Redes de Telecomunicações Mestrado em Engenharia Electrotécnica e e de Computadores Docente :...

Redes de Telecomunicações

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e

e de Computadores

Docente : Prof. João Pires

© João Pires Redes de Telecomunicações 2

Objectivos e Tópicos

• Proporcionar uma visão actualizada da estrutura, operação e gestão de uma rede de telecomunicações moderna.

• Apresentar metodologias apropriadas para analisar o desempenho e planear diferentes tipos de redes.

• Os tópicos principais são: Redes de Transporte (SDH, WDM), Redes de Acesso, Comutação (digital, óptica e ATM), Sinalização (SS7), Gestão de Redes (TMN) e Planeamento de Redes.


Programa (I)

1. Introdução às redes de telecomunicações

2. Redes de Transporte SDH2.1 Princípios da PDH e da SDH2.2 Arquitectura e topologia das redes de transporte 2.3 Estrutura de multiplexagem da SDH2.4 Protecção e restauro 2.5 Sincronização de rede2.6 Análise de desempenho em redes SDH2.7 Redes multiserviço

3. Redes ATM3.1 Princípios do ATM3.2 Modelo de camadas do ATM

4. Redes Ópticas4.1 Princípios do WDM e da comutação óptica


Programa (II)

4.2 Estrutura dos nós e topologias de rede 4.3 Protecção óptica4.4 Redes IP/WDM

5. Rede de Acesso5.1 Arquitectura da rede de acesso e tecnologias usadas5.2 Interfaces V5.1 e V5.2

5.3 A rede de acesso de banda larga5.4 Soluções PON (ATM PON, Ethernet PON)

6. Comutação6.1 Princípios da comutação: comutação de circuitos e de pacotes6.2 Comutação digital de circuitos 6.2.1 Critérios de dimensionamento das malhas de comutação 6.2.2 Comutação digital e temporal 6.2.3 Arquitectura das centrais de comutação SPC


Programa (III)

6.3 Comutação ATM 6.3.1 Princípios da comutação de pacotes rápida 6.3.2 Arquitectura dos comutadores ATM

7. Sinalização e gestão da rede7.1 Objectivos e tipos de sinalização em telecomunicações7.2 O sistema de sinalização número 7 e suas aplicações7.3 Redes inteligentes7.4 Gestão de redes de telecomunicações (TMN)

8. Aspectos do planeamento de redes 8.1 Etapas do planeamento

8.2 Metodologias de planeamento8.3 Exemplos de planeamento de redes


Aspectos Pedagógicos

• BibliografiaAcetatos da disciplina (disponíveis na secretaria da S. Telecomunicações)

J. Pires, Sistemas de Telecomunicações I, IST, 2002 (cap. 4 e 5)

M. P. Clark, Networks and Telecommunications, John Wiley & Sons,1997

M. Sexton, A. Reid, Broadband Networking, Artech House, 1997

S. V. Kartalopoulos, Understanding SONET/SDH and ATM, IEEE, 1999

H. J. Chao, C. H. Lam, E. Oki, Broadband Packet Switching Technologies, John Wiley& Sons, 2001

• Avaliação de conhecimentosExame (duas épocas)


Aspectos da Evolução das Telecomunicações

1956 - Primeiro cabo submarino telefónico (36 circuitos telefónicos)1964 - Concepção da comutação por pacotes (Paul Baran)1965 - Primeiro satélite geo-estacionário (Intelsat1, 240 circuitos)1965 - Transmissão a 2 Mbit/s no Reino Unido (30 circuitos)1966 - Proposta de usar as fibras ópticas em telecomunicações (Kao)1968 - Primeira central de comutação digital (tecnologia TTL) 1969 - ARPANET (1ª rede de pacotes)1980 - Início da normalização do GSM1984 - Satélite Intelsat V (12 000 circuitos)1985 - Proposta da SONET (Belcore) 1988 - Primeiro cabo transatlântico digital em fibras ópticas (4 000 circuitos)

1988 - Normalização do ATM (ITU-T)1996 - Cabo submarino óptico TAT12/13 (122 880 circuitos)1997 - Satélite Intelsat VIII ( 22 500 circuitos ) 1999 - Cabo submario óptico TAT14/15 (40 Gbit/s , ~1 milhão de circuitos)


Evolução de diferentes serviços (Mundial)

• A evolução do número de utilizadores dos diferentes serviços de telecomunicações a nível mundial mostra um crescimento pouco expressivo para a telefonia fixa e um crescimento muito acentuado para a telefonia móvel e para a Internet.

Fonte: Maurizio Dècina, ECOC 2003


Evolução do tráfego Internet total nos USA

• As análises de tráfego nos Estados Unidos mostram que o tráfego Internet passou a ser dominante a partir do ano 2000, com um crescimento que duplica todos os anos.

Fonte: Maurizio Dècina, ECOC 2003

Cresce 35% ao ano


Evolução do Tráfego Total

• O tráfego telefónico de voz tem um crescimento entre 10 a 15% ao ano.

• O tráfego de dados (Internet) tem um crescimento superior a 100% ao ano.

• Actualmente o tráfego de dados é dominante nas redes dorsais. Dados (Internet)

Telefónico (voz)

1990 2010

Tráfego

Actualmente o planeamento das infraestruturas de telecomunicações deve ser determinado pelo tráfego de

dados


Evolução do tráfego dorsal por serviço (UK)


Digitalização da informação

• A digitalização de um sinal analógico envolve três diferentes etapas: amostragem, quantificação e codificação.

• A amostragem consiste em retirar amostras do sinal em intervalos regulares. A quantificação em fazer corresponder à amplitude de cada amostra um determinado valor. A codificação em transformar este valor numa palavra binária.

8

7

654

3 2 1

0

3 5 4 1

00000011 00000101 00000100 00000001

Período de amostragem

Ta

Relógio

Amostragem

Quantificação

Codificação


• A frequência de amostragem mínima (Fa) de um sinal deve ser igual ao dobro da frequência máxima do sinal a amostrar ( Fa2B).

• Um canal telefónico usa uma banda entre os 300 e os 3400 Hz. Assumindo uma frequência máxima de 4000 Hz, tem-se uma frequência de amostragem de 8 kHz, ou seja, um período de amostragem de 125 s. Codificando cada amostra com 8 bits tem-se um débito de 64 kbit/s.

• Normalmente, em telefonia digital uma via física é usada para transmitir vários canais. A associação desses diferentes canais é feita usando multiplexagem por divisão no tempo ou TDM. Nessa técnica em cada 125 s é atribuído um intervalo de tempo (time-slot) a cada canal. Para um sinal multiplex com 32 canais (30 de informação), a estrutura de uma trama é dada por

• Cada conjunto de 8 bits ( time-slot) não poderá durar mais de 125s/32=3.9 s, o que corresponde a 488.2 ns por bit, ou seja, um débito binário de 2.048 Mbit/s.

Débitos binários

1 2 3 4 3231

125 s

Time-slot


Aspectos de transmissão

• Normalmente, antes da transmissão os diferentes canais são multiplexados (multiplexagem por divisão na frequência ou por divisão no tempo).

• Na transmissão digital a sequência é caracterizada pelo débito binário Db, ou seja pelo número de bits transmitidos por unidade de tempo.

• Os meios de transmissão (pares simétricos, cabos coaxiais, fibras ópticas, feixes hertzianos, satélites, etc ) vão atenuar e distorcer o sinal. Para além disso, o sinal vai ser perturbado por ruído e por interferências.

• A presença dessas perturbações pode introduzir erros na transmissão digital. O desempenho destes sistemas é assim caracterizado pela razão de erros binários ou BER (bit error ratio), em que BER=(bits errados) / (bits transmitidos).

• Normalmente, em transmissão digital é necessário a partir de um certo nível de degradação reformatar o sinal usando regeneradores.

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