Conceitos Básicos de Telecomunicações

Objetivos

Familiarizar o aluno com conceitos básicos na área de telecomunicações:

• Redes baseadas em comutação de circuitos versus pacotes
• Estudo de caso redes de pacotes: Internet
• Tecnologias de Redes de acesso: sem fio (WIFI, 2.5/3G/4G, Wimax), redes cabeadas: via TV a Cabo, via rede Telefônica
• Serviços sobre a Internet.
• Sinais em Telecom;
• Meios de Transmissão;
• Blocos de um Sistema de Transmissão e Recepção;
• Redes de Telefonia: fixa e móvel
• Redes broadcast de TV e rádio
• Redes de Satélite, sistema de localização GPS

Conceitos Iniciais

Redes de Telecomunicações [1]

Coleção de terminais, enlaces (links) e nós que possibilitam 
a comunicação entre usuários"

• Podem ser baseadas na comunicação de circuitos e na comutação de pacotes;
• Terminais possuem um endereço único na rede.
• A coleção destes endereços é chamada de espaço de endereçamento.

Exemplos de Redes

• rede telefônica;
• Internet;
• rede de TV a cabo;

Sinais em Telecom

As informações são transmitidas através de sinais, os quais podem ser observados no domínio do tempo ou frequencia. Apenas a forma de olhar é que muda. Vejam alguns exemplos de sinal.

• AVASS - Ambiente Virtual de Aprendizagem de Sinais e Sistemas

• Sinais e Fourier - Falstad

Meios de Transmissão

• Espaço livre

Para irradiar e captar um sinal se usam antenas, as quais são projetadas para uma determinada frequência e um ganho em uma certa direção.

• Exemplo de diagrama de irradiação de uma antena
• Tipos de antenas

• Atividade complementar: Video de como funciona uma antena

• Meios guiados

• Condutores de cobre: , [2], [3]
• Fibras ópticas: , [4], , [5]
• Mapa dos cabos ópticos ao redor do planeta

Espectro eletromagnetico e propagação de sinais

O espectro eletromagnético é dividido em faixas, com destinações diversas.

• Divisão do espectro eletromagnético
• Classificação das faixas

O seu uso é rigidamente regulamentado. No Brasil a ANATEL regula o uso

• O Quadro de atribuição de faixas de frequencias ilustra o uso

A propagação no espaço livre ocorre pela alternância dos campos Elétrico e Magnético

• Onda Eletromagnética

Blocos de um Sistema de Transmissão e Recepção

• Diagrama geral de um sistema de comunicação
• Diagrama de telefone celular

Redes de Telefonia: fixa e móvel

• Telefone fixo
• A rede telefônica
• Martin Cooper - Inventor do telefone celular [6]
• Evolução do telefones celulares
• Rede de telefonia Celular
• Qual é a função do telefone hoje?

Redes de Satélite, sistema de localização GPS

• Comunicação por satélite
• [7]
• distância dos satélites, [8]
• GPS
• Curiosidade os satélites ao redor da terra.

• J-Track 3D Satellite Tracking
• Como localizar os Satélites

Protocolos de Comunicação

• Qualquer rede de telecomunicação apresenta um ou mais protocolos de comunicação;

Um protocolo é um conjunto de regras e sinais/símbolos pré-definidos que 
permite a troca de informação entre as partes envolvidas em uma comunicação.

• Para fins de organização e de implementação, são vistos em diferentes níveis de camadas.

Estrutura das redes

Cada rede possui uma especificidade, mais em geral apresentam os seguintes planos:

• plano de dados/mídia (ex: voz na rede telefônica);
• plano de controle (ex: sinalização para uma chamada telefônica);
• plano de gerenciamento (ex: criação de uma conta telefônica, tarifação).

Chaveamento de Pacotes x Chaveamento de Circuitos

• Rede com comutação de circuitos: os nós da rede estabelecem canais dedicados a uma determinada sessão de comunicação. Ex: rede de telefonia.
• Rede com comutação de pacotes: os canais de comunicação entre nós são compartilhados no tempo (multiplexação estatística) entre várias sessões.

Caso de Estudo de uma Rede de Pacotes: Internet

A internet um conjunto interligado de redes Estrutura hierárquica de ISPs

Os protocolos da Internet: arquitetura TCP/IP

• 4 camadas de protocolos caracterizam a arquitetura TCP-IP
  • Aplicação: HTTP, FTP, SMTP etc
  • Transporte: TCP, UDP
  • Rede: protocolo IP, ICMP etc
  • Enlace/Física: ethernet, enlaces óticos, enlaces sem fio.

• O Modelo TCP - IP
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Endereçamento IP e Sistema de Nomes de Domínios

• Endereçamento IPv4: 4 bytes - uma parte do endereço idenfica a rede (netid) e outra parte identifica o hospedeiro (hostid) - ver CIDR;
• Endereçamento IPv6: 6 bytes
• Domínio de nomes: para fins de uso pelo ser humano, as redes (domínios) recebem nomes. Um serviço de resolução de nomes mapeia um nome em um endereço;

Estrutura do Pacote IP e o Roteamento IP

• Estrutura do IPv4

• Simulador de Pacotes

Arquitetura de serviços sobre a Internet

• Modelo cliente-servidor
• Modelo P2P (peer-to-peer): decentralizado ou centralizado

Os serviços da Internet

• Correio eletrônico: protocolos smtp, pop
• World Wide Web: protocolos htpp
• Acesso remoto: ssh
• Compartilhamento de arquivos: Napster, Kazaa
• Transmissão de mídia
• Telefonia na Internet (Voz sobre IP)

Rede de Acesso

É a parte da rede de telecomunicações que conecta os clientes
 ao provedor de serviço imediato.

Na Internet, as principais tecnologias de acesso são:

• discada (dial up)
• xDSL
• ISDN
• WiFi (usado por Wireless ISPs)
• WiMax (usado por Wireless ISPs)
• Cable modem
• FTTH
• rede broadband por satélite
• rede celular broadband: 3G(HSDPA and UMTS) e 4G (LTE)
• Internet power-line
• Leased Lines (linhas alugadas): canais T1 e E1

Redes de Acesso I