Apostila - Redes de Acesso by Luiz Andrade

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índice 1 Introdução." 2 Histórico

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3 Atendimento Convencional 4 Necessidades Atuais

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5 O que é a Rede de Acesso?

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7 Arquiteturas de Rede e Integração das Tecnologias """" .." """"""",, :<.:! 7.1 Configuração Ponto-a-Ponto " "" ". " .."". " .."" " " .."" ". " .."" "" '!.. : 7.2 Configuração Estrela Ativa " ". " .."". " "" ..".". ". "". "" " ". "". ". "" " :: 7.3 Configuração em Anel SDH " .."". " " .."" "" " .." ..". ::":,,. "" 7.4 Integração Estágio Remoto - WLL. ". ". "". " "" ". "" .."" ". "". " : 7.5 Integração Estágio Remoto - CA TV """""""""",, ,,"""" ,,' ":,,",,. 7.6 Integração Estágio Remoto. Link de Rádio "" .."""""""""" ,,""""",, .:..;; 7.7 Integração entre ADSL e VDSL em arquitetura FTTx """""" :,,:,,",,.

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6 Soluções existentes 8 6.1 Solução WLL o ••••••••• 9 6.1 .1 Tecnologias W LL "."" """""" .." .."" ""."".,,"",, " 11 6.1.2 Tecnologia DECT " " " ..". ". " .."" " .." " ". "" """" 14 6.1.3 Tecnologia CDMA " """ "". " .."". ". " " """. """. "" 20 6.1.4 Tecnologia GSM ".""" .."." "".""""."."" ".,,",,.,,",, 30 6.1 .5 Sistemas de 3" Geração" "" " .."""""" """,, ..,, 31 6.2 Tecnologias de Acesso por Cobre - "xDSL" """""""" """"""" ".,,"""" 32 6.2.1 Principais Tecnologias xDSL .."" " """"."",, """,, 34 6.2.2 HDSL - High bit-rate Digital Subscriber Line """""""" ,,""""",, 34 6.2.3 ADSL - Asymetric Digital Subscriber Line"""""""" """"",, ,, 39 6.2.4 VDSL - Very High data rate Digital Subscriber Line " """"""" ,,""""""",, 42 6.2.5 Vantagens da Reutilização da Rede de Pares Metálicos """"""" """"""",, ;; 43 6.2.6 Tecnologias xDSL - Conclusão ". ". ". "" """ ..". "" " " :"". "". 43 6.3 Redes H FC - Hybrid Fiber Coax "" " """"""""" " i"""",, 44 6.3.1 Histórico ". "". "." ". "" " "". "". ". "". " " .."". "', """ "" 45 6.3.2 Estrutura de redes HFC " " .."". " .."". " ". ". "" : 46 6.3.3 Vantagens do HFC ". "" " "" ..""". ". " 52 6.3.4 HFC - Conclusão "". "" "" " " "" " "". """ 52 6.4 Estágios Remotos ,," "" "" "". " " """" "" ! 53 6.4.1 Estágio Remoto Utilizando Equipamentos de Transmissão """""",, '!.. 54 6.4.2 Estágio de Linha Integrada" ". "" " :,,:. """ 57 6.4.3 Aplicações do Estágio Remoto " .."". "" "" ". "" "" .':,,:.". ". 58 6.4.4 Vantagens do Estágio Remoto "" " ". " .."". "" .." " " .." """. " .." !.. : 58 6.5 Rede FITL (Fiber in the Loop) """"" ..,,"""",, ,,""""""" 59

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HJ Treinamento e Consultoria. R.: Atílio 8runetti, 1344 cj.4 - CEP 80.130-230 Fone: (041) 248-6625 e-mail;hj@softone.com.br

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HJ Treinamento 1

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Introdução

presente material tem o intuito de apresentar um novo conceito introduzido no mercado das telecomunicações: as Redes de Acesso. Nos capítulos seguintes serão analisados os principais motivos para a abertura de um novo segme~tó em telecomunicação, bem como as principais tecnologias utilizadas para a sua implementação e as va~tagens que este novo conceito traz para o sistema de atendimento de serviços básicos de telecomunicação.

Histórico

Durante muitos anos a utilização de cabos de cobre constituiu-se na grande solução tecnológica para a rede. de assinantes. As redes metálicas caracterizam-se pela implementação relativamente simples, porém com prazos longos e custos elevados, chegando a aproximadamente 50% do custo total de implantação. Isto se deve pela quantidade de pares metálicos utilizados e a distância dos loops aliado à intensa utilização de mão de obra em sua consecução. A partir dos anos 80, com a evolução nas telecomunicações, houve uma flexibilização no atendimento de serviços de grande porte, com uma redução nos prazos de instalação para equipamentos de transmissâo e comutação. Tais avanços não foram observados no sentido de se ter uma evolução semelhante a nível da rede de assinantes, tornando-a um fator decisivo nas futuras implantações.

COMUTAÇÃO ,

COMUTAÇÃO

Figura 1 Rede de Telecomunicações

até os anos 80

Outros fatores relacionados ao atendimento de serviços para a rede de assinantes devem ser considerados:

=> Localidades onde a rede de pares metálicos esteja saturada, impossibilitando

o uso das soluções

convencionais.

=> Assinantes distantes das centrais onde os serviços estão disponibilizados. => Transmissão

de dados, que exigem cada vez mais taxas de transmissão

elevadas.

=> Velocidade e custos reduzidos em implatações de sistemas telefonia.

Curso de Redes de Acesso

il,

HJ Treinamento

e Consultoria

Além dos fatores citados, as operadoras devem estar aptas a oferecer uma série de novos serviços " para os seus assinantes, tais como: •

Telefonia sem fio;

•

Comunicação

•

Videoconferência;

•

Internet;

•

TV por assinatura;

•

Homebanking;

•

Homeshopping;

•

Teleducação;

•

Telemedicina;

•

Multimídia;

•

Realidade Virtual

de dados;

alguns dos quais são fornecidos pelos mesmos canais de comunicação, além da telefonia convencional, que atualmente já começa a ser implantada de forma digital através da Rede Digital de Serviços Integrados (RDSI). Todos estes serviços, e outros que aparecerão futuramente, normalmente estão disponíveis, inicialinente, numa estação da empresa operadora. Como faz o assinante para ter acesso a estes serviços? 'I

o que era feito

até a pouco tempo, era levar o serviço da Estação para o assinante através de pares metálicos, no caso de telefonia ou canais de dados, linhas dedicadas ou utilizando modems, geralrTJente não havendo um meio comum para os serviços. Além disso, existe uma gama de Serviços que, da maneira convencional, seria inviável fornecer ao assinante. Por exemplo: CATV, Redes de Dados (Internet) de alta velocidade.

Assinmtes

POTS RDSI

Dedos Rédio Vídeo Internet

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Figura 2 Rede de Assinantes

Curso de Redes de Acesso

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HJ Treinamento

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Para ilustrar o atendimento

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e Consultoria

Atendimento Convencional convencional foi utilizada uma rede de telefonia típica .

CENTRAL TELEFÔNICA

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CAIXA DE " DISTRIBUiÇÃO

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CABO PRIMÁRIO

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ARMÁRIO DE REPETiÇÃO fio drop

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Figura 3 Rede Típica de Telefonia Para fornecer o serviço de telefonia a um assinante é necessário levar o par de cobre da central até o aparelho telefônico do assinante em questão. Com a rede convencional a ligação central-assinante não é direta, ficando caracterizados alguns trechos entre a central telefônica e a casa do assinante . Dentro da estação telefônica as interfaces de assinante estão interligadas a um distribuidor geral (DG) . Estes pares metálicos oriundos do DG são concentrados em cabos de rua multipares, os quais formam o cabo primário •

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CENTRAL TELEFÔNICA

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CENTRAL

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Figura 4 Cabos Primários O cabo primário está interligado a um armário de repetição, onde é dividido em vários outros cabos. Estes cabos que partem do armário de repetição formam os cabos secundários. Os cabos secundários são encaminhados ate caixas de distribuição que estão localizadas próximas as residências, onde as interfaces de assinante são distribuídas. Na maioria dos casos os cabos primários são cabos com isolamento de PVC ou papel e transportados via subterrâneo; já os cabos secundários podem ser transportados via aérea, pelos postes da rede de transmissão de Energia . Portanto as redes primárias e secundárias, juntas, são responsáveis por grande parte do investimento num sistema telefônico e erros de dimensionamento podem gerar despesas inesperadas no projeto de uma rede convencional, tendo em vista que uma vez construída não é possível modificá-Ia, no máximo pode-se ampliá-Ia, construindo mais dutos para mais cabos .

•••• ••••

Curso de Redes de Acesso

HJ 4

Treinamento

e Consultoria

Necessidades Atuais

Torna-se necessária, então, a elaboração de uma maneira diferente de levar os serviços para os assinantes. Esta solução deve ser barata e, sobretudo, prever todos os tipos de Serviços que possam ser necessários para atender aos anseios dos Assinantes, já que numa região qualquer, existirão necessidades de uma série de serviços diferentes, de acordo com o Cliente. Além disso, uma série de outros serviços deverão surgir no futuro, e estes deverão ser absorvido por esta solução. . O que se deseja, então, é fornecer aos Assinantes o ACESSO aos serviços ofertados pelas Operadoras. Esta é a função das Redes de Acesso.

O que é a Rede de Acesso?

A Rede de Acesso é, então, uma maneira de otimizar a ligação entre os assinantes e os seus: provedores de serviços, através da utilização de tecnologias de multiplexação, concentraçãô e soluções de transporte tais como fibra óptica, rádio e outras, constituindo uma estrutura capaz de entregar ao Assinante o Serviço que ele necessita, no lugar em que ele é necessário, de forma barata e eficiente, flexível e com a capacidade de absorver novas tecnologias. "

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Figura 5 Acesso

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Curso de Redes de Acesso

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HJ Treinamento

e Consultoria

Portanto atualmente temos uma nova estrutura para a rede de telecomunicação.

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Figura 6 Rede de Telecomunicações

Com esta nova estrutura continuamos tendo dois segmentos em telecomunicações: (~.N..<'

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Nó (Processamento):

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Centrais Telefônicas,

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Transporte,

onde este é dividido em: -Acesso -Backbol)e (Transmissão) -...... -- ':,,--

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Curso de Redes de Acesso

Treinamento

e Consultoria

Soluçõesexistentes

Para implementar a Rede de Acesso, existem hoje diversas soluções. Dentre elas poderíamos destacar: o

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Estágios Remotos, Wireless Local Loop (WLL), solução para acesso sem fio, Par metálico, através dos códigos do tipo xDSL, HFC ( Rede Híbrida Fibra-Coaxial),

dentre outros. Cada solução destas aplica-se a um tipo de serviço existente, como telefonia, serviços a 2Mbitls, serviços de transmissão de dados, etc., e são aplicadas de acordo com características dos' serviços rede física do local. '

Tecnologia

Redes de Acesso

Assinantes

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Par trançado Telefone, dados

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Cabo Coaxial TV, telefone, dados, ...

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Rádio Telefone, dados, ...

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Estação Rádio Base Fiber Hub

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Estágio RemotJ Unidade de As~inante I

Figura 7 Tecnologias de Acesso Nos próximos capítulos serão analisadas as principais tecnologias de acesso, suas características'e princípio de funcionamento.

Curso de Redes de Acesso

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HJ Treinamento 6.1

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SoluçãoWLL

WLL, Wireless Local Loop, é uma solução para prover acessos a serviços de telefonia utilizando a tecnologia de rádio comunicação, substituindo o uso dos tradicionais pares metálicos, ou seja a rede metálica secundária. O WLL subdivide-se em diversas técnicas diferentes de implementação de ac~sso aos: serviços de telefonia, visando o atendimento em áreas de alta ou baixa demanda, tanto em áreas urbanas, suburbanas ou rurais, onde a implantação de uma rede de pares metálicos seja difícil ou haja a necessidade de uma rápida instalação.

Ambiente Rede PSTN

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Central Local

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Wireless drop

rádio! cabo Feeder

Rede de distribuição Figura 8 - Arquiteturas WLL.

Acesso wireless

O conceito de WLL, Wireless Local Loop, foi originalmente concebido na década de 70 pela AT&T Sell Laboratories objetivando encontrar outras soluções para a rede de acesso. Obviamente, com o advento dos sistemas móveis celulares, conceito de WLL foi totalmente integrado para este sistema, de forma ci'ue, muitos se referem a sistemas de celulares fixos. . , No tocante do contexto global, os sistemas de comunicações wireless ou via rádio, representam potencialmente, novos nichos de mercado a serem explorados quando da sua utilização nos serviços públicos ou privados. Como exemplo, pode-se citar os sistemas móveis digitais, WLLs, sistemas de ' comunicação pessoal (PCS),sistemas de satélites e os futuros serviços de comunicações FPLMTS!UPT (future public land e mobile telecommunications system!universal personal telecommunications). " n 'I

Curso de Redes de Acesso

Treinamento

e Consultoria

A grande vantagem é a flexibilidade de projeto, visto que, a rede fixa não permite ser reJocada de a60rdo cO,ma necessidade de tráfego. Portanto com o WLL haverá redução do custo de implantação e opetação, aJem destas vantagens com os novos softwares de gerência de rede teremos um atendimento muito mais ágil e personalizado,

....;.•..•.....

Figura 9 Tecnologia

WLL

Novos serviços serão integrados ao sistema porque há uma facilidade de implementar novas plataf6rmas. Parte da rede fixa se encontra sem cadastro de localização, isto representa pares de fios que não s~rão utilizados, o que torna o WLL uma tendência irreversível para as futuras implantações na rede de !I assinantes. rápida implementação

* *

baixo custo

* *

alta demanda pressão política e social

competição

novas tecnologias expansão do mercado celular

* *

desregulamentação liberação de freqüências,

Figura 10. Diretrizes do WLL I

Alguns problemas também estão sendo registrados, devendo estes serem solucionados dentro em l)reve. São eles: : • A qualidade de voz ainda não conta com todos os detalhes dos aparelhos da telefonia fixa. I • Existe um delay de voz entre dois assinantes (em tráfego), provocando muitas vezes desconfort<? na conversação. • Este sistema têm muitas restrições quanto a velocidade de transmissão de dados. • Dificuldade de trocas de sinalização.

Curso de Redes de Acesso

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HJ Treinamento

e cbnsultoria

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6.1.1

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Atualmente existem várias tecnologias voltadas para aplicações WLL. Cada tecnologia em particula'r possui vantagens e desvantagens que dependem do serviço e da área de aplicação considerados no projeto. As principais diferenças entre as tecnologias são com relação a distância dos enlaces de rádio na rede de assinantes, mobilidade dos aparelhos, banda de freqüência utilizada.

Tecnologias WLL

Serviços

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rural

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RDSIBA

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Figura 11 Comparação Atualmente os principais equipamentos

25km

Distância

entre tecnologias WLL

WLL disponíveis no mercado podem ser classificados

como:

Sistemas Sem Fio ou Cordless, como o DECT e o DCTS;

Sistemas Móveis Celulares ou WLL Especializado, como o CDMA e o AMPS;

Sistemas Ponto-Multiponto.

Ainda podemos dividir os sistemas wireless dentre as seguintes categorias:

Sistemas microcelulares

(Iow tier) exemplo: DECT, PHS, PACS;

Sistemas macrocelulares Sistemas proprietários Sistemas

(high tier) exemplo: AMPS, IS-95, IS-136, GSM, PDC;

exemplo: Airloop, Diva, MGW, Proximity.

microcelulares: Fixos ou de baixa mobilidade; Economia de potência; Pequenas células de cobertura; Grande número de células (devido a pequena cobertura das mesmas); Transmissão

de voz e dados a taxas mais altas;

Arquitetura podendo funcionar como rádio;

Curso de Redes de Acesso

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Treinamento

Sistemas

e Consultoria

macrocelulares: Desenvolvido para aplicações móveis; Alta potência; Grande células de cobertura; Suportam alta mobilidade; Transmissão

de voz e dados a taxas mais baixas;

Arquitetura com ERB's; Ambientes de aplicação diversificados, Sistemas

proprietários:

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áreas urbanas, suburbanas e rurais;

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Aplicações fixas específicas;

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Arquitetura simplificada; Geralmente não móveis; Ambientes de aplicação diversificados,

áreas urbanas, suburbanas e rurais;

Podemos dizer então que os diferenciais que em relação ao AMPS temos os seguintes diferenciais: Para os sistemas microcelulares

exemplo: PHS, DECT, PACS;

Padrões abertos (facilidade de procedimentos); Ambiente multivendor (multi fornecedores); Codec ADPCM (32 kb/s); Alto tráfego; Potencial de transmissão de dados a taxas mais altas; Para os sistemas macrocelulares

exemplo: IS-95, IS-136, GSM;

Padrões abertos (facilidade de procedimentos); Ambiente multivendor (multi fornecedores); Ganho de escala ( hoje no mundo mais de 70 milhões de terminais); ETA's (equipamentos terminais de assinantes) com antenas internas; Elevada cobertura; Para os sistemas proprietários; Preocupação com transparência

do sistema em relação a rede fixa;

Conseguir altas taxas de transmissão (hoje 32 kb/s); Transmissão

de voz sem prejudicar a eficiência espectral do sistema

de dados a mais altas taxas (até vídeo conferências).

Curso de Redes de Acesso

HJ Treinamento A tabela abaixo relaciona as freqüências

e C6nsultoria

de serviço de cada uma das tecnologias.

Servico

Faixa

LarQura

Proprietário

400 MHz

13,9 MHz

Celular

1,85 GHz

20 MHz

Cordless

1,91 GHz

20 MHz

Proorietário

3,4 GHz

40 MHz

A busca de mais altas taxas de transferência de internet, multimídia, vídeo, etc.

de dados se deve alto crescimento

" ..

da utilização dos serviços '

É esperado uma integração entre os sistemas móvel e fixo. Este padrão está sendo buscado através"da terceira geração destes sistemas denominado IMT-2000.

Curso de Redes de Acesso

•••

••• ••••

Treinamento

6.1.2

e Consultoria

Tecnologia DECT

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A tecnologia DECT (Digital Enhanced Cordless Telephone) é uma solução utilizada para acessos a serviços de telefonia sem a utilização de pares físicos. Com esta técnica, o Assinante tem acesso aos serviços de telefonia através de ondas de rádio. Isto significa que não há um par de fios chegando até as dependências do assinante. O que existe, é um rádio-transmissor e uma antena através dos quais ocorre a comunicação do equipamento com Estações Rádio Base, que, colocadas em posições estratégicas, atendem a uma série de assinantes espalhados na região atendida por esta Estação Rádio Base .

••• ••••

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Figura 12 Comunicação

sem fio

•••• •••• ••••

••••

6.1.2.1 Funcionamento do DECT O DECT é uma tecnologia que se utiliza da transmissão aérea, ou seja, sem fio, Base, chamada ERB, até o Assinante. Isto confere ao sistema certa mobilidade. não é tão ampla quanto a da telefonia celular que conhecemos e é chamada de o DECT não vem substituir a telefonia celular, mas sim, oferecer uma alternativa Assinante que necessita dos serviços de telefonia. Pode-se dizer que o DECT é celular fixa e móvel.

de uma Estação Rádio Esta mobilidade, porém, Mobilidade Pedestre. Assim, de atendimento ao mistura entre telefonia

••• ERB

•••• ••••

-.••• ••• ••• •••

•••

Figura 13 Princípio do DECT Nas dependências do Assinante, tem-se um equipamento transmissor que fica em contato permanente com a ERB, pronto para entrar em ação assim que o Assinante tirar o monofone do gancho. Ao tirar o monofone do gancho, o equipamento transmissor se encarrega de encontrar um canal disponível para ser utilizado para realizar a chamada. Este procedimento torna o DECT um sistema transparente para o Assinante, ou seja, para o Assinante o DECT é como se fosse um telefone comum, já que os aparelhos telefônicos são os normalmente utilizados. Apesar de não haver uma linha física chegando às dependências do Assinante, há uma tomada comum de telefone na parede da casa do Assinante, ao qual será ligado o aparelho telefônico .

Curso de Redes de Acesso

HJ Treinamento

e Consultoria

Dependendo da distância do Assinante em relaçâo à ERB, serão utilizadas antenas externas, para maiores distâncias, ou internas, para menores distâncias entre ERB-assinante. Como sugere o nome, esta é uma tecnologia Digital de comunicação. De fato, toda a informação, desde o Assinante até a Central, é uma informação digital. A voz, todavia, é um sinal analógico. Assim sendo, será necessário converter o sinal analógico da voz para um sinal digital, que será transmitido. Este convElrsor analógico-digital deve, então, estar presente no próprio equipamento de comunicação com a ERB. Ágora, já na forma digital, a informação trafega de forma mais confiável, reduzindo os problemas do ruído inserido durante a transmissão, que normalmente aparecem na telefonia convencional. Cada canal de voz é transmitido com uma taxa de 32Kbps, utilizando a técnica de compressão ADPCM, o que confere ao DECT uma qualidade de voz considerada excelente quando comparados a outros sistemas WLL.

Sinal Amostrado 8000/0

Sinal ~~

Analógico

I Amostrador

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Sinal Digitalizado 32Kbpo

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Codlflcador ADPCM

Im o o o GJo •.

Figura 14 Codificado r ADPCM A solução DECT não contempla a comutação, ou seja, ela só implementa o acesso do Assinante aos serviços de telefonia. A informação do Assinante, seja voz, fax ou dados, simplesmente é leváda até os equipamentos de comutação, que então tomarão as decisões quanto ao destino das chamadas. pe'rcebe-se que este serviço serve de transporte entre o serviço disponivel na Estação, no caso telefonia, e o ASsinante, enquadrando-se perfeitamente na categoria de solução para rede de acesso. :1 .

Assinantes Central Telefônica OECT (interface central-assinante transparente)

Figura 15 Transparência

Curso de Redes de Acesso

do Sistema DECT

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HJ Treinamento

e Consultoria

!i :' O DECT utiliza as tecnologias TOMA (Time Division Multiple Access) e FOMA (Frequency Division Multiple Access), fazendo uma divisão de tempo e utilizando diversas portadoras para a transmissão dos cahais de voz. ,~

Quadro TDMA: 10 ms. 5 ms.

5 ms.

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Frequência Figura 16 Funcionamento

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do TDMA

Com o TDMA cada canal pode ser utilizado por mais de uma pessoa ao mesmo tempo, sendo que para o DECT cada quadro possui 10ms e é dividido em 24 intervalos de tempo. Destes 24 intervalos, os 12 primeiros são utilizados para downlink e os 12 restantes para uplink, isto é, no intervalo 1 teremos a' _, informação da base para o assinante e no intervalo 13 a informação do assinante para a base. O Dt=CT utiliza, além da divisão no tempo, 20MHz de largura de banda, a qual é dividida em dez portadoras. Portanto, considerando que o DECT possui dez portadoras e 12 canais de voz, pode-se ter 120 canais duplex. Este tipo de transmissão é chamado de TDD (Time Division Duplex). II ii A figura abaixo representa um sistema DECT completo, baseado no equipamento

DECTlink da Sie~~ns.

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Figura 17 Diagrama Completo de um Sistema DECT

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••• HJ Treinamento ••• ••• ••• •••

Como o DECT deve fornecer serviços das centrais de comutação, há uma unidade com a finalidade de fazer o interfaceamento DECT-central, esta unidade é chamada RDU ou distribuidor de rádio, que está localizado junto às instalações da central.

2Mb ps

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COT

Central Analógica

I alb 30

16 Figura 18 Interface com a Central A interface RDU-central pode ser digital (2Mbps), neste caso é ligada diretamente ao RDU, ou analógica, a qual necessita uma outra unidade para digitalizar os canais antes de ligar-se ao RDU, chamada COTo O COT pode ser, por exemplo, um equipamento MCP30, que terá a finalidade de digitalizar as interfaces de assinante e multiplexar estas interfaces em um feixe de 2Mbps, ou na interface digital que a unidade RDU necessitar. A interface entre RDU-RBC pode ser feita por diversos tipos de meios de transmissão, podendo ser escolhido a melhor opção de acordo com a rede já instalada e condições geográficas do local a ser instalado o DECT. 4x2 Mbitls ADPCM

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RBC

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Central Digital

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I IV5.x

1 RDU

e Consultoria

Rádio HDSL Fibra Optlca

RDU

Figura 19 Interface RDU-RBC A partir do RDU os assinantes são distribuidos para unidades rádio controladoras ou RBC que tem a função de enviar os sinais dos assinantes para estações rádio base ou ERB. A interface entre a RDU-RBC é um canal RDSI (2B+D). As ERB's tem a função de servir de interface com as unidades de assinante ou RNT, onde esta interface ERB-RNT é aérea numa freqüência de 1880MHz a 1900MHz, utilizado na Europa, ou de 191 OMHz a 1930MHz, utilizado em alguns países da América Latina .

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RBC

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••• •••

Figura 20 Interface RBC-ERB O DECT pode ser gerenciado por um sistema de supervisão (TMN) ou ainda ser configurados por softwares de supervisão local, podendo também trabalhar integrado a outros tipos de tecnologias de acesso, como os estágios remotos por exemplo, tornando a rede de acesso mais ágil e flexível.

•••

••• ••• •••

•••

Curso de Redes de Acesso

HJ Treinamento

e Consultoria

6.1.2.2 Aplicações do DECT Se o DECT não pretende substituir a telefonia celular, então qual a sua necessidade? De fato, o DECT tem sido utilizado para atender principalmente, mas não exclusivamente, condomínios, prédios comerciais, ou qualquer conjunto de Assinantes próximos entre si. Num condomínio, por exemplo, coloca-se uma ERB numa posição estratégica, de forma que seu sinal alcance todos os Assinantes do condomínio. Os equipamentos transmissores dos Assinantes utiliza'r-se-ão desta ERB para fazer suas ligações. 'I

Num prédio comercial o processo seria essencialmente o mesmo. O que pode ser implementado, ainda, é ligar o sistema a uma central de comutação particular, permitindo aos diversos Colaboradores da Empresa utilizarem-se de equipamentos portáteis, bastante semelhantes aos aparelhos de telefonia celular, Rara comunicarem-se dentro da Empresa, discando simplesmente o ramal desejado.

Aplicação Copporativa

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~plicação Pública

Compania X

Operadora RedeDECT Pública

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Com

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Aplicação WLL

Aplicação ReSidencia~ ;::.

Figura 21 Aplicações DECT

Curso de Redes de Acesso

••• HJ Treinamento •••• •••• •••• •••• •••• •••• ••• •••• ••••

•••• •••

••••

e Consultoria

6.1.2.3 Vantagens do DECT Mas se o sistema DECT é transparente para o Assinante, por que não instalar um telefone comum? Existe uma série de vantagens na utilização do DECT. Uma delas, talvez a mais evidente, é a rapidez de instalação. Como não há necessidade de uma rede física para interligar os Assinantes à Central da Operadora, simplesmente basta instalar as ERBs e o serviço estará disponível para os Assinantes . Outra vantagem do DECT é a sua capacidade. Com esta tecnologia é possível atender dezenas de milhares de Assinantes por quilômetro quadrado. A medida que cresce o número de Assinantes, são instaladas mais ERBs de forma a atender a essa nova demanda de serviços. A qualidade do serviço, todavia, não fica prejudicada por este aumento. Poderíamos citar, ainda, a capacidade de atendimento de um Assinante ser feita por ERBs adjacentes. Esta facilidade dá ao Assinante certa mobilidade. Esta mobilidade não é a mesma da Telefonia Celular, porém, permite que o Assinante, utilizando um aparelho telefônico especial, trafegue com O seu telefone pelas ruas de uma cidade, por exemplo, desde que em baixa velocidade (até 30 km/h) . Outro fator importante é o aspecto da segurança. Como as informações transmitidas pelos Assinantes são enviadas via ondas de rádio, este sinal poderia ser interceptado por qualquer pessoa. Como, porém, existe uma codificação no sinal transmitido, o Assinante pode sentir-se seguro ao utilizar seu telefone .

••••

6.1.2.4 Tecnologia DECT - Conclusão Vimos que o DECT, Digital Enhanced Cordless Telephone, é um sistema que permite acesso do Assinante aos serviços de telefonia, de forma rápida e segura, e de forma transparente. Assim, percebe-se que o sistema DECT é uma maneira eficaz de levar os serviços de telefonia disponíveis na Operadora, para o Assinante .

•••• •••

O DECTlink, equipamento da família de equipamentos Multilink da Siemens, é um equipamento DECT. Através dele, pode-se implantar este sistema de forma eficiente. O DECTlink permite, além das facilidades características do DECT, a gerência de todos os Assinantes e dos equipamentos envolvidos na rede DECT através de software, otimizando o serviço. Em relação ao Assinante, pode ser feita a sua habilitação, bloqueio, monitoração para detecção de falhas, permitindo, por exemplo, detectar problemas com os equipamentos mesmo antes do Assinante perceber, permitindo sua correção o mais rápido possível.

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Curso de Redes de Acesso

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Treinamento e Consultoria

6.1.3

Tecnologia COMA

I Outro modo de oferecer acesso aos Assinantes para o serviço de telefonia, neste caso Telefonia Celular, é o sistema COMA, Cade Divisian Multiple Access. Esta é uma tecnologia de implementação de Telefonia Celular Oigital, na qual todos os usuários utilizam a mesma faixa no espectro de freqüências e a separação dos sinais é feita através do reconhecimento de um código digital. '

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Figura 22 COMA A tecnologia COMA vem sendo usada em aplicações militares desde a década de 40, especialmente para duas aplicações: vencer os efeitos de forte interferência intencional Uamming) e esconder o sinal transmitido de espiões. Espalhar o espectro é a melhor solução para essas duas necessidades: "O sinal fica ' virtualmente indistinto de ruido de fundo". A modulação por espalhamento

~~~.

de espectro também pode ser empregada para cálculos de posição e

Em 1990 é que começou a se perceber as vantagens comerciais desta técnica, percebeu-se que o'lpoder dei processamento dos chips era muitas vezes maior que a força bruta dos amplificadores e baterias. Em vez I de forçar muitos decibéis, de forma a ser ouvido a distância por meio de ondas de rádio, sistema dE!COMA ' iria usar chips de codificação para a transmissão.

Curso de Redes de Acesso

HJ Treinamento 6.1.3.1

Funcionamento

e Consultoria

do COMA

o CDMA

(Code Division Multiple Access) é uma tecnologia muito mais eficiente do que as técnicas hoje utilizadas para telefonia celular. Na técnica convencional, cada usuário utiliza-se de uma freqüência para comunicar-se com a ERB. Ou seja, ocorre uma multiplexação no domínio da freqüência dos Assinantes.

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Depois de modulado:

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Todos os sinais chegam sobrepostos. Só o código pode separá-los.

Figura 23 Portadora CDMA No CDMA uma série de usuários utiliza a mesma freqüência de comunicação entre a ERB e os aparelhos. Todos os usuários de uma região atendidos por uma determinada ERB comunicam-se com ela mo~ulando uma portadora de mesma freqüência. O sinal que modula esta portadora é digital, já que a transformação do sinal analógico da voz para um sinal digital é feita no próprio aparelho. ..

Curso de Redes de Acesso

••• •••• •••• •••• ••••

Treinamento e Consultoria Sinal Sinal

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Sinal Dlg~allzado 64Kbps

Amostrado

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Modulador QPSK

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Codlflcador de 128 bits

Vocoder

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1------1.~1Transmissor

Figura 24 Conversão AlD e Codificação

Uma vez que o sinal da voz foi digitalizado, ele modula a portadora, e o sinal modulado será transmitido para a ERB. Observando-se este processo, e imaginando-se que todos os usuários utilizam a mesma freqüência, é razoável imaginar que os sinais de todos os usuários estarão misturados e a partir deste momento não é mais possível separá-los . Como vimos, é feita uma digitalização do sinal analógico da voz. O aparelho aplicará uma transformação neste sinal digital, substituindo cada bit por uma seqüência de 128 bits. Esta seqüência utiliza um código único por usuário. Assim sendo, o bit 1 é transformado numa seqüência de 128 bits, enquanto que o bit O é transformado na mesma seqüência, porém de forma invertida. É necessário observar que estes 128 bits terão que ser transmitidos no mesmo tempo em que seria transmitido o bit isolado que a seqüência representa. Com esta técnica, a taxa-de-bit fica 128 vezes maior do que se fossem transmitidos simplesmente os bits 1 e O de acordo com a digitalização. Assim cada usuário terá um CÓdigo próprio de 128 bits, desta maneira o CDMA pode distinguir cada usuário .

••• •••

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Curso de Redes de Acesso

HJ Treinamento

c c c, c o c c c

Este aumento da taxa de bit faz com que a banda ocupada por este sinal seja muito maior do que a de um sinal simplesmente digitalizado sem nenhum código associado a ele. As vantagens de se fazer isso, basicamente são duas: a inteligibilidade do sinal e a sua segurança. Comparação entre tamanhos de portadoras AMPS COMA

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= 30.000 Hz = 1.250.000

Portadora AMPS f

(1 oosinante)

A Portadora COMA (60 asslnantes,por

ERB)

1,25 MHz

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e Consultoria

Figura 25 Comparação entre CDMA e AMPS Em relação à inteligibilidade do sinal, é fácil perceber que se associarmos uma palavra de 128 bits :bomo , representando o bit 1, e que esta mesma palavra quando invertida representando o bit O, dificilmente iremosl confundir o bit 1 com um bit O. O ser humano também tem esta mesma característica. Se uma pesSoa grita,: de uma distância grande. a palavra "digital" e a seguir a palavra "analógico", alguém que estiver ouvindo esta pessoa e souber que ela está gritando ou a palavra "analógico" ou a palavra "digital". dificilmente c6nfundiria' as duas. Se as palavras que forem ditas forem "já" e "há", há uma grande chance de um ouvinte não conseguir distinguir um do outro.

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o EspalhamenIQ_E_s_pa_ct_ra_I

Espectro necessário

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Figura 26 Espalhamento

para o sinal + código

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Curso de Redes de Acesso

Treinamento

e Consultoria

Com respeito à segurança, também é fácil perceber que, como o código de 126 bits é único e tem trilhões de combinações possíveis, é bastante difícil, para não dizer quase impossível, burlar a conversação' captando o sinal e decodificando-o. Diferente da telefonia celular convencional, na qual é possível através de processos .relativamente simples, interceptar o sinal da comunicação ERB/Usuário, e monitorar um! . conversaçao. ' l

Já vimos que há um aumento na taxa de bit e da banda da comunicação entre a ERB e o Assinante • Com este aumento na banda, ocorre um fenõmeno chamado de Espalhamento Espectral (em inglês Spread Spectrum). Este espalhamento é feito com todos os Usuários. Todos os Usuários terão, então, seu sinal espalhado numa mesma região do espectro e, aparentemente, ficarão todos misturados e irrecuperáveis. Ocorre que os sinais dos diversos Assinantes são transmitidos com baixíssima potência, potência esta que é da mesma ordem de grandeza da potência do ruído existente no meio. Assim sendo, como os equipamentos das pontas (ERB e Aparelho Telefônico) sabem o código do Usuário, eles serão capazes de encontrar exatamente o sinal desejado, enquanto que o restante dos sinais parecerão ruído para eles.

Como o receptor COMA acha o sinal dentre os outros

Assinante procurado Código 1010 pl bit 1 e 1001 p/ bit o.

Outros assinantes (ruído de fundo): 0110 (bit 1) e 0001 (bit O) 0101 (bit O) e 1110 (bit 1)

Sinais superpostos (Ruído Branco)

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O Comparador de código (RAKE)

1 Saída (Informção) ,I 'I

Figura 27 Decodificação

dos Sinais CDMA

Curso de Redes de Acesso I' i\

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A recepção do sinal original e dos sinais refletidos (conhecida como multipath propagation phenomEina, ou fenômenos de propagação por vários caminhos) pode ser usado a seu favor ao aproveitar a melhor ;1 característica do COMA receber vários sinais de mesma freqüência, Isto se faz usando receptores (n'p IS95A) trabalham cada um com uma réplica do sinal. Por meio da comparação entre essas três réplicas, a degradação do sinal é corrigida, resultando num único sinal mais robusto, li li !i

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Sinal 'mais forte

ERBCOMA Figura 28 - Três receptores RAKE recebendo cópias do mesmo sinal. O soft handolf é outra grande vantagem do COMA, proporcionada pela freqüência universal e' pel6k !! códigos. Assim que um telefone COMA nota que recebe de uma ERB estão se degradando ele a avisa. A ERB informa a CCC, que ordena a outra ERB mais próxima que tome conta da chamada do telefon'e em questão. Por alguns instantes, as duas ERB's cuidam da mesma chamada ao mesmo tempo. O telefone combina inclusive, os sinais recebidos das duas de forma a compensar os defeitos de recepção de '~ma e outra. Assim que possível, a CCC "desliga" a ERB cujo sinal estiver pior. Esta passagem, suave, não pode ser notada nem pelo ouvinte mais exigente. 'i "

Telefone não troca de-'reqüência de operação. Figura 29 - Soft handofl do COMA.

A seguir será mostrada uma arquitetura WLL utilizando COMA baseada no equipamento COMAlink:de Siemens.

Curso de Redes de Acesso

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Treinamento

6.1.3.2

e Consultoria

O WLL utilizando o COMA

A Siemens oferece o equipamento CDMAlink, da família Multilink, como uma excelente solução para atender a todos os requisitos do CDMA. Este equipamento utiliza-se de tecnologia de última geração e de um sistema de gerência integrado. que facilita os serviços de operação e manutenção, tornando-o a solução CDMA perfeita. 'i i A figura a seguir representa as aplicações do WLL utilizando o CDMAlink.

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Figura 30 - Exemplo de arquitetura da rede. O seu alcance chega a 30 km, oferecendo todos os recursos de RDSI (Rede de Digital de Serviços integrados). A unidade transmissora (RNT) é responsável pelo interfaceamento rádio/elétrico entre a central e o assinante, podendo ser gerenciada através de uma central TMN (Telesupervisão à distância). A unidade geradora de tom de portadora (RCS) tem capacidade de tráfego máxima de 90 assinantls POTSi e 18 serviços de RDSI (6+D), este sistema é supervisionado pelo LCT (local craft terminal) para manutenção e operação local ou através de uma central TMN através do software de supervisão Accesslntegrator.

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Curso de Redes <:leAcesso

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HJ Treinamento

e Consultoria

o bloco

de distribuição de rádio (RDU) tem por função interfacear todos os sinais da (RCS) e a central através dos protocolos V5.1. V5.2 ou VF (vaiee frequeney'). tem a capacidade de administrar até 1920 assinantes ao mesmo tempo.

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Figura 31 • Diagrama em blocos do sistema

6.1.3.3 Aplicações do COMA •

Aplicação para POTS

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Telefone

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Figura 32 • Aplicação POTS

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Treinamento

e Consultoria

Aplicação para RDSI

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Figura 33 - Aplicação RDSI •

Aplicação para Rede de Dados

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Figura 34 - Aplicação em Transmissão

de Dados

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Curso de Redes de Acesso "

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HJ Treinamento

e Consultoria

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6.1.3.4 Vantagens do COMA

o CDMA, •••• ••••

••• ••••

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•••• ••••

em primeiro lugar, utiliza-se do seu código único para encriptar as mensagens do Assinante, impossibilitando a sua interceptação, fazendo do CDMA um sistema com altíssimo grau de segurança. Além do aspecto da encriptação, o compartilhamento de uma mesma freqüência requer circuitos de elevado grau de complexidade para separação dos sinais dos diversos Assinantes, aumentando ainda mais a segurança da transmissão . Outra vantagem do CDMA em relação à telefonia celular convencional, é uma conseqüência da utilização de uma mesma freqüência para vários Assinantes. Ocorre, atualmente, que quando um usuário em trânsito passa do campo de atuação de uma ERB para o campo de atuação de outra ERB, é necessário que nesta nova ERB, exista uma freqüência que não esteja sendo utilizada, para poder ser ocupada pelo sinal deste Assinante. Caso esta não haja nenhuma, a ligação será interrompida. No CDMA, como todos utilizam a mesma freqüência, nunca haverá o problema de não haver freqüência disponível, e será possível aos Assinantes serem atendidos sem interrupção em qualquer região coberta por qualquer ERB. A eficiência de um aparelho telefônico que utilize a tecnologia CDMA é muito maior do que a existente hoje nos aparelhos de telefonia celular convencional, graças à maneira pela qual o CDMA faz a transmissão do sinal para a ERB. O consumo típico de um aparelho CDMA é da ordem de 2 miliwatts, apenas. Isto representa algo em torno de 2% do consumo dos aparelhos convencionais . O CDMA, por já ter sido implementado eficaz nas mais adversas situações .

6.1.3.5

em grande escala no mundo inteiro, tem se mostrado extremamente

COMA - Conclusão

•...

•••••

•...

•••

O CDMA, Code Division Multiple Access, é uma tecnologia que define parâmetros para a implementação da telefonia celular digital. Suas características de eficiência, segurança e qualidade de serviço tornam o CDMA um sistema extremamente atraente para a implantação dos serviços de telefonia celular. Pode-se dizer que esta tecnologia muito provavelmente deverá ser adotada em grande parte do mundo, pois nos lugares nos quais ela foi implantada mostrou-se muito eficiente, mesmo nas situações mais adversas . O CDMAlink tem um design superior porque este conjuga os benefícios do RLL (Radio localloop) com a faixa larga da tecnologia CDMA. Além de oferecer excepcional capacidade de estação-base e ainda conta com alta estabilidade e qualidade de serviços. É considerado superior para áreas de altas concentrações de assinantes e áreas rurais onde os assinantes encontram-se espalhados e a economia de trabalhos de construção civil por usar conexões sem fio, agiliza e facilita a sua instalação .

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•... ••• •••

Curso de Redes de Acesso

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Treinamento

e Consultoria

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6.1.4

Tecnologia GSM I.

O GSM "Groupe Spécial Módule" foi desenvolvido para soluções de telefonia na área rural. Com o passar dos anos tornou-se uma ótima solução para a telefonia celular móvel, sendo o seu ponto alto, a boa' eficiência espectral. O acesso é feito através da tecnologia TDMA. São basicamente três tipos de sistemas: • • •

GSM 900: 890- 915 e 935- 960 MHz GSM 900E: 880- 915 e 925- 960 MHz DCS 1800: 1710-1785 e 1805- 1880 MHz

Por conseqüência para o sistema GSM 900 terá no máximo 124 canais e para o sistema DCS1800 canais, sendo que cada portadora transporta 8 canais,

terá 374: I

Esta tecnologia é amplamente países.

utilizada na Europa e EUA, são mais de 100 milhões de usuários em'.120

A figura a seguir representa o diagrama em blocos do sistema GSM:

Sub sistema de estacão base (BSS)

Sub sistema de rede (NSS)

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Qu!msTeºeª Figura 35 - Diagrama em blocos do GSM.

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Para o bloco BSS (Subsistema de rede) contém os seguintes blocos: • A ERB (Estação rádio base) é responsável pela transmissão e recepção do sinal além do respeptivo processamento do mesmo. • O BSC (Controlador de ERB) é responsável pela gerência dos recursos de rádio, operação e manutenção : • A TRAU (Unidade de transcodificação e adaptação) serve para codificação e decodificação do ~inal e ainda adaptação das taxas de 16/64 kbps. 'I

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Curso de Redes de Acesso

--,--------------------------------------------------HJ Treinamento

e Consultoria

Para o bloco NSS (Subsistema de rede) contém os seguintes blocos:, • MSC (Centro de comutação de serviços móveis) responsável pela comutação e conversão de piotocolos., • CSC (Centro de comutação combinada) concentra os assinantes móveis, WLL, fixos (analógico~ e IHSLDRN()R' 't ro d e Ioca I'd . ) cont é m o pe rf'lI d o usuarlO, ..' tipOS d'e serviços a que tem d.:l. egls I a d e e origem Irelto e ainda a sua localização. 'I • VLR (Registro de localidade visitada) tem nível hierárquico inferior ao HLR contém perfil do usuário, chave para autenticação e localização do usuário. • EIR (Registro de identificação do equipamento) observa e bloqueia os equipamentos irregulares. AC (Centro de autenticação) contém chaves de segurança e algoritmos para autenticação e cifragem. •

Temos algumas vantagens inerentes ao GSM: • • • • • •

Compatibilidade com ISDN e adaptabilidade para a PSTN. Sistema flexível para a inserção de novos serviços. Alto grau de proteção e controle, Custos baixos para o terminal e os serviços. Boa eficiência espectral. O roaming internacional automático

Na prática o telefone contém um cartão de usuário e uma senha, de forma tal, que pode ser retirad~ a qualquer momento e ser usado em outro aparelho. Além das vantagens citadas acima o aparelho qSM conta com os serviços de transmissão de mensagens curtas (pager), tele-texto, vídeo-texto e fax além dos conceitos de rede inteligente. Hoje é a tecnologia usada por toda a Europa e parte dos Estados unidos.

6.1.5

Sistemas de 3D Geração

Os sistemas de 3. geração estão sendo discutidos quanto a sua regulamentação entre os mais diversos órgãos governamentais, Existem muitas diretrizes sendo testadas no momento, cada uma com suas vantagens e desvantagens. Primordialmente estas tecnologias devem primar pela alta taxa de dados, pela crescente necessid1!de de utilização de internet e outros serviços que precisam alta taxa de dados e conseguir que todos os países tenham o roaming automático, ou seja que todos os sistemas se mantenham operantes independente da nacionalidade do aparelho chamador.

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Curso de Redes de Acesso

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Treinamento

6.2

e Consultoria

Tecnologias de Acesso por Cobre - "xDSL"

Para que qualquer taxa de bit estivesse disponível para todos os assinantes, seria necessário que existisse uma fibra óptica chegando à porta de cada Assinante. Todavia, colocar isto em prática não seria viável a curto prazo, pois o custo desta implantação seria altíssimo, além do tempo de implantação ser long6, já que' seria necessário trocar toda a rede de pares metálicos por uma rede de fibras ópticas. Mas existe uma crescente demanda por serviços que utilizam altas taxas de bit, com exigências de implantação rápida. Como atender a essas necessidades de forma rápida e barata? ! A solução utilizada é o reaproveitamento da Rede de Pares Metálicos. O par metálico, todavia, é um meio muito susceptível a ruído e interferência. Mesmo em taxas de bit mais baixas, podem ocorrer problemas de taxas-de-erro de bit na hora da transmissão. A grandeza que influencia no processo de transmissão em pares de cobre é a freqüência do sinal a ser transmitido. Quanto maior a freqüência, menor a distância que o sinal pode percorrer antes de deteriorar-se. Deve-se, então, encontrar uma maneira de desviar deste' problema, ou seja, reduzir a freqüência.

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Curso de Redes de Acesso

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HJ Treinamento

e Consultoria

Para reduzir a freqüência de um sinal elétrico, é necessário utilizar uma codificação do sinal na Iinhii que possua menos componentes em alta freqüência. Dentre os códigos utilizados os que mais se destacam são aqueles que utilizam tecnologias como o HDSL, ADSL, SDSL e o VDSL, que vem a potencializar a iede de pares. "

Sinal 2Mbps

NRZ

HDSL

••

1024KHz

150KHz

frequência

Figura 37 Redução da Freqüência Fundamental De maneira geral as tecnologias de par metálico xDSL podem suportar diversos tipos de serviços cbm diversas taxas de transmissão. Cada técnica é aplicável a um tipo específico de serviço, que de ma:neira resumida podem ser: !I Serviços de telefonia; Acesso PABX digital; Serviços de dados; Serviços de vídeo e multimídia; Fast Internet; Broadcast TV; Serviços RDSI e outros. Estes códigos de linha têm como princípio básico representar um conjunto de bits por um único símbolo elétrico ou utilizar técnicas de modulação que permitam o tráfego de sinais de alta taxa de bit pelo par metálico. Fazendo isto, o número de transições do sinal elétrico resultante por unidade de tempo diminui.

Sinal com frequência fundamental alta_

Codificação de Linha

Sinal com frequência fundamental deslocada

elou Modulação

par metálico

Adaptação ao meio de Transmissão Figura 38 Princípio xDSL Utilizando-se deste conceito relativamente simples, as técnicas de HDSL, ADLS, VDSL, dentre outras, conseguem transmitir taxas de bit de até 8 Mbitls sobre pares de fio de cobre a distãncias de até 3 km, e 2 Mbitls até 13 km, de acordo com a tecnologia utilizada e das características dos pares de cobre. Curso de Redes de Acesso

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HJ Treinamento 6.2.1

e Consultoria

Principais Tecnologias xDSl

As principais tecnologias xDSL atualmente utilizadas são o DSL (RDSI), HDSL, ADSL e o VDSL, sendo que no Brasil atualmente a tecnologia HDSL é amplamente utilizada em sistemas de telefonia celular, na interligação entre ERB e CCC, já as tecnologias ADSL e VDSL estão em fase experimental. !

6.2.2

Essa tecnologia permite a transmissão de canais com uma taxa de 2MbiVs ou canais de dados digitais com taxas de n*64kbiVs utilizando 1, 2 ou até 3 pares metálicos, sendo que a maioria dos equipamentos :HDSL utilizam 2 pares metálicos na transmissão. As distâncias que os equipamentos HDSL podem alcançai aproximadamente 3Km sem o uso de repetidores, dependendo da bitola do par utilizado e das condlções da rede a ser utilizada esta distância pode ser ultrapassada. .

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HDSl - High bit-rate Digital Subscriber Une

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A transmissão HDSL é bidirecional, isto é, transmissão normalmente o 2B10 como codificação de linha.

e recepção pelo mesmo par, e utiliza-se

Com o uso do HDSL a freqüência fundamental do sinal de 2MbiVs, que é de 1048KHz, é reduzida pkra 150KHz, permitindo o tráfego do sinal através de cabos de pares metálicos por distâncias elevadas. Comparando a transmissão de um sinal de 2Mbps utilizando um par metálico de bitolola O.4mm utilizando o HDB-3 (código de linha utilizado em multiplexers MCP30), este pode chegar a uma distância máxima de 300m, já utilizando um equipamento HDSL com codificação de linha 2B10 esta distância pode chegar a 3Km, dependendo das condições dos pares utilizados. . ~:> .

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Figura 39 Tecnologia HDSL

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Curso de Redes~e

Acesso

HJ Treinamento 6.2.2.1

e Consultoria

Princípio da transmissão HDSL

O método de transmissão HDSL permite a transmissão duplex em linhas locais a dois fios (pares de fios de: cobre com um alcance máximo de 3,5 a 8 km, conforme a linha e camada de interferência). A tra~smissão duplex é possível devido ao uso de um Echo Cancellation Hybrid (ECH).

6.2.2.1.1

Redução da taxa de baud I

O longo alcance, na transmissão HDSL, é obtido por uma redução da taxa de baud (taxa de símbolos) no' sinal de linha. Isto ocorre em duas etapas: Primeiro, o sinal a 2 MbiVs é dividido em 2 vias, o que resulta em 2 metades de bits por via. Em seg~ida, os' sinais binários são recodificados, em cada via, em sinais quaternários, isto é, cada dois bits formam um símbolo do código 2610, que pode apresentar 4 estados (níveis) diferentes. Resultando uma taxá de baud por via, a princípio, que se encontra inferior pelo fator 4 do que a taxa de baud original de 2Mb~ud. Uma menor taxa de baud acarreta uma atenuação menor por km e, portanto, um alcance maior. I

6.2.2.1.2

Transmissão em dois pares

A transmissão em dois pares de fios de cobre é realizada por dois transceptores HDSL em paral.elo, cada um operando a 1168 kbiVs e utilizando o código de linha 2610..1 I

6.2.2.1.3

Código de linha 2610 (2 binário, 1 quaternário)

Antes de transmitir a seqüência de bits em cada transceptor HDSL, os bits serão agrupados em pares, 0$ quais, serão convertidos em símbolos quaternários (quat) como representado na tabela abaixo. No lado dá recepção o processo é inverso.' ,

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Código 2610

Curso de Redes de Acesso

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HJ Treinamento NRZ

e Consultoria

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Figura 40 Código de Linha 281 Q Antes de ser transmitido na linha, os bits do sinal 281 Q resultantes passam por um conversor D/A, e são formatados em pulsos analógicos. Com isto além da redução da taxa de baud conseguida com a divisão do feixe e a aplicação do código 281 Q teremos uma redução da freqüência fundamental do sinal. Se não fosse feita a formatação dos pulsos a freqüência fundamental na linha seria de 256kHz, porém a freqüência fundamental do sinal HDSL é de aproximadamente 150kHz. "

2B1Q

-1 -3 Figura 41 Formatação de Pulsos

Curso de Redes 'de Acesso

HJ Treinamento 6.2.2.1.4

e COnsultoria

Características dos pulsos

A figura a seguir representa a máscara Telecommunication Standards Institute).

pulso

conforme

recomendação

ETSI

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Nível

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2.4552 V

0.0792 V -0.0264 V -0.4224

-0.1320 V

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A=O,Ol

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F=-O,Ol

Símbolos uaternários +1 -1 0.0088 V -0.0088 V 0.9416 V -0.9416 V 0.8800 V -0.8800 V 0.8184 V -0.8184 V 0.0264 V -0.0264 V .0.0088 V 0.0088 V -0.1408 V 0.1408 V -0.0440 V 0.0440 V

-3 -0.0264 -2.8248 V -2.6400 V -2.4552 V -0.0792 V 0.0264 V 0.4224 V 0.1320 V

T = 2.55 ~ a 784 kBiUs T=1.71 J.1Sa 1168 kBitls

1,25T

-',2T

+3 0.0264 V 2.8248 V 2.6400 V

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A=O,Ql F"-O.Q1

I-H~0.05

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G=-O 16

-O.6T

O.5T

14T

50T

figura 42 - Princípio do circuito de um transceptor HDSL

6.2.2.1.5

Transmissão bidirecional .1

Os sinais são transmitidos, em cada um dos dois pares de fios, de modo bidirecional, isto é, em ambas as extremidades da linha ocorrem recepção e transmissão simultâneas, que são separados, na maior parte, pelo circuito híbrido. .. Um circuito especial, o supressor de eco no receptor, cancela os ecos. O supressor de eco opera:de forma adaptativa, isto é, ele se ajusta, automaticamente, ao respectivo eco. O mesmo vale para o equalizador posterior que regenera o sinal de recepção liberado do eco. Scrambler

Dados

Conversor DIA Formador de pulsos

Codificador

Clock, dados 1168 kbiUs

Supressor de eco adaptivo

Híbrida

Descrambler Decodificador Limitador

figura 43 - Princípio do circuito de um transceptor HDSL

Curso de Redes de Acesso

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Treinamento

6.2.2.2

e Consultoria

Aplicações do HDSL

As principais aplicações do HDSL são a transmissão de dados da rede T1 (1 ,5Mbps) ou E1 (2Mbps) e a transmissão de dados a nx64Kbps, ,I Atualmente o HDSL é amplamente utilizado na interligação entre centrais celulares e estações rádio base (ERB's). O HDSL também pode ser utilizado para conexões de PBX, conexões entre servidores de Internet e backbone para redes privadas de dados.

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2 Mbit~

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RBC RcDio bcse station oontroller

ERB Estcçã:>Rá::Iio BC5e RSU Remoteswitd1ing unit figura 44 - Aplicações do HDSL

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Curso de Redes

qe Acesso

HJ Treinamento 6.2.3

e C6ri'sultoria ,

ADSL - Asymetric Digital Subscriber Une

Esta tecnologia permite o acesso a redes com alta taxa de transmissão, que podem ser desde 2Mb:~s até 8Mbitls downstream, possibilitando o fornecimento de serviços com alta demanda, como vídeo e m~ltimídia, por meio de linhas de pares de cobre convencionais. II . I :!:'

ADSL:

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VDSL

até 5 km via cobre

300 ... 1500 m

Central Local Central Trânsito

Figura 45 Tecnologia ADSL I

A transmissão via ADSL é feita de maneira a se prover um acesso unidirecional, com taxa de transmissão de 2Mbitls a 8Mbitls, e um outro canal bidirecional de 9,6Kbitls a 640Kbitls, que atua como canal dEi retorno,. podendo chegar a uma distância máxima de 3,7km para um sinal de 6, 1kbps, utilizando um fio de bitola O,5mm, mantendo o sistema telefônico preservado. 'i :

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até 640K

ADSL

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ADSL

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Figura 46 Tecnologia ADSL

Curso de Redes de Acesso

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Treinamento

e Consultoria

Todas estas facilidades do ADSL são oferecidas utilizando um único par de cobre graças às técnicas de modulação aplicadas. A técnica de modulação ~ais utilizada é o DMT (Discrete Mu~titone Transmission) com cancelamento de eco, que faz a transmlssao do sinal pela linha de cobre em varias bandas de .' freqüência, utilizando sobreposição espectral. J ~i~"

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de Eco

DMT é um sistema de multi-portadoras que utiliza transformadas discretas de Fourier para modular. e demodular individualmente sub-portadoras. Essa tecnologia foi desenvolvida pela Amati Comunications, utilizando o processamento digital de sinais. Além de ser muito resistente à dispersão de interferências o DMT possui a característica de alocar dinamicamente as sub-portadoras, de acordo com as caracte'rísticas do par metálico.

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FreqJêrdo

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Figura 48 Interferências sobre o ADSL O alcance dos sistemas ADSL está relacionado com uma série de fatores e características

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'Superfast'

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Figura 49 Distâncias dos Links ADSL

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Figura 47 Modulação DMT com Cancelamento

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Curso de Redes de Acesso

: I

HJ Treinamento

e COnsultoria

6.2.3.1 Componentes de uma Rede ADSL

Vc Splitler

Digital Broadcast Broadband Nelwork

AnJ-R

par metálico

Narrowband : Network Netwcrk Management

Rede de Distribuição Nó de Acesso

Figura 50 Componentes

da Rede ADSL

VC: Interface entre nó de acesso e a rede. VA: Interface lógica entre o ATU-C e o nó de acesso. ATU-C: Unidade de transmissão ADSL do lado nó de acesso. ATU-R: Unidade de transmissão ADSL do rede de distribuição. Spliter: Filtros separadores de alta (ADSL) e baixa (POTS) freqüência, o spliter pode ser acoplado ao modem ADSL ou separado fisicamente do modem. 'I TE (terminal equipament): interface para o assinante. :1 B: entrada auxiliar, como uma interface para sinais de satélite. 'I

6.2.3.2 Aplicações do ADSL A principal aplicação para o ADSL é disponibilizar serviços interativos de multimídia.

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Entretenimento

Informação • • • • •

Transações

Internet Tele-educação Tele-medicina Guiada TV Publicidade

Comunicação • Telefone e Vídeofone • EMail Multimídia • Acesso a Rede de Dados, Editoração a distâcia, Videoconferência

Figura 51 Aplicações do ADSL

Curso de Redes de Acesso

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Treinamento

6.2.4

e Consultoria

VDSL - Very High data rate Digital Subscriber Line

o VDSL é uma tecnologia que permite a transmissão curtos, dependo da bitola dor par em questão.

de taxas elevadas utilizando trechos de par metálico

A transmissão no VDSL também é assimétrica, podendo ter taxas de 13Mbps até 55Mbps downstream e de 1,6Mbps até 2,3Mbps upstream, mantendo o serviço de telefonia e RDS!. O,'_I't'1\L "'ti Wo(u:. 11"",;,.,...

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VDSL Cobre

ÓrXiCO

FTTC/FTTB

Figura 52 Estrutura

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A tendência para o futuro é a opticalização da rede secundária de assinantes, realizando uma arqUit~tura chamada FTTH (Fiber to the Home), porém os custos para a realização de tal estrutura ainda a torna inviável economicamente nos dias atuais. Com o VDSL é possível criar-se uma estrutura intermediáHa que permite ao assinante ter uma taxa de transmissão elevada, porém utilizando a rede metálica secundária e arquiteturas FTTB (fiber to the building) ou FTTC (fiber to the curb), onde o trecho metálico primário será opticalizado e o secundário poderá ser a rede drop existente. Esta arquitetura que utiliza o VDSL chama-se FTTN (Fiber to the Neighborhood). As principais aplicações do VDSL são para transmissão

de dados e para TV interativa.

Curso de Redes d~ Acesso

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HJ Treinamento

e Consultoria I.

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6.2.5

Vantagens da Reutilização da Rede de Pares Metálicos

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A utilização de pares metálicos na implantação de redes de transmissão apresenta as seguintes varitagens em relação às técnicas convencionais: !I . •

Rapidez na Instalação: talvez a maior vantagem da utilização desta técnica. Como a rede fíSiC~~dk pares metálicos normalmente já existe, basta utilizar-se equipamentos HDSl para trafegar o sinal nessa rede. As redes físicas de fibras ópticas, por exemplo, necessitam, em muitos casos, serem implantadas, aumentando o tempo para disponibilização dos serviços para os Assinantes.' •

•

Custo da Instalação: o custo da instalação é baixo, pois a rede física normalmente já está instaiada, de forma que não há necessidade de gastos com a implantação da mesma.

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6.2.6

A utilização de pares metálicos, como vimos, constitui-se de uma excelente solução para atendimento de Clientes que necessitam de serviços de taxas-de-bit relativamente altas (por exemplo 2 MbiVs), au':!' baixo custo e com tempo de implementação baixo. Utiliza-se, nesta técnica, os códigos de linha ADSL, VDSl e HDSL l, ,í A Siemens possui, para este tipo de serviço, uma série de equipamentos. São os equipamentos da tamília ULAF-2, constituída de modems que utilizam-se de pares metálicos para transportar sinais de 2 MbiVs e de múltiplos de 64kbiVs, o XPRESSlink-D, equipamento que trabalha com os códigos de linha ADSl e YDSl, e . o WIDElink, um sub-bastidor com capacidade para acomodar até 16 unidades para trabalhar com HDSl, sendo que o XPRESSlink-D e o WIDElink são supervisionados pelo software Accesslntegrator, que integra as facilidades de supervisão dos equipamentos de acesso da família Multilink da Siemens.

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Tecnologias xDSL - Conclusão

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Curso de Redes de Acesso

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Treinamento

e Consultoria

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6.3

Redes HFC- Hybrid Fiber Coax II

Redes HFC ou de multiserviços são redes híbridas, ou seja, são uma mistura de duas tecnologias, no'caso, fibra óptica e cabo coaxial. Tais redes são tipicamente usadas em serviços de TV a cabo (CATV), atesso à Internet em alta velocidade, e mais uma série de outros serviços. Inclusive há serviços que tendem li ser absorvidos pelas redes HFC, como, por exemplo, a própria telefonia. Através de fibras ópticas e cabos coaxiais é feita a distribuição do serviço para os Assinantes. ii

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ASSinc;rites

RedePSTN

Voz: ii

Telefonia

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TV headend

TV Andógica TV Digitd

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Video on demand Multimedia Home shopping studio

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Rede de Dados Figura 53 Redes Multiserviços Vários tipos de serviços podem ser disponibilizados

pela rede HFC, como:

Serviços de Vídeo: • Video Analógico; • Video Digital; • Pay Per Channel; • Pay Per View; • Near Video on Demand. Serviços Interativos: • Dados (Internet, LAN, WAN); • Voz (Telefonia).

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Curso de Redes de Acesso i

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HJ Treinamento 6.3.1

e Consultoria

Histórico .

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Em 1948, em Astorla, no Oregon, um homem chamado Ed Parson, construiu o primeiro sistema de CATV"I que consistia de algumas antenas, um amplificador para melhorar os sinais fracos de TV que ele fecebia e' um cabo com fios paralelos, amarrados de telhado em telhado até as casas de seus amigos e vizinhos para' conectá-los ao sistema. Em 1950, Sob Tarlton construiu um sistema em Lansford, Pennsylvania, comprando o direito de passar cabo coaxial pelos postes da cidade. Surgindo assim os primeiros sistemas de CATV (Community Antenna Television). Na década de 60, com o advento da TV colorida exigiu-se uma manutenção mais cuidadosa do 'sistema. Nesta época surgiu o conceito de canal de retorno, na faixa de 5 a 30 MHz, utilizada inicialmente para "status monitoring" (monitoração da rede de distribuição coaxial a partir do Headend).' No início dos anos 70, a necessidade de maior capacidade de canais culminou com o surgimento do amplificador tipo "push-pull", que permitia a utilização do 50 a 300 MHz de largura de banda. A nova capacidade disponível de 36 canais logo tornou-se padrão na indústria. A partir do meio desta década tornou-se viável economicamente a utilização de canais de satélite específicos para CATV, uma. vez que surgiram grandes distribuidoras nacionais para as redes de CATV, e emissoras especializadas em esportes, educação, compras, previsão do tempo, filmes, etc.

No final dos anos 80, sistemas a cabo com largura de banda de 50 a 450 MHz já eram cOn\uns e a, capacidade de algumas operadoras já chegava a 78 canais. Amplificadores mais sofisticados foram i desenvolvidos para acompanhar esta demanda. 'I , Hoje já estão disponíveis amplificadores na faixa de 50 a 750 MHz e até a faixa de 1GHZ.liE estão: disponíveis muitos canais que não estão no ar, canais disponíveis por Pay-Per-View (PPV), ou Impulse-PayPer-View (IPPV) para filmes, jogos, etc., os quais utilizam o canal de retorno, ou telefone (automaticamente ou não). Ou ainda serviços de dados e telefonia.

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Curso de Redes de Acesso

Treinamento e Consultoria

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6.3.2

Uma rede HFC é composta por diversos elementos, ou dispositivos, que têm a função de monitorar, distribUir, liberar acesso, e transportar a informação que se deseja entregar ao Assinante. Estes equipamentos são:

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• o headend, • • • • •

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os transmissores ópticos, amplificadores, acopladores, splitters (ou taps) , e as unidades de assinante, chamadas de Set-top box.

BROADCAST Digital

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BROADCAST Analógico

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NÓ ÓPTICO

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Estrutura de redes HFC

REDE COMUTADA

fibra'> ~~\-.b'? e'W\

SET-TOP-BOX

AM.

Cable Modem

- -

REDE DEDADOS

HEADEND

( O

r"~j,>( <- )

Figura 54 Rede HFC Típica Pode-se dizer então que os equipamentos

de uma rede HFC podem ser divididos em:

Equipamentos de Recepção: • Antenas para recepção de sinais de TV via satélite e sinais de rádio (p.ex.:FM e AM); • Interfaces para recepção de sinais de canais local (estúdios de TV); • Interfaces para sinais de outros provedores (Rede de dados, rede telefônica, rede PDH, etc.). Headend: • Demoduladores e Processadores • Moduladores RF. Rede HFC: • Transmissão

transparente

de sinais;

para os assinantes.

Interfaces de Assinante: • Set top box; • Cable Modems; • Cable Phones.

Curso de Redes de Acesso

;;

HJ Treinamento

e Consultoria

Um sistema multiserviços ou HFC utiliza atualmente uma largura de banda de 5MHz a 750MHz, sendo que esta banda é dividida em canal de retorno, vídeo analógico e vídeo digital, e a banda restante, acima de 750MHz, é reservada para futuras expansões.

Canal de Retorno

Vídeo Analógico

550

•••

Expansão Futura

Vídeo. Digital 750

•

MHz Figura 55 Largura de Banda do HFC

A figura acima representa uma alocação de freqüência simplificada, podemos ter outras formas de lIlocação para a freqüência considerando a utilização de cable modems e cable phones, por exemplo. 'i ,I ;~

Downstream

:l:

50Hz

----~

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lEci'

potência na linha

•• .!!

"E 5

~ 75

" u.

••

~~ c

••

300

450

806

862

1060

[MHz]

Canal de Retorno Óptico

Upstream

••• FigU~a 56 .ExemPlo de alOCa?e

Curso de Redes de Acesso

Banda do HFC

:;:;

----

Treinamento

e Consultoria

(...

'" ~

"'"

6.3.2.1

Headend e Equipamentos de Recepção

o headend

é o dispositivo que irá concentrar todos os sinais para serem retransmitidos aos Assinant~s. A ele são aplicados os diversos sinais de vídeo (no caso de CATV) que serão multiplexados, A este ;, " equipamento normalmente é ligado um servidor, responsável por armazenar programas inteiros de para serem enviados aos Assinantes que os requisitarem. "

'""" \'.;" >'

1;.;

Rede de dados a alta velocidade

Antena de Satélite

Antena de TV

TV local

t. t.

( Digital)

( Micro onda)

(RF)

( Banda Base,) •

C (..,

Broadband

Integrated

Gateway

e:'"

( Banda Base)

( Banda Base) (Banda Base)

'C"

.CJ

(RF)

b S1

~ ~ Fibra

Interactive Services

"c ~

Gateway

Figura 57 Headend e equipamentos

de recepção

t. t-

e c e e

Curso de Redes de Acesso

.1"

--~-------------------------------------------------

HJ Treinamento

e Consultoria

t;,~

Portanto deverão ser considerados alguns parâmetros importantes para a escolha dos equipamentos que farão parte de um headend, como:

•

Os sinais terrestres a serem recebidos;

•

Os sinais de satélite a serem recebidos;

•

A qualidade desejada do sinal recebido;

•

Local de instalação dos equipamentos.

t. ~

C C

Além dos parâmetros citados acima, devem ser considerados de um headend, tais como:

Ó (;l

•

Onde localizam-se as fontes dos sinais a serem transmitidos;

•

A qualidade do sinal de saída;

•

Quantidade de canais analógicos, digitais e de rádio;

•

Necessidade de redundância;

c, e

•

parâmetros para dimensionamento

e seleção

Qual o padrão de TV a ser utilizado (PAL, NTSC ou SECAM);

•

Necessidade de sistema de supervisão;

•

Outras interfaces como dados (internet), telefonia ou teletex;

"ti

•

Quantos assinantes estarão conectados ao headend; e outros.

t.,;

6.3.2.2 Rede HFC (Rede Híbrida Fibra-Coaxial)

A rede HFC é responsável por transmitir os sinais do headend para os assinantes de maneira transJarente. Constitui-se de transmissores ópticos, amplificadores, regeneradores, os quais são definidos à partir da distância entre o headend e os assinantes e o número de assinantes conectados. '

o c c. ç;

•• T headend Regiond

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cC o C

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headend Locd

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Signd

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processing - liUrik

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Signd

0 •. ..•0

Fiber nade

Upstrecrn

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i- o _

Downstrecrn

redede

i_ ,~"'~ distribuiçfu

Distribution oenter

Figura 58 Amplificadores

'IAndog I!TV set

Troncais e Extensores de Linha

Logo após o headend são colocados os transmissores ópticos, responsáveis por converter todos os! sinais que serão distribuídos para os Assinantes de forma óptica, para que possam ser entregues aos amplificadores. É importante salientar que este sinal pode ser tanto analógico quanto digital.

c, t.i'

C (

Curso de Redes de Acesso

•••• •••• •••• •••• ••••

.•.. .•..

Treinamento e Consultoria

Como visto anteriormente, a rede HFC é uma rede híbrida composta de fibra-óptica e cabos coaxiais. A fibra-óptica somente sai dos transmissores ópticos e leva a informação até o tronco principal. Lá existe o que chamamos de nó óptico. Qualquer derivação a partir dos acopladores direcionais e entre os amplificadores troncais é feita por cabos coaxiais até a residência dos Assinantes . Os amplificadores são equipamentos que irão reforçar o sinal para que atinja maiores distâncias, e assim seja possível atender a um maior número de assinantes, pois a área coberta pela rede será aumentada . Existem: • •

amplificadores amplificadores

troncais, de distribuição ou extensores de linha. Planta de Distribuição

•••• •••

••••

r----------I

óptico,

' RF

óptico

Amplificadores

••••

Nó Óptico

.•.. .... ••••

Figura 59 Amplificadores

.•..

••••

.... .... .•.. •••• ••••

.... ....

Troncais e Extensores de Linha

O amplificador troncal pode receber o sinal diretamente do headend, de outro amplificador troncal, ou de um acoplador direcional, e reforça-o. Pode ser necessário ligar diversos amplificadores troncais em série para que se chegue próximo ao local de distribuição dos serviços. Estes amplificadores transportam o sinal até acopladores direcionais, que irão bifurcar a direção que o sinal está trafegando. Esta estrutura forma ramos. No ramo principal, chamado de tronco (daí o nome '~roncal") temos os amplificadores troncais ligados em série. Nos pontos em que for necessário são inseridos acopladores direcionais para desviar uma cópia do sinal para ramos secundários. Nestes ramos secundários, chamados de sub-troncos, são ligados os amplificadores bridge. O primeiro amplificador bridge de um sub-tronco da rede HFC recebe, então, o sinal de um acoplador direcional que, ligado em série com outros amplificadores bridge em série, forma o sub-tronco. De um amplificador bridge é extraído o sinal que formará o último ramo da rede HFC. Este ramo é aquele que fará a distribuição do sinal de TV para os assinantes diretamente . Este último ramo é formado por amplificadores extensores de linha, responsáveis pela distribuição efetiva dos sinais para o assinante. A saída de um amplificador óptico é ligada aos splitters, ou também a taps, dos quais o sinal é extraído e entregue à residência dos Assinantes. Os splitters e taps são circuitos passivos, tipicamente um filtro, do qual é extraída uma amostra do sinal para disponibilizar para o Assinante. Entre dois amplificadores extensores de linha, são ligados diversos splitters em série. A medida que são inseridos splitters, o sinal vai ficando mais fraco e, quando o sinal estiver fraco demais, faz-se necessária a inserção de outro amplificador extensor de linha para recuperar o sinal novamente. .

•••••

.... .•..•

Curso de Redes de Acesso

HJ Treinamento

e Consultoria

Analisando-se todas estas informações, concluímos que um único headend é suficiente para atender a uma cidade inteira, bastando que sejam colocados amplificadores suficientes. O que não é possível é fazer um único tronco com tamanho indefinidamente grande, porque cada amplificador deteriora a relação sinallruído do sinal. Assim, existirá um número máximo de amplificadores que será possível utilizar num ramo qualquer da rede.

6.3.2.3 Set Top Box Ao ser entregue ao Assinante, é necessário um equipamento que converta o sinal da rede HFC para o aparelho de televisão do Assinante. Este equipamento chama-se set-top box, e fica normalmente sobre o aparelho de televisão, na residência do Assinante. Através dele é possível a seleção do programa ab qual deseja-se assistir e, em alguns casos, solicitar a liberação de canais, mediante pagamento em cont~ posteriormente, através do próprio controle-remoto do set-top box. ,I

Vídeo Analógico Vídeo Digital SEGA Games C I U

Coaxial

DMX

11III Par Trançado

•

Fone Fax

Modem

Figura 60 Interfaces de Assinante A possibilidade de comprar um determinado canal de TV, diretamente pelo aparelho set-top box, implica na existência de um canal de comunicação da casa do Assinante com o servidor da rede HFC. Este canal possui uma banda bem menor que o canal Servidor-Assinante, já que a quantidade de informação proveniente do servidor é bem maior do que aquela que se deseja enviar ao servidor.

Curso de Redes de Acesso

Treinamento e Consultoria

6.3.3

Vantagens do HFC

Uma das vantagens da rede HFC ser híbrida é a maior imunidade do entroncamento óptico em relação a ruído, já que o ruído elétrico não pode interferir num sistema óptico. Além disso, os entroncamentos ópticos são menores, em volume, que os entroncamentos puramente coaxiais. Outra vantagem é a possibilidade de utilizar a capacidade ociosa da rede óptica do serviço de telefonia para implementação dos entroncamentos ópticos da rede HFC.

6.3.4

HFC - Conclusão

As redes implementadas com a tecnologia HFC têm sido utilizadas atualmente para distribuição doJ serviços: de TV a cabo. Todavia, esta não é sua única aplicação. Uma rede HFC pode, em princípio, atender'b praticamente todos os serviços hoje requisitados pelos os Assinantes, apesar de hoje ter-se implem~ntado muito pouco além de TV a cabo. . A existência do canal de retorno abre a possibilidade de interatividade entre o Assinante e o Servid<ik Isto torna possível, por exemplo, os serviços de home-shopping diretamente do aparelho de TV, de fomia que a rede HFC é algo extremamente atraente do ponto de vista mercadológico.

Curso de Redes de Acesso

HJ Treinamento 6.4

e Consultoria

Estágios Remotos

Os estágios remotos funcionam como concentradores de serviços, possibilitando uma redução na rede metálica, tornando-a mais curta e mais simples. Nos estágios remotos são utilizadas tecnologias de' transmissão ou transmissão integrada a comutação, que neste caso são chamados de Estágios de Linha Integrada (EU). A escolha da tecnologia utilizada no estágio remoto vai depender do tipo de serviço: requisitado em determinada região, da central fornecedora de serviços e da rede já existente.

Serviços

fibra óptica

microondas

cobre

I i

par metálico

~---"";::.---=~ '

ER ER

WLL

Figura 61 Estágios Remotos Um exemplo clássico de atendimento é o caso da telefonia convencional onde podemos ter centraiS ' telefônicas digitais (CPA) ou analógicas. No caso de um atendimento com estágio remoto a partir de uma central analógica, a conexão com a central deve ser feita a nível de interface de assinante, isto é, ligando o estágio remoto com a central através de pares metálicos, onde a utilização de um estágio remoto que utilize equipamentos de transmissão é mais recomendável. Já no caso de uma central digital esta conexão ao estágio remoto pode ser feita a nível digital, com uma interface aberta ou proprietária de 2Mbitls, podendose optar pelo uso do estágio de linha integrada, visto as facilidades da central estarem disponíveis em uma interface digital.

Curso de Redes de Acesso

I I

HJ ••••

••••

••• •••

~:""

Para realizar esta concentração pode-se utilizar a própria saída da central telefônica ou equipamentos MCP30, ligados a nível de assinante à central. No caso das centrais digitais, pode-se transmitir diretamente um feixe de 2MbiVs ao estágio remoto utilizando equipamentos HDSL ou enlaces de microondas ou realizar mais concentraçôes através de equipamentos com tecnologia PDH ou SDH com saída óptica. A escolha da tecnologia mais adequada para cada caso vai depender do número de assinantes que requisitaram serviços, o tipo de serviço, da distância entre a central e os assinantes, da condição da rede atual e outros fatores, sendo necessário, portanto, um estudo prévio da situação. No lado do assinante, isto é, no estágio remoto são necessários equipamentos que convertam os sinais enviados da central em interfaces de assinantes, devido a concentração realizada no lado central. Portanto podemos ter diversas tecnologias empregadas nos estágios remotos, com diversas arquiteturas de rede e interfaces de assínantes .

6.4.1

•• •••••

e Consultoria

Para fazer a conexão entre o ponto de acesso aos serviços e os assinantes é necessário concentrar as interfaces de assinantes em sinais com taxas de transmissão mais elevadas. Esta concentração tem um motivo simples de entender, que é a otimização do meio de transmissão entre a central e os assinantes, mais especificamente da rede primária.

••• •••

Treinamento

Estágio Remoto Utilizando Equipamentos de Transmissão

A figura abaixo descreve os estágios remotos utilizando a nomenclatura telebrás. As interligações centralarmário podem ser efetuadas com uma interface de rádio, fibra óptica ou HDSL.

•••• ••• •••

Gerênc:lo 2 Mblt,t 2x2 Mblt,t 34 MbIt,t 21x2Mb1t,t

•••••

•••• TelEfonia RDSI L Inhas Privativas

Interface cberta (Te1ebrás)

I I

•

Linhas Privativas (2 MbIt,t)

•...

Inf.face Analógica RDSI L1nas Privativas Digitais

•••• •..•.

34 II.tJit~ 155Mbit~

ERNR

••••

(PDH) (PDH) (PDH (SDH)

• I

•

UkO 2 MbIt,t 2x2 MbIt,t

•••• ••••

ER UR UC

Termlncção de R_ Estágio Remoto Unldtlde Remota Unidade central

de Usuáio

•••••

Figura 62 Estágio Remoto

••• ••••

A função básica destes equipamentos é levar serviços de telecomunicação aos assinantes, portanto deve haver uma interface com a central, que concentre as interfaces de assinante, e uma que forneça os serviços aos assinantes .

••• ••• ••• •••••

•••• •••

•••• •••• ••••

Curso de Redes de Acesso

HJ Treinamento

c 'o.<

e Cónsultoria

Os equipamentos do lado central são chamados de unidade central (UC). esses equipamentos tem função de servir como interface com a central e agrupar os serviços em sinais de mais alta taxa de transmiSsão. Pode-se ter várias maneiras de fazer interfaceamento com os equipamentos do lado central. Uma d~si maneiras é utilizar a saída de 2MbiVs da própria central ou fazer a ligação a nível de interfaces de aSsinante. I utilizando multiplexers MCP30. Pode-se ainda ter roteadores de sinais digitais. no caso de interfaceámento : com uma rede de dados. As interfaces de assinante são multiplexadas. esta taxa. através de equipamentos ópticos a multiplexados em sinais de maior hierarquia. equipamentos SDH. a 155MbiVs por exemplo.

formando um sínal de 2MbiVs. podendo ser transmitidas com 2MbiVs (EL02). ou ainda estes sinais de 2MbiVs podem ser utilizando equipamentos PDH. a 34MbíVs por exemplo'. ou com interface óptica.

Gerência R,ede Óptica

2 MbitJ.; 34 MbitJ.;

155 Mbit (SDH)

2 MbitJ.; Interface Aberta

CAS

IMuxl DH

6. ,

Rede de Dados LPs 2 MbitJ.;

IMuxl SDH

MCP

Interface Anaógiea LPs digiteis

2 MbitA; Figura 63 Unidade Central Estes sinais ópticos que saem da central são encaminhados aos estágios remotos. onde serão demultiplexados e convertidos novamente em interfaces de assinante. No lado do assinante. ou seja. nos estágios remotos ou ONU (Oplical Network Uni~. teremos equipamentos que farão interfaceamento com os assinantes. isto é. onde serão ligados os equipamentos dos assinantes. por exemplo um telefone. Este interfaceamento será feito com equipamentos de transmissão (MCP30). Além da conexão com assinantes. a partir do ER podemos ter a ligação de outro armário. uma unid~de remota. que será um armário de menor ou igual capacidade. podendo formar uma cascata de armários ou uma rede em estrela. Estas unidades intermediárias são chamadas de ODT ou distribuidores óptico~.

Curso de Redes de Acesso

HJ Treinamento

e Consultoria

Rede Óptica

I I

MCP

Interface Andógicaj

: 30

I I

Rede de Dados

I I I

155 Mbit (SDH)

LPs 2 Mbit}.l

I I I I I I

MCP

Interface Andógica LPs digiteis

2 Mbit}.l Figura 64 Armário de Rua Em determinadas

aplicações os estágios remotos são chamados de armários ópticos.

A ligação com as interfaces de assinante, a rede secundária, pode ser feita de maneira convencional ou utilizando a integração com outros equipamentos da rede de acesso, por exemplo com equipamentOs WLL, que visam substituir a rede metálica secundária por uma interface via rádio, eliminando completaménte a rede metálica. ..

Curso de Redes de Acesso

HJ Treinamento

•..• 6.4.2

••• •••

••• ••••

e Consultoria

Estágio de Linha Integrada

Os estágios de linha integrada devem fornecer serviços de telefonia, canais de dados e outros serviços a assinantes distantes da central, porém a tecnologia utilizada para interface central-assinante é comutação integrada a transmissão. Os EU's são chamados de equipamentos de comutação remota, pois ao invés de utilizar somente equipamentos de transmissão em seu interior o EU é composto de partes da central de comutação colocados em um armário de rua. Tais centrais devem ser digitais, não sendo possível tal solução com centrais de comutação analógicas . De maneira resumida, no interior da central de comutação teremos uma unidade chamada de estágios de linhas e troncos (LTG) que estão interligadas a unidades de interfaces digitais (DIU) a nível de 2MbiVs. Estas interfaces digitais a 2MbiVs que ligam a LTG e a DIU são estendidas utilizando equipamentos de transmissão como multiplexers PDH ou SDH com interface óptica, rádios digitais ou equipamentos HDSL, e levadas até armários de rua, chamados de shelters. Nos shelters teremos as unidades DIU ligadas a interfaces de linha assinante (SLMA), onde serão ligados os equipamentos dos assinantes .

Controlador de Sinalização

DIU

SLMA

LTG

•••

SHELTER

•••• CENTRAL ••• ./ .................................•...

••••

••..

••••

rádio

PDH

S,DH

SDH

l!M

DIU

12M

LTG

cobre ••• •••

••••

•••• •.... •••

SHELTER

Transmissão

CENTRAL

Figura 65 Estágio de Linha Integrada Como o EU é um equipamento de comutação uma característica importante do sistema deve ser considerada: que é a concentração de assinantes. O número de canais por assinante que está disponíveis nos EU's é geraimente em torno de 0,2e, isto é, a cada 100 assinantes ligados ao EU, 20 podem falar simultaneamente. Sendo necessário um estudo prévio da capacidade mínima de canais para a região a ser instalado os estágios .

••••

•.... Curso de Redes de Acesso

•••

Treinamento

6.4.3

e Consultoria

Aplicações do Estágio Remoto :1

Os estágios remotos tem aplicação onde a rede metálica primária esteja saturada e haja a necessidade por novos serviços de telecomunicação ou em novas instalações, onde deseja-se uma otimização da rede de pares metálicos. . A escolha da melhor solução a ser adotada, armários ópticos ou estágios de linha remota, vai depe~der do serviço a ser disponibilizado, do número de interfaces de assinante e das características da central ;1 fornecedora de serviços.

6.4.4

Vantagens do Estágio Remoto

Os estágios remotos tornam a rede de acesso mais flexível, podendo-se ter vários tipos de interfaces diferentes, como dados, voz e TV, integrados em um só equipamento. Com o uso de estágios remotos pode-se minimizar a rede de pares metálicos ou até substituí-Ia tot~lmente por novas tecnologias de acesso sem fio ou óptica. 'I Outra vantagem é a integração com outros tipos de tecnologias de acesso, como WLL e DSL, e a integração com os modernos conceitos de TMN (Telecomunication Managemente Networl<), tornando o sistema totalmente gerenciado remotamente.

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Curso de Redes de Acesso

,; li ,I "

••••

HJ Treinamento

e Consultoria

•••• . -'.J

6.5

•...

....

Rede FITL (Fiber in the Loop)

FITL consiste na introdução da fibra óptica na rede de assinantes, isto é, a substituição dos cabos metálicos por um enlace de fibra óptica, formando assim a rede óptica de assinantes. Esta opticalização da rede de assinantes pode se dar em dois trechos, formando a rede óptica primária, no caso da substituição da rede metálica primária por um enlace óptico, ou ainda pode ser introduzida a fibra óptica na rede secundária, isto é, entregar o serviço aos assinantes com um enlace óptico. Portanto o FITL é uma aplicação direta dos estágios remotos. Esta solução para a rede de acesso além de encurtar o trecho metálico torna o sistema mais imune a ruído, pois a ligação entre a central e os armários de distribuição, que neste caso são os estágios remotos, foi substituída por um sistema óptico, que é imune a interferências eletromagnéticas, e ainda possibilita maiores distâncias na ligação entre a central e os assinantes. Os equipamentos

•••• •••• •••• •••• •••• •••• ••••

•••• •••

FITL podem ser de três tipos:

• Equipamentos

FTTB (Fiber to the Building) ou equipamentos

para instalação indoor;

• Equipamentos

FTTC (Fiber to the Curb) ou Armários Ópticos;

• Equipamentos

FTTH (Fiber to the Home) ou fibra óptica na casa do assinante.

Ainda uma rede FITL pode ser caracterizada pela existência de um lado central e um lado assinante, onde geralmente o lado central possui equipamentos FTTB, aproveitando as instalações da central, e no lado assinante podemos ter os dois tipos FTTB ou FTTC, dependendo das características estruturais e da localização dos assinantes . Os equipamentos FTTB tem a característica de utilizar as instalações da central onde estão localizados, como alimentação e climatização. Já os equipamentos FTTC, os armários de rua, devem possuir abrigo próprio e utilizar a alimentação da rede AC local, sendo equipados com retificadores de tensão e possuindo as proteções necessárias contra sobretensão e sobrecorrente e proteções para a rede secundária, sendo necessário apenas como infra-estrutura a fixação dos armários em uma base de concreto e os dutos para fibra óptica e para a rede secundária .

-..-._------------...._-----------...._.-----

••••

Áreas Industriais ou Comerciais

Assinantes

FTTe

••••

FTTB

--••••

Área Residencial

••••

-••••

•••

..,

Figura 66 Rede FITL A integração com outras tecnologias de acesso é uma característica importante da rede FITL, por exemplo com uma rede de CATV ou equipamentos WLL, tornando o acesso extremamente flexível.

Curso de Redes de Acesso

HJ 7

7.1

Treinamento

e Consultoria

Arquiteturasde Rede e Integraçãodas Tecnologias

Configuração Ponto-a-Ponto

Esta é a configuração mais utilizada atualmente pelas operadoras. Nesta configuração temos os estágios remotos ligados diretamente à unidade central.' A configuração ponto-a-ponto é recomendada para regiões onde temos assinantes concentrados em núcleos que exigem uma alta demanda de serviços e localizam-se afastados um dos outros.

Figura 67 Configuração

Ponto-a-Ponto

\1 I ,

Curso de Redes d,e Acesso

'11 ". ,i

HJ Treinamento

e Cpnsultoria

7.2

ConfiguraçãoEstrelaAtiva

'I ,

Nesta configuração temos os estágios remotos distribuídos a partir da unidade central por um outro,estágio remoto também conhecido por ODT -Distribuidor Óptico Distante, ,I "

O ODT recebe uma interface da UC, demultiplexa este sinal de hierarquia superior formando sinais~ldk hierarquia mais baixa, e a partir do ODT estes sinais são enviados, através de interfaces ópticas ou, pares metálicos utilizando técnicas xDSL, para armários de mais baixa capacidade, os quais podem ser E:LR's ou ELI's. li

A configuração estrela ativa é recomendada para regiões onde temos assinantes concentrados em núcleos que exigem média ou baixa demanda de serviços, localizando-se em grupos próximos entre si. ':'

.',!

estrela ativa i~

uc Telefonia,

VF LP

¥- 1r

centrd Lócd

'.'

Rede de Dados

.+ ~ fI

RDS I ,I " :1

VF LP

LP 2 Mbit,.s

LP aldógica Figura 68 Configuração

Curso de Redes de Acesso

,I'

Terminação de Rede de Usu'ério Inlerlace alclógico II " Linha Privada I ,:

Estrela Ativa

Treinamento

7.3

e Consultoria

Configuração em Anel SDH "II

Nesta configuração temos os estágios remotos ligados interligados em anel a partir da unidade central via equipamentos SDH. ' Com uso do SDH, que é um meio de transmissão com maior capacidade, pode-se atender uma quàntidade , maior de interfaces de assinantes, de tal maneira que a arquitetura estrela ativa integrada a um anei SDH ' torna-se uma solução para o atendimento de serviços em grandes centros onde a demanda por serviços seja muito elevada. '! !;

Além da capacidade de transmissão ser potencializada com o uso de um anel SDH, tem-se ainda as ,: vantagens das proteções de linha que um anel SDH oferece e outras vantagens como as conexões': cruzadas que não são possíveis de ser realizadas com equipamentos PDH.

, , ,

Rede de , T fmsporfe / /

SDH

2Mb~

STM-N

...--

Anel

SDH

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SDH Telefonia,

'!r" i! Centrd'Lôcd Rede de Dd:dos

ROS I

2Mb~

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Telefonia,

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RDSI

Figura 69 Configuração

em Anel SDH .il

I I

I: 62

Curso de Redes de Acesso d .,

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HJ Treinamento

r",

e Consultoria

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7.4

Integração Estágio Remoto - WLL

C Q

Uma das mais importantes características dos equipamentos de acesso é a integração entre as diJéisas tecnologias, pois no caso da necessidade de uma expansão ou de novas instalações pode-se aproll-eitar a rede já existente. ..

A integração do OECT com um estágio remoto é um exemplo típico de atendimento a regiões onde' a rede secundária de pares de cobre está saturada ou necessita-se de uma rápida instalação das interfaces,de assinante. Neste caso um equipamento OECT é alocado no mesmo ambiente físico do estágio rempto, disponibilizando interfaces via rádio a partir do armário. ' '

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V \1

II ,

Em várias situações o WLL utiliza arquiteturas do tipo FITL próprias, ou seja, utilizando armários exClusivos para WLL, sem estar interligados com uma tecnologia do tipo ELR ou EU, onde, por exemplo, no O'ECT o ROU é a UC e o RBC é o ER. :~ ' II :!

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Telefonia,

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Telefonia,

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ROS I, LPs Figura 70 Integração Estágio Remoto - WLL

d i:

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Curso de Redes de Acesso

!I "li

HJ 7.5

Treinamento e Consultoria

Integração Estágio Remoto - CATV Il

""" C

Aqui tem-se um caso semelhante ao anterior, onde equipamentos HFC estão integrados ao armário de rua, porém neste caso os equipamentos utilizam somente a estrutura física de estágio remoto, sendo o 'meio de ' transmissão utilizado entre o headend e o armário para os equipamentos HFC difere. Portanto utiliza-se uma fibra exclusiva para transportar os sinais pertencentes ao sistema HFC, visto que o sinal provenient~ 'do headend é um sinal diferente dos sinais transportados normalmente na interligação central-armário: ,.

Çi Q

Coaxial

-C

Telefonia, RDS I

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CATV

Figura 71 Integração Estágio Remoto - CATV

Q Q

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Curso de Redes de Acesso "

HJ Treinamento

e C~nsultori~ il

7.6

Integração Estágio Remoto.

Link de Rádio :1

Esta interligação entre o estágio remoto e link de rádio ilustra uma situação comum nas redes de acesso atuais, que é o reaproveitamento da rede existente. Neste caso foi ilustrado o reaproveitamento de um link de rádio já existente entre duas localidades .

. r. ...,.

Outra possibilidade é o reaproveitamento da rede de pares de cobre com o uso do HDSL, interligando-se uma central ao armário a nível de 2Mbps com o uso dos pares existentes na rede. ,I

rádio

;:i

Centrd Loal Rede de Dedos I

II~1 ':"

Telefonia, RDS I

]jf.y

Telefonia, RDSI, LP Figura 72 Integração Estágio Remoto - Link de Rádio

Curso de Redes de Acesso

C ,-,:-'

'ç\";,.

ç ç

Treinamento

7.7

"'"

e Consultoria

Integração entre AOS L e VOSL em arquitetura FTTx

OLT

ONU Sel-Top-Box

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Figura 73 ADSL e VDSL em Arquitetura FTTx

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Curso de Redes ~e Acesso Impresso na Copel SGElEQSERlGRÁFICA