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.

Serviços de Telecomunicações

Segundo o FCC dos EUA a definição de telecomunicões é:

a "transmissão, entre dois ou mais pontos especificados pelo usuário, de 
informação, sem nenhuma mudança na forma ou conteúdo da informação enviada ou
recebida."

Um serviço de telecomunicações (em um sentido mais amplo) pode ser:

1. qualquer serviço fornecido por um operador de telecomunicação;
2. um determinado conjunto de facilidades de transferência de informação entre usuários fornecidas para um grupo de usuários do sistema de telecomunicações.

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.

• 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 broadcast de TV e rádio

• Rede de radio via satélite
• Rede de TV via satélite

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
  EmbedVideo received the bad id "UGxXj7QQndU&feature#!" for the service "youtube".

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(IEEE802.11): (usado por Wireless ISPs e na construção de redes locais sem fio WLAN)
• WiMax(IEEE 802.16) (usado por Wireless ISPs na construção de redes metropolitanas - MANs)
• Cable modem
• FTTH
• rede broadband por satélite
• rede celular broadband: 3G(UMTS,HSDPA,CDMA2000) e 4G (LTE)
• Internet power-line
• Leased Lines (linhas alugadas): canais T1 e E1

Redes de Acesso I

Em instituições e empresas é comum o uso de uma tecnologia de enlace multiponto, chamada ethernet, para formação de uma rede local (LAN). A ethernet padronizada como IEE802 originou uma série de derivados, entre elas a Gigabit Ethernet.

Referências

[9]

Curso de Engenharia de Telecomunicações