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Sistemas de Telecomunicações Guiados - ISCTE - Acetatos 1 1
Sistemas de Telecomunicações GuiadosLicenciatura em Engenharia de Telecomunicações e Informática
3ºano, 1º Semestre , 2008/2009
• Leccionada por: João Rebola– e-mail: [email protected]– Gabinete: D616– Cacifo: 324– Telefone interno: 796161
• Página da Cadeira: http://iscte.pt/STG/
• Horário de Dúvidas: Quartas-feiras às 17h30.
• Avaliação– A nota final tem 2 componentes:
- 80% × máx{ 0,5xTeste1 + 0,5xTeste2; Exame }- 20% nota dos laboratórios
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• Testes / Exame
– Nota mínima em cada teste: 8,0 valores– Nota final mínima (para quem efectuar laboratórios): 8,0 valores– Nota final mínima (sem laboratórios): 9,5 valores– O 1º teste será um pouco depois do meio do semestre e o 2º será coincidente
com o 1º exame, podendo o aluno optar por um dos esquemas de avaliação.
• Laboratórios
– Nota dos laboratórios vale 4 valores da nota final– A inscrição e marcação dos laboratórios será realizada durante o semestre– 4 sessões de laboratórios– A entrega dos relatório é efectuada na própria sessão de laboratório
• Notas finais entre 8 e 9 valores não há orais• As notas dos laboratórios do ano passado mantém-se para este ano• O cálculo das notas finais é feito às décimas, sendo arrendondado no fim
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Programa
1. Introdução2. Rede telefónica pública comutada3. Técnicas de codificação de voz: PCM, modulação delta, PCM diferencial e LPC4. Caracterização da transmissão de sinais5. Meios de transmissão guiada: cabo coaxial e par simétrico6. Transmissão por fibra óptica
Material de estudo: bibliografia
• Folhas do Prof. João Pires (Um bloco sobre sistemas de telecomunicações) • Folhas do Prof. Adolfo Cartaxo (Um bloco sobre transmissão em fibras
ópticas). • Govind Agrawal, Lightwave Technology Telecommunication Systems, 1ª ed.,
2005, ISBN: 0-471-21572-4 • Bruce Carlson, Janet Rutledge e Paul Crilly, Communications Systems, 4ª
ed., 2002, McGraw-Hill, ISBN: 0-07-121028-8
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O conceito: Sistemas de Telecomunicações Guiados
• As telecomunicações compreendem o conjunto dos meios técnicos -sistemas - apropriados para codificar, transportar e encaminhar tão fielmente quanto possível informação à distância.
• Fonte de informação: natureza analógica ou digital.• Canal: complexo (e.g., comutação) e imperfeito (e.g. distorção).• Sinais: transportados por ondas electromagnéticas (guiado / rádio).• Critérios de qualidade de serviço: fidelidade, fiabilidade.
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Ultravioleta
Infravermelho
Visivel
Ondas milimétricas
SHF (super high frequency)
UHF (ultra high frequency)
VHF (very high frequency)
HF (high frequency)
MF (medium frequency)
LF (low frequency)
VLF (very low frequency)
Áudio100 Km
1 Km
10 Km
1 m
10 m
100 m
1 cm
10 cm
Par simétrico
Cabo coaxial
Guia de onda
Fibra óptica800 nm
2.55 µm
Telefone, dados, vídeo
Satélite, Radar
UHF TV
telemóveis
VHF TV e FM
Telefone e telégrafo
100 KHz
1 KHz
10 KHz
100 MHz
10 MHz
1 MHz
10 GHz
1 GHz
Difusão AM
100 GHz
1014 Hz
1015 Hz
Rádio amador
Cabos submarinosRádio transoceanico
Com
prim
ento
de o
nda
Frequência
1 µm
Ondas longas
Microondas
Feixes Laser
Ondas curtas
Designação Prop. Guiada Prop. Rádio Aplicação
O espectro electromagnético
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Evolução das Telecomunicações
• 1837 - Invenção do telégrafo (Cooke e Wheastone)• 1844 - Invenção do código de Morse (Samuel Morse)• 1866 - 1º cabo submarino telegráfico transatlântico• 1875 - 1º cabo submarino telegráfico entre Lisboa e Brasil• 1876 - Invenção do telefone (Alexander Bell)• 1891 - Invenção do primeiro comutador automático (Strowger)• 1894 - Telegrafia sem fios (Marconi)• 1901 – 1ª ligação rádio transatlântica• 1926 – 1ª ligação rádio-telefónica transatlântica• 1928 - Teoria da Amostragem (Nyquist)• 1936 - Invenção do PCM (Reeves)
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Evolução das Telecomunicações (cont.)
• 1948 - Invenção do transistor (Bell Laboratories)• 1956 - Primeiro cabo submarino telefónico (53 repetidores, 35
circuitos)• 1957 - Lançamento do primeiro satélite - Sputnik (Russo)• 1959 - Invenção do laser (light amplification by stimulated emission of
radiation)• 1965 - Primeiro satélite geoestacionário (Intelsat1, 240 circuitos)• 1966 - Proposta de usar as fibras ópticas em telecomunicações (Kao e
Hockman)• 1967 - Criação da primeira rede de comutação de pacotes (ARPANET)• 1968 - Primeira central de comutação digital (tecnologia TTL)• 1980 – Início da normalização do GSM
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Evolução das Telecomunicações (cont.)
• 1984 - Satélite Intelsat V (12000 circuitos)• 1985 – Proposta da SONET (Bellcore)• 1988 - Primeiro cabo transatlântico digital em fibra óptica TAT 8
(40000 circuitos)• 1990 – Normalização do SDH (ITU-T)• 1988 - Primeira recomendação sobre RDIS de banda larga• 1996 - Cabo submarino óptico TAT 12/13 (122 880 circuitos)• 1997 - Satélite Intelsat VIII (22 500 circuitos)• 1999 - Cabo submarino óptico TAT 14/15 (40 Gbps, ∼ 107 circuitos)• 2000 – Sistemas de transmissão óptica com 160×10Gbit/s
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Ramos das Telecomunicações
• TransmissãoCodificação e transporte da informação à distância.
• ComutaçãoEncaminhamento da informação (pôr em contacto dois ou mais utilizadoresquaisquer, de acordo com as suas ordens).
• Controlo e GestãoGarante que as redes de telecomunicações são máquinas dinâmicas, com elevadograu de fiabilidade. A sinalização constitui os meios pelos quais a gestão da redeactua sobre esta.
- Resposta rápida a falhas – fiabilidade- Configuração rápida dos elementos de redeGestãoGestão
ControloControlo - Realizado através da sinalização
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Equipamento básico de telecomunicações
Vias de transmissão
Vias de transmissão
Equipamento de rede (nós)
Equipamento de rede (nós)
Suporte de transmissão: pares simétricos, cabo coaxial, fibra óptica e feixes hertzianos
Suporte de transmissão: pares simétricos, cabo coaxial, fibra óptica e feixes hertzianos
Repetidores: amplificadores e regeneradoresRepetidores: amplificadores e regeneradores
Equipamento terminal: telefone, computadorEquipamento terminal: telefone, computador
Equipamento de comutação: comutadores digitais nas redes telefónicas (comutação de circuitos);
routers nas redes de dados (comutação de pacotes)
Equipamento de comutação: comutadores digitais nas redes telefónicas (comutação de circuitos);
routers nas redes de dados (comutação de pacotes)
Sistemas de sinalização e gestãoSistemas de sinalização e gestão
Servidores: dispositivos com capacidade para armazenar informação (servidores de WWW e
cabeças de rede nas redes CATV)
Servidores: dispositivos com capacidade para armazenar informação (servidores de WWW e
cabeças de rede nas redes CATV)
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Alguns serviços e débitos binários
� Telefonia 16 - 64 kb/s rede � assin.16 - 64 kb/s assin. � rede
� Acesso Internet 14 - 24000 kb/s rede � assin.14 - 384 kb/s assin. � rede
� Correio electrónico 9 - 128 kb/s rede � assin.9 - 64 kb/s assin. � rede
� Filmes a pedido 1500 - 6000 kb/s rede � assin.9 kb/s assin. � rede
� TV alta definição 12000 - 24000 kb/s rede � assin.- assin. � rede
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Tipos de redes de Telecomunicações
• Rede telefónica pública comutada
• Redes de dados pública:– WANs, MANs, LANs
• Rede digital com integração de serviços (RDIS)– Voz, dados, imagem e video
• Redes de satélites– TV, GPS (Global Positioning System)
• Redes híbridas fibra-coaxial (distribuição de TV por cabo)
• Redes para comunicações móveis (celulares)
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Estratificação em camadas
• Uma rede de telecomunicações pode dividir-se em camadacamada de de rederedede de transportetransporte e camadacamada de de serviserviççosos.
•• CamadaCamada de de rederede de de transportetransporte
•• CamadaCamada de de rederede de de serviserviççosos
proporciona caminhos à camada de rede serviços
proporciona caminhos à camada de rede serviços
consiste em diferentes redes de serviço, cada uma responsável por
um certo tipo de serviço
consiste em diferentes redes de serviço, cada uma responsável por
um certo tipo de serviço
Rede de Transporte
Redetelefónica
Rede de dados
Redecelular
Redede cabo
Circuitosalugados
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Rede de transporte
• assegura uma transferência transparente e fiável da informação àdistância e independente dos serviços
• garante funcionalidades como transmissão, multiplexagem, encaminhamento, protecção, supervisão, etc
• é constituída por diferentes elementos de rede ligados entre sisegundo uma topologia física (normalmente em malha ou anel) e interagindo com o plano de gestão da rede
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Rede de transporte (2)
• A camada da rede de serviço é uma rede telefónica comutada cujos elementos de rede são centrais de comutação (CC)
• A rede de transporte é constituída por 5 ADM (multiplexadores de inserção/extracção), interligados por fibra óptica numa topologia em anel
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• SDH – Synchronousdigital hierarchy• WDM – Wavelengthdivision multiplexing• OTN – OpticalTransport Network
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• SDH – Synchronousdigital hierarchy• WDM – Wavelengthdivision multiplexing• OTN – OpticalTransport Network
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Hierarquização da rede
� As redes de telecomunicações são normalmente segmentadas numa estruturahierárquica com três níveis: núcleo ou backbone, metro e acesso� As redes de telecomunicações são normalmente segmentadas numa estruturahierárquica com três níveis: núcleo ou backbone, metro e acesso
��������abarca grandes distâncias e é usada para transportar grandes quantidades de tráfego��������abarca grandes distâncias e é usada para transportar grandes quantidades de tráfego
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• concebida para oferecer directamente conectividade a uma grande variedade de utilizadores
� usa uma grande variedade de tecnologias e protocolos que dependem dos serviços proporcionados
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• concebida para oferecer directamente conectividade a uma grande variedade de utilizadores
� usa uma grande variedade de tecnologias e protocolos que dependem dos serviços proporcionados
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Normalização em Telecomunicações- Razões da sua existência -
• Devido ao carácter internacional das telecomunicações é fundamental a normalização, nomeadamente em:
– aspectos técnicos: definição da qualidade de serviço e dos parâmetros que a influenciam; especificação das interfaces, e.g. dos sinais usados na transmissão e sinalização.
– planificação geral da rede: estrutura da rede internacional, plano de transmissão, distribuição dos números telefónicos, etc.
– problemas de exploração e gestão: definição dos preços das chamadas internacionais, análise do tráfego, etc.
• A nível das redes nacionais a normalização é importante para garantir:
– Compatibilidade de equipamento entre os diferentes fabricantes– Assegurar uma qualidade de serviço mínima a todos os utilizadores.– Respeitar as convenções internacionais
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Normalização em Telecomunicações- Organismos -
• International Telecommunication Union (ITU) site: http://www.itu.int
• International Standards Organization (ISO)site: http://www.iso.org
• European Telecommunications Standards Institute (ETSI)site: http://www.etsi.org
• Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)site: http://www.ieee.org
• American National Standards Institute (ANSI)site: http://www.ansi.org
• Internet Research/Engineering Task Force (IRTF / IETF) - IABsites: http://www.ietf.org e http://www.irtf.org