas a aplicações essenciais (só possíveis ou praticáveis via rádio):

Comunicações móveis marítimas Radiodifusão Videodifusão (TV) Comunicações móveis terrestres Comunicações de longa distância via HF




O desenvolvimento da tecnologia das radiocomunicações sugere a ampliação de suas aplicações para domínios complementares:

Enlaces rádio para entrocamentos de alta capacidade em telefonia

Enlaces rádio para comunicações de emergência ou alternativa:

Sistema de rádio-emergência Sistema de rádio-acesso

Aplicações voltadas à comodidade dos usuários:

Telefone sem fioSistema de rádio-chamada (paging) Sistema de telefonia celular




O usuário quer cada vez mais comodidades: Terminais móveis. Terminais pessoais.

O ACESSO MUDA DE FIXO PARA MÓVEL

A fibra óptica, pela sua capacidade, baixo ruído e baixo preço relativo, se torna o meio mais adequado para as ligações de longa distância.

O ENTRONCAMENTO MUDA DE RÁDIO MICROONDAS PARA FIBRAS ÓPTICAS

CONDUTOR RÁDIO CONDUTOR RÁDIO CONDUTOR RADIO




As tecnologias não são excludentes, mas sim complementares.

Há espaço para ambas as tecnologias:

Para algumas realizações uma das tecnologias é mais apropriada.

Em algumas aplicações é conveniente usar parte dos equipamentos com uma tecnologia e parte com a outra tecnologia.

COMUNICAÇÃO SEM FIO x COM FIO



ACESSO E BACKBONE


Geralmente as empresas de telecomunicações montam bem o backbone e existem recursos adequados para as necessidades de comunicações.

A dificuldade está no acesso individual do usuário ao backbone por:

Falta de linhas de acesso Prazo para a instalação O custo da expansão da rede externa só cai quando é rateado

entre vários usuários

Neste caso, a solução wireless é bastante conveniente, mesmo que seja provisória.

CONCEITO DE LAST MILE (ÚLTIMA MILHA)

ACESSO E BACKBONEACESSO E BACKBONE


Acesso com Fio: Mais tradição Menor atenuação Separação no espaço Projeto simples

Acesso sem Fio: Mobilidade Ponto x Área Mais interferência Instalação simples Limitação do espectro

TECNOLOGIA PARA ACESSO



Modems para canal de voz:

Tecnologia eletrônica, modulação convencional

Tecnologia eletrônica, modulação combinada

Modems sobre par de fios puros:

Família XDSL (ADSL, RADSL, HDSL, SDSL, VDSL)

Modems sobre cabos (cablemodem).

Conceito de BBL.

MODEM LINHA FÍSICA MODEM

ACESSO DIGITAL POR LINHA FÍSICA



O que se comunica é a informação, sobre o suporte físico do sinal.

Normalmente é preciso processar tanto a informação quanto o sinal para a comunicação pelo meio seja eficiente.

Processamento de informação de sinal: modulação /demodulação, amplificação, casamento de impedâncias.

Processamentode Informação

Processamentode Sinal

Antena Emissora

Antena Receptora

Processamentode Informação

Processamentode Sinal

ACESSO DIGITAIS RÁDIO - TECNOLOGIA



TERESTRE: Pequena distância, visada direta Conceito de WLL

Rádio ponto-a-pontoRádio ponto-multiponto

SATÉLITE: Solução atrativa, dada a cobertura do satélite Estrutura Uniforme, mesmo com pontos afastados Uso do VSAT

RÁDIO - FORMAS DE ACESSO



Meio propriamente dito: Espaço.

Enlace Rádio = Meio + Equipamentos Rádio.

Enlaces Distintos: Separação física Não-Interferência de um sobre outro

Freqüências Distintas.Projeto de Enlace (Antenas, Propagação).

RÁDIO - MEIOS



A Transmissão Digital exige a presença de modems.

No enlace rádio já existem modulador e demodulador.

O conceito de modem é intrínseco.É modem analógico, de uso irrestrito.

ABSORÇÃO DO CONCEITO DE MODEM



No domínio da “última milha” (last mile) é freqüente a dificuldade em se conseguir os enlaces na quantidade ou qualidade desejável.

Para cobrir esta lacuna foram desenvolvidos equipamentos específicos de rádio acesso digital nas modalidades:

Ligação ponto-a-ponto

Ligação ponto-multiponto

Por conveniência são equipamentos compactos, de fácil montagem e desmontagem (de modo a poderem ser transferidos de um lugar para outro, conforme necessário).

RÁDIO ACESSO - MODALIDADES



Para visada direta ou com repetição intermediária.

Possível otimização do enlace (antenas diretas).

Projeto simples, Instalação simples e Manutenção simples.

IDU

ODU ODU = Outdoor UnitIDU = Indoor Unit

RÁDIO ACESSO - PONTO A PONTO

IDU

ODU



ND - Nodal Station.Junto ao centro de tráfego, possui inteligência para controlar a distribuição dos sinais.

DS - Distribution Station.Situada em local estratégico, redistribui o sinal para uma área em seu torno (célula).

TS = Terminal Station.

RÁDIO ACESSO - PONTO - MULTIPONTO

PSDN NS

MRB

DS

TS

TS

TS

DS

TS

TS

TS



(*) Configuram o ambiente do WLL

COMUNICAÇÕESFIXAS

COMUNICAÇÕESMÓVEIS

Apoio à construçãoda rede fixa

Público em geral

Primordialmente parauso em viaturas

Primordialmente parauso por pessoas

físicas

Entroncamento rádio Sistema de rádio-acesso (*)

Difusão Rádio difusão Televisão

Celular Fixo (*)

Serviço Móvel Convencional Móvel Terrestre Móvel Marítimo Móvel Aeronáutico

Serviço de telefonia sem fio Serviço de radio-troncalizado Serviço de telefonia celular

Analógico Digital

MODALIDADE TIPOS DE USUÁRIOS SERVIÇOS

RÁDIO ENLACES - CAMPOS DE APLICAÇÃO



SISTEMAS PRIMITIVOS: Ocupação progressiva do espectro acaba disciplinada Tecnologia a válvula Tecnologia analógica

SISTEMAS MODERNOS: Uso de transistores e integrados Tecnologia digital Projetos de sistemas de alta qualidade Técnicas de gerência de equipamento e de gerência de rede

EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS FIXOS



Os caminhos da tecnologia são impulsionados por visões de marketing, que tem origem em situações casuísticas (oportunidades percebidas).A racionalização conceitual vem depois.

Há na origem definições de nichos mercadológicos distintos, mas a evolução dos produtos acaba criando invasões em outros espaços.As limitações acabam sendo determinadas por aspectos jurídicos.Na superposição geralmente algumas aplicações tem mais riqueza operacional que outras.

PROBLEMÁTICA OPERACIONAL



Espaço à disposição de todos.

É preciso autorização para uso de freqüências.

Enlaces distintos.

Permite independência, mas exige projeto aprovado e licença para operação.

Uso de acessos rádio tende a ampliação.

DISPONIBILIDADE DE MEIOS RÁDIO



Rádio Terrestre em suas diversas formas. “Wireless”. MMDS. Satélite. Combinações.

Quais as opções “sem fio” para

acesso à Internet?

Quais as opções “sem fio” para

acesso à Internet?

ACESSO À INTERNET - ALTERNATIVAS



ACESSO - TAXAS DE REFERÊNCIA

TECNOLOGIA DOWNSTREAM UPSTREAM

MODEM DE “LINHA” 28,8 Kbps 28,8 Kbps

RDSI - FE 128 Kbps 128 Kbps

MMDS

ADSL

CABLE MODEM

SATÉLITE

30 Mbps

1,5 ~ 6 Mbps

10 ~ 30 Mbps

1 ~ 45 MbpsVIA LINHA

TELEFÔNICA

700Kbps ~ 10Mbps

16 ~ 800Kbps

VIA LINHA TELEFÔNICA



DESEMPENHO DE SISTEMAS


Entender a natureza do fenômeno abstrato.

1a solução: descobrir medidas objetivas que guardem correlação com o fenômeno abstrato.

2a solução: objetivar a avaliação subjetiva.

Ex: Quero transmitir a voz pelo telefone:Tem de ser recebida de forma a ser bem audível.Tem de ser recebida de forma a ser claramente entendida.

BEM AUDÍVEL? Testes de nível.CLARAMENTE ENTENDIDA? Testes de inteligibilidade.

ENGENHARIA COM FENÔMENOS ABSTRATOS

DESEMPENHO DE SISTEMASDESEMPENHO DE SISTEMAS


O que é um projeto de sistemas?

Filosofias de Projeto: Abordagem Tecnológica.

Abordagem pelos requisitos do usuário.

Vantagem da abordagem dirigida pela tecnologia: cronogramas de implantação mais curtos.

Vantagem da abordagem dirigida pelos requisitos do cliente: maior probabilidade de atingir os objetivos e expectativas do cliente.

Estudo de requisitos do cliente: Primeiro passo.

Seqüência lógica de projeto: Disciplina a ser seguida para o sucesso.

PROJETO DE SISTEMAS - CONCEITOS



Projetista deve, em primeiro lugar, entender negócios do cliente e contexto político / estratégico da rede.

Pontos a serem interligados - Topologia da Rede.

Tipos de Aplicações / Informações a serem transportadas.

Estudo de tráfego por aplicação.

Qualidades de serviço: Q.S..

Tempos de respostas esperados.

Taxa de erro de bit esperada.

Disponibilidade esperada.

NECESSIDADES DOS CLIENTES



Em termos de Preços.

Em termos de Prazos.

Em termos de Condições Gerais.

Em termos de Assistência Técnica.

Em termos de Suporte/Assessoria em Geral. Em termos de Segurança.

Em termos de Garantia de Qualidade.

EXPECTATIVA DO CLIENTE



One Stop Shop é um “must”.

Prestador de Serviço ou Algoz?.

Provedor de solução de verdade!.

O que o cliente que é solução!.

Opções em termos de operadoras;

A importância de um excelente “Account-Manager” no projeto.

A extrema importância de um excelente “TC” - Consultor Técnico no projeto.

ALTERNATIVAS DE MERCADO



TELEVISÃO


FORMA DE AQUISIÇÃO E PRINCIPAIS FONTES

AQUISIÇÃO As variações de luminosidade são convertidas em sinal

elétrico.

CÂMERAS E SCANNERS Principal componente: CCD. Charge - Coupled Device.

TELEVISÃOTELEVISÃO


SINAIS DE VÍDEO E COR

RGB - SINAIS OBTIDOS DE CADA SAÍDA DA CÂMERA R relativo ao vermelho contido na cena. G relativo ao verde contido na cena. B relativo ao azul contido na cena. Y vídeo ou luminância.

Y = 0,59G + 0,30R +0,11B C croma ou cor.

R - Y ou CR croma R sem luminância B - Y ou CB croma B sem luminância



VARREDURA E RESOLUÇÃO

Varredura progressiva

Todas as linhas consecutivamente. Varredura entrelaçada

Campo ímpar - apenas as linhas ímpares.

Campo par - apenas as linhas pares. Quadro: todas as linhas - fotograma completo Pixel - elemento de imagem Resolução - pixels / linha x nº de linhas



POR QUE DIGITAL?

Maior imunidade à ruídos. Possibilidade de controle por “software”. Possibilidade de correção de erros. Permite multiplexar diferentes mídias. Permite acesso condicionado. Facilidade de compressão de dados.



720 Pixels 360 Pixels 360Pixels

486Linhas

486Linhas

486Linhas

Luminancia(Y)

Croma(Cr)

Croma(Cb)

"Picture Rate": 60 campos por segundo

"Active Picture Bit-rate":

8 bits (720+360+360) x 486 x 8 x 30 = 168Mbps

FORMATOS E NOTAÇÃO A : B : C

Exemplo: 4:2:2 4 amostras para Y. 2 amostras para Cr. 2 amostras para Cb.



Parâmetro

Luminância ( Y )

Sinaisdiferença de cor

Cr e Cb(cada)

Taxa do sinal composto(não comprimido)

Amostraspor linhas

Amostragem(freq)

Codificação Taxa de saida

858

429

13,5MHz

6,75MHz 8-bit PCM

8-bit PCM 108 Mbps

54 Mbps

216 Mbps

FREQÜÊNCIA DE AMOSTRAGEM

Altas Taxas de Bits:Necessidade de compressão.



SEQUÊNCIA DE PIXELS IGUAIS

REDUNDÂNCIA ESPACIAL

Área com pixels iguais.



quadro 1 quadro n quadro ( n + m)

REDUNDÂNCIA TEMPORAL

Toda ou parte da imagem repetida em quadros adjacentes.



TÉCNICAS DE COMPRESSÃO

Sub-amostragem (sub-sampling).




Quantização grosseira (coarse quantization):

Redução dos tons de cinza.



S

Sretardo( 1 pixel )

-

+

+

+

.................. .............. ....... .......... ......

.............

.. .... ...

... . ....

. .......

entr. saida

codificador

sinal de entrada

sinal de saida


Differential Pulse Code Modulation – DPCM:

Codificação da diferença entre amostras.



BLOCORESULTANTE

ÀREADE

BUSCA

D

BLOCO ANTERIOR

BLOCODESLOCADO D

Dx

Dy

D : VETOR DE MOVIMENTO



Compressão entre quadros (Interframes). Casamento de blocos (Block Matching). Vetor movimento (Motion Vector).


SÍMBOLOPROB

OCORRÊNCIA

S

S

S

S

1

2

3

4

p

p

p

p

=

=

=

=

1

2

3

4

0,60

0,20

0,15

0,05 1

01

0

1

0

0,20

0,40

1,0

Huffman Normal

0

10

110

111

00

01

10

11

bits/simbbits/simb

1,6 2L = p1.S1 + p2.S2 + p3.S3 + p4.S4

COMPMED

ALGORITMO



Codificação por entropia: Codificação “Run-lenght” Codificação de Huffman


domínio do tempo domínio do tempodomínio da freqüência

t f

F F



Transformadas:

Domínio do tempo Domínio da freqüência. Objetivo:

Descarte de coeficientes menos significativos.




DCT Transformada Discreta de Co-seno: Matriz 8x8 pixels Matriz 8x8 coeficientes Geração de coeficientes descorrelacionados Energia concentrada sobre alguns coeficientes Coeficientes nulos ou quase nulos

F (u,v ) =C (u) C (v)

4

J=0 K=0

7 7

f (j,k)cos(2j + 1) u (2k+ 1) vcos

16 16

TRANSFORMADA DIRETA :

ONDE :C (u) , C (v ) =

1

2para u,v = 0

C (u) , C (v ) = 1 para u,v = 0


139 144 149 153 155 155 155 155144 151 153 156 159 156 156 156150 155 160 163 158 156 156 156159 161 162 160 160 159 159 159159 160 161 162 162 155 155 155161 161 161 161 160 157 157 157162 162 161 163 162 157 157 157162 162 161 161 163 158 158 158

f ( j , k ) =

1260 -23 -11 -7 -1 2 -1 -3

-1 -17 -9 -2 -1 0 0 2

-6-2 0 1 2 0-4

-12 -5-3 2 1 2 0-1-2

2-3 0 1 0-1 0 2

-2 0-1 0-1 1 2 1

-3 0-1 0 1 1 1-1

1-1 0 0 1-1-1 0

F (u , v ) =



DCT: Transformada direta.


C00 C01 C02 C03

C11 C12

C21

C10

C20

C30

...

... ......

......

...

......

* C00 : Coeficiente DC; descreveo brilho médio do bloco

*



DCT: Efeito dos coeficientes bases da DCT.


168 67 12 5 3 2 1 1

4532 5 5 2 2 1 2

73522211

33521111

22211121

21111111

11124448

11211110

11188888

11188888

1128888

18

14488

181818

44488181832

888

1818183232

1818181832323232

11111000

168 67 12 2 0 0 0 0

4532500000

73500000

33200000

22000000

00000000

00000000

00000000

coeficientes DCT tabela de quantização coeficientes quantizados

c( i , j ) Q( i , j ) qc ( i , j ) = c ( i , j ) / Q ( i , j )

DC

AC 77

AC 01

AC 10168 67 12 2 0 0 0 0

4532500000

73500000

33200000

22000000

00000000

00000000

00000000

coeficientes quantizados

qc ( i , j ) = c ( i , j ) / Q ( i , j )

seqüência : 168 ; 45 ; 67 ; 12 ; 32 ; 7 ; 3 ; 3 ; 5 ; 2 ; 0 ; 0 ; 5 ; 3 ; 2 ; 0 ; 2 ; 2 EOB



DCT Tabela de Quantização. Varredura em zig-zag.


DCT

DCT

QUANTIZADORCODIFICADOR

POR ENTROPIA

TABELA TABELA

DADOSCOMPRIMIDOS

8X8 blocos

imagem

codificador baseado na DCT

DADOSCOMPRIMIDOS

IDCT

TABELATABELA

DESQUANTIZADORDECODICADORPOR ENTROPIA

decodificador baseado na DCT

(dados)

dadosreconstruidos

(imagem)



Transmissão e Recepção.


Formaçãodos sinaisY, Cr e Cb

RG

BY

CrCb

Divisãoem

blocos

Bloco8x8

pixels DCT

8x8coeficientes

de freq. Quantz

Coeficientesquantizados

Zig-Zag

cod. RLE(coef. AC )

cod. Huffman

0100111.....("bitstream")

cod. DPCM(coef. DC )

PADRÃO JPEG


JOINT PHOTOGRAPH EXPERT GROUP Imagens estáticas Compressão “intraframe”. Técnicas : DCT, DPCM, Entropia.


Y Y

Y Y

CrCb

MACROBLOCO

PADRÃO H.261


Vídeo Conferência em RDSI. Compressão intraframe DCT. Compressão interframe Macrobloco. Vetor movimento - “motion vector”. Taxa de bits: px64kbps (p 1 a 30).


quadro anterior

quadro atualcodific

diferençacodificação do

macrobloco

vetor movimento

bloco alvo

área semelhante

PADRÃO H.261


Compressão interframe.


I P P P PI IP P

PADRÃO H.261


I-frames compressão intraframe. P-frames compressão interframe.


PADRÃO MPEG


MOVING PICTURES EXPERTS GROUP Objetivo:

Especificação do conjunto de técnicas para a compressão de vídeo/áudio - sintaxe

Aberto à inovações: Admite a criação de sistemas proprietários

Técnicas: Intraframe DCT , Run-length , Entropia Interframe Macrobloco , Vetor movimento

Taxa de compressão: até 200:1


PADRÃO MPEG MPEG 1


Objetivo inicial:Armazenamento CD Vídeo.

Modo de varredura:Não entrelaçada.

Formato típico:320 x 240 pixels; 30 quadros/s.

Qualidade de imagem:Igual ao VHS.

Taxa de bits:1,5 Mbps (típica).


PADRÃO MPEG MPEG 2


Objetivo inicial: TV digital (com qualidade normal)

Aplicações: Transmissão via satélite (DTH) TV a cabo (CATV) TV digital em broadcasting (HDTV / SDTV) Servidores de vídeo

Modo de varredura: Entrelaçada

Taxa de bits: 4 - 100Mbps (conforme aplicação)

Escalabilidade: Admite diversos modos


********************

****B BB B B BPP P

P

ORDEM NATURAL

ORDEM DE TRANSMISSÃO

I

I

B

B B B

B

B

B B

P

PP

1

1 2

2 3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

PADRÃO MPEG MPEG 2


Frames codificados de 3 modos: I ( intraframes ) com base em si mesmo P (predicted) com base em I - frame B (bidirectional) com base em 2 P ou I, P frames


.... ....Video Sequence

Group of Picture

.....

YCr

Cb

Picture Slice Macroblock Block

8x8 pixels

PADRÃO MPEG MPEG 2


Hierarquia de dados:Cada nível transporta um cabeçalho.


DCT QUANTZ

QUANTZ

INVERS

DCT

INVERS

VLCHUFFMAN-

+

MOVIM.ESTIM.

MOVIM.COMP.

BUFFER

VETOR DE MOVIMENTO

IMAGEM PREDITA

CONTROLE DE TAXA

ENTR.

PADRÃO MPEG MPEG 2


Codificador:


Buffer DemuxDecod.

HuffmanQuantzinvers.

DCTinvers. +

Compens.movim.

Buffer doframe

anteriorBuffer do

frameposterior

vetor movimento

saída

Decod.Huffman

PADRÃO MPEG MPEG 2


Perfis e Níveis: Ferramentas de compressão e taxa de bits Notação MP@ ML

Decodificador:


PADRÃO MPEG MPEG 4


Objetivo inicial: Vídeo conferência com baixas taxas de bits

Aplicações: Vídeo - telefone Recuperação de banco de dados Teleshopping Vigilância

Características: Robustez à erros Operação com formas diferentes de dados

Taxa de bits: 4,8 – 64 kbps (inicialmente) 1,8 Mbps (nova versão)



CONCLUSÃO

Principal aspecto:Padronização dos “codecs”.

O que utilizar:Custo x Aplicação.

Aplicações futuras:Video on Demand.Medicina.TV interativa.


BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA

REFERÊNCIASREFERÊNCIAS

MOULTON PETE, THE TELECOMMUNICATIONS SURVIVAL GUIDE, PRENTICE HALL.

DOMAN ANDY, O GUIA ESSENCIAL DE COMUNICAÇÃO SEM FIO, CAMPUS.

EFFELSBERG WOLFANG/FUO, FRNAKLINF/LUNA, J. JOAQUIM GARCIA, MULTIMEDIA COMMUNICATIONS, PEARSON.


www.liivrariacultura.com.br

www.artechhouse.com.br

www.phptr.com

www.amazon.com

www.itu.int

SITES DA INTERNETSITES DA INTERNET

REFERÊNCIASREFERÊNCIAS

MBA SERVIÇOS DE TELECOMUNICAÇÕES ESPECIALIZAÇÃO EM COMUNICAÇÕES MÓVEIS

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