Transcript File - Departamento de Engenharia de Telecomunicações

MBA
SERVIÇOS DE
TELECOMUNICAÇÕES
ESPECIALIZAÇÃO EM
COMUNICAÇÕES MÓVEIS
SISTEMAS DE TRANSMISSÃO
DIGITAL
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
Prof. José Raimundo Cristóvam Nascimento
Engenheiro Eletrônico pela UGF, Engenheiro Operacional
Eletrônico pela UFRJ, pós-graduado em Telecomunicações
pela UFF, com Especialização no Japão e EUA nas áreas de
Microondas, Satélite e TV. Trabalhou na NEC, TELEBAHIA e
EMBRATEL. Empresário e Diretor Técnico da UNISAT
Engenharia, Presidente da Comissão Permanente de TV
Digital da TELECOM e Correspondente no Brasil do GVFGlobal VSAT Forum. Professor dos Cursos MBA - Serviços de
Telecomunica-ções e Especialização em Comunicações
Móveis da UFF. Conferencista e Moderador em congressos
nacionais e internacionais. É um dos coordenadores do MBA
em TV Digital da UFF.
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
ÍNDICE

Conceitos de Digitalização

Multiplexação por Divisão de Tempo

Hierarquia PDH e SDH

Modulações Digitais

Acesso ao Canal de Comunicação

Meios de Transmissão

Comunicação sem Fio

Acesso e Backbone

Desempenho de Sistemas

Televisão
Sistemas de Transmissão Digital
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CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
CONCEITOS DE
DIGITALIZAÇÃO
SINAIS
 SINAL CONTÍNUO - pode assumir qualquer amplitude
dentro de um certo intervalo possível.
Ex: s(t)
t
 SINAL DISCRETO amplitudes possíveis.
assume
um
número
finito
de
Ex.: s(t)
t
Sistemas de Transmissão Digital
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CONCEITOS DE
DIGITALIZAÇÃO
SINAIS ANALÓGICOS
 O sinal elétrico de telefonia copia as variações do sinal de
pressão acústica. O sinal elétrico de vídeo copia as variações
do sinal óptico de luminância.
 O sinal resultante é um sinal contínuo, mas por reproduzir as
variações do sinal original, é chamado de sinal analógico.
Sistemas de Transmissão Digital
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CONCEITOS DE
DIGITALIZAÇÃO
SINAIS DIGITAIS
 Sendo finitos os níveis do sinal discreto, a cada um dos
níveis possíveis pode-se fazer corresponder um código
numérico (formado por dígitos). Por isto, o sinal discreto é
freqüentemente referido como sinal digital.
 O sinal digital de dados é um sinal discreto que evolui sob a
cadência de um relógio (é discreto em amplitudes e discreto
em tempo).
Sistemas de Transmissão Digital
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CONCEITOS DE
DIGITALIZAÇÃO
ANALÓGICO OU DIGITAL
 Preferência humana:



Sinais contínuos.
Comunicação analógica (áudio/visual).
Lógica difusa (fuzzy).
 Preferência tecnológica (equipamentos):



Sinais digitais.
Comunicação digital.
Lógica discreta binária.
Solução atual
máquina
A
Sistemas de Transmissão Digital
máquina
D
Comunicação Digital
máquina
D
homem
A
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CONCEITOS DE
DIGITALIZAÇÃO
ORIGEM DOS SINAIS DIGITAIS
 Informação Analógica Digitalizada:
Voz
Imagem
Fixa
Móvel
Outros fenômenos físicos contínuos.
 Informação Originalmente Digitalizada:
Texto
Imagem discreta (ex: código de barras)
Outros fenômenos físicos discretos.
Sistemas de Transmissão Digital
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CONCEITOS DE
DIGITALIZAÇÃO
MÍDIA
 Mídia Contínua e Mídia Discreta.
 Mídia Contínua -------Temporal.
 Mídia Discreta ------ Independente do Tempo.
 Exemplos de Mídia Contínua:
 Voz.
 Áudio
 Vídeo
 Exemplos de Mídia Discreta:
 Texto
 Imagem Parada
 Gráfico
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CONCEITOS DE
DIGITALIZAÇÃO
TIPOS DE MÍDIA
VOZ
ÁUDIO
VÍDEO
DADOS
FAX
TEXTO
Sistemas de Transmissão Digital
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CONCEITOS DE
DIGITALIZAÇÃO
INTEGRAÇÃO DE REDES
Comunicação
Analógica





Rede
Rede
Rede
Rede
Etc
Telefônica
Telegráfica
de Televisão
de Dados
Comunicação
Digital
REDES INTEGRADAS
 Na comunicação analógica cada tipo de sinal gera uma
tecnologia de rede diferente.
 Na comunicação digital os sinais são uniformizados (fluxos
de bits) tendendo para integração das redes.
Sistemas de Transmissão Digital
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CONCEITOS DE
DIGITALIZAÇÃO
LARGURA DE BANDA
 Muitas vezes referida como BW (BandWidth).
 BW = freqüência máxima - freqüência mínima (do sinal de interesse).
 BW é normalmente medido em Hertz, KHertz ou Mhertz.
 BW em Banda Básica (Exemplos):
 Telefonia (canal de voz ITU-T) - 3,1 KHz
 Áudio Qualidade CD - 20 KHz
 Vídeo Pal-M - 4,2 MHz
 BW de sinais modulados (Portadoras).
 Portadoras Moduladas por sinais analógicos.
 Portadoras Moduladas por sinais digitais.
 Qual é a BW Necessária em cada caso?
 BW? BW em FI? BW em RF?
Sistemas de Transmissão Digital
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CONCEITOS DE
DIGITALIZAÇÃO
AMOSTRAGEM
Filtro
Passa-Baixas
V
T
V
V
T
Sinal de Voz
Sistemas de Transmissão Digital
Sinal de voz de
Faixa Limitada
(300 Hz - 3400 Hz)
Codificador
Chave Eletrônica
T
Freqüência de
Sinal
Amostragem Intervalo de Amostrado
8 KHz
Amostragem
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CONCEITOS DE
DIGITALIZAÇÃO
QUANTIZAÇÃO
V
Sinal PAM original
Um sinal analógico pode assumir um
número infinito de valores.
ex: 1V ou 0,1V ou 0,001V, etc.
T
V
4095
Sinal PAM quantizado
Em
Binário
0
Para
que
ele
seja
codificado,
possibilitando sua transmissão de forma
digital, é necessário que assuma valores
discretos, sendo aproximado para um
valor pré-estabelecido mais próximo
T (valor de decisão).
CODIFICAÇÃO: Cada amostra após quantizada é codificada em n bits.
Sistemas de Transmissão Digital
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CONCEITOS DE
DIGITALIZAÇÃO
TAXA DE BIT
 É definido como o produto da taxa de amostragem x o
número
de
bits
utilizados
no
processo
de
(quantização/codificação).
EXEMPLOS
FORMATO
Telefonia
Teleconferência
CD
DAT
Sistemas de Transmissão Digital
TAXA DE AMOSTRAGEM
BW
TAXA DE BIT (Kbps)
8 KHz
3.1 KHz
64 p/ 8 bits/a
16 KHz
7 KHz
256 p/ 16 bits/a
44.1 KHz
20 KHz
1410 p/ 16 bits/a
48 KHz
20 KHz
1536 p/ 16 bits/a
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CONCEITOS DE
DIGITALIZAÇÃO
IMAGENS PARADAS
IMAGENS: São constituídas de pixels, e existe uma quantidade enorme de pixels em cada imagem.
PIXEL: É a menor área com unidade de resolução de uma imagem visível em uma tela ou
armazenada em memória.Cada pixel em uma imagem monocromática tem seu próprio brilho, de 0
para o nível de preto ao valor máximo (por exemplo 255 para pixel de 8 bits) para branco. Para
imagem colorida, cada pixel tem seus próprios brilho e cor.
IMAGENS COMUNS DE COMPUTADOR: São bit maps feitos de pixels. Em um display de
computador com resolução padrão, existem 768 linhas, com cada linha contendo 1024 pixels. Para
um display a cores, imagine que o valor de brilho e cor de cada pixel seja especificado por 24 bits
(bits por pixel ou bpp),e então teremos para o total de bits de uma imagem na tela do computador o
número de 18,874 Mbits (1024 x 768 x 24).
TEMPO GASTO PARA TRANSMITIR ESSA IMAGEM: Caso se utilize uma conexão convencional que
normalmente propicia uma taxa efetiva de transmissão de 14400 bit/s,se levará 1310s (=21,84 min).
O QUE SE PODE FAZER ?
 Utilizar um canal mais veloz, como por exemplo 2048 Kbit/s ( E1).
 Reduzir o número de bits/pixel, diminuindo os níveis discretos para brilho e as tonalidades
de cores.
 Reduzir a resolução do display, acarretando em menos pixels por linha e menos linhas por
imagem.
 Remover a redundância no display,o que significa a remoção do excesso de pixels que
representam na prática o mesmo objeto.
Sistemas de Transmissão Digital
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CONCEITOS DE
DIGITALIZAÇÃO
TEXTOS E GRÁFICOS
 Texto Plano ou Texto Formatado: Requerem bem menos capacidade de
transmissão.
 Texto Plano: Os caracteres são representados por 8 bits (1 byte).
 Texto Formatado: Os caracteres são representados por 2 bytes.
 Página de Texto: Contém 64 linhas e 80 caracteres por linha.
 Número de Bits em uma Página de Texto: 80 X 64 X 2 X 8 = 82 Kbits.
 Tempo Gasto para Transmitir uma Página de Texto: 5.7s a 14.4 Kbps.
 Gráficos: Composição de objetos que representam informações.
 Gráficos x Imagens Bit-mapped: Gráficos requerem muito menos espaço de
armazenagem em memória que uma imagem bit-mapped e também levam bem
menos tempo para serem transmitidos em uma rede.
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CONCEITOS DE
DIGITALIZAÇÃO
GRÁFICOS E IMAGENS EM MOVIMENTO
 Imagens em Movimento: São compostas de seqüências temporais de
imagens gráficas, cada uma chamada de frame.
 Velocidade de Projeção: Número de frames por segundo, chamado de frame
rate.
 Frames: Normalmente tem frame rate de 25 a 30 frames por segundo (fps).
 Número de Bits em 1 Segundo de Vídeo CIF: 74,65 Mbps = 360 x 288 x 24
x 30.
 CIF: 30 fps; 360 pixels por linha; 288 linhas por imagem; 24 bits por pixel.
 Tempo para Transmitir um Segundo de Vídeo CIF: 43 min p/ 28,8 Kbps.
 PC’s: Não conseguem receber assim, vídeo em tempo real e ainda necessitam
possuir memória para armazenagem de vídeo da ordem de gigabits para
gravação e leitura posterior.
Sistemas de Transmissão Digital
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CONCEITOS DE
DIGITALIZAÇÃO
CODIFICAÇÃO (DE), COMPRESSÃO (DES)
 Encoder/Decoder: Além de efetuarem as conversões A/D e
D/A, desempenham as funções de compressão e
descompressão.
 Compressão: Técnica empregada para representar o sinal
digital em uma forma compacta reduzida. Existem 2 tipos de
compressão, sem perda (lossless) e com perda (lossy).
 Uso da Compressão: Varia de acordo com o tipo de mídia.
Os algoritmos de compressão de voz são completamente
diferentes das técnicas usadas na compressão de vídeo.
 Avaliação de Desempenho: Subjetiva (humana) / Objetiva
(medida).
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CONCEITOS DE
DIGITALIZAÇÃO
TAXAS DE BIT APÓS COMPRESSÃO
PADRÃO
TAXA DE BIT
APLICAÇÃO
G.721
32 Kbps
Telefonia
G.728
16 Kbps
Telefonia
G.722
48 - 64 Kbps
Teleconferência
MPEG-1 (áudio)
128 - 384 Kbps
Áudio (2 canais)
MPEG-2 (áudio)
320 Kbps
Áudio (5 canais)
JBIG
0.05 - 0.1 bpp
Imagens binárias
JPEG
0.25 - 8 bpp
Imagens paradas
MPEG-1,2 (vídeo)
1 - 8 Mbps
Vídeo
Px64
64 - 1544 Kbps
Videoconferência
HDTV
17 Mbps
TV de alta definição
Sistemas de Transmissão Digital
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CONCEITOS DE
DIGITALIZAÇÃO
TENDÊNCIAS PARA DIGITALIZAÇÃO















Maior objetividade e precisão.
Comunicação da informação.
Trabalho com códigos.
Compressão.
Sigilo.
Melhor desempenho.
Regeneração do sinal.
Técnicas de combate a erros.
Melhor ocupação do espectro.
Maior economia.
Tecnologia de componentes digitais.
Apoio da informática.
Maior versatilidade no projeto.
Processamento digital dos sinais.
Dinâmica da alteração por software.
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE
TEMPO
Sistemas de Transmissão Digital
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MULTIPLEXAÇÃO POR
DIVISÃO DE TEMPO
CONCEITO
Meio de transmissão
Meio de transmissão
Meio de transmissão
Meio de transmissão
Sistemas de Transmissão Digital
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MULTIPLEXAÇÃO POR
DIVISÃO DE TEMPO
TÉCNICAS
T
FDM
T
t
TDM
t
 Cada canal usa uma faixa de  Todos os sinais usam a mesma
faixa de freqüências.
freqüência.
 O sinal está presente todo o
tempo.
Sistemas de Transmissão Digital
 Cada
canal
usa
pequenos
intervalos de tempo (time slot).
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MULTIPLEXAÇÃO POR
DIVISÃO DE TEMPO
DEFINIÇÃO
 É o processo que permite a transmissão simultânea de vários
canais de informação por um único meio de transmissão.
Canal 1
Canal 1
M
U
X
Canal N
Sistemas de Transmissão Digital
Meio de Transmissão
n Canais Digitais
M
U
X
Canal N
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MULTIPLEXAÇÃO POR
DIVISÃO DE TEMPO
ESTRUTURA
 Diversas fontes de informação em paralelo necessitam de
transporte.
 O meio de transmissão “é série”.
 No lado de Tx efetuamos a conversão paralelo / série.
 No lado de Rx efetua-se a conversão série/paralelo.
 Usualmente o hardware que efetua essas conversões é o
multiplexador, chamado também de multiplex ou MUX.
 Assim, no lado de Tx processa-se a multiplexação,
normalmente chamado de MUX lado Tx.
 No lado Rx temos a demultiplexação, ou demux,
normalmente chamado de MUX lado Rx.
 (Multi = Muitos) + (Plex = mistura) = “mistura de muitos”.
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MULTIPLEXAÇÃO POR
DIVISÃO DE TEMPO
BANDA BÁSICA DE TRANSMISSÃO
 A saída do Mux lado Tx é mais conhecida como banda básica
de transmissão e normalmente interfaceia com o modulador.
 A taxa de bit Rb (bit Rate) da banda básica de Tx na saída do
Mux é um pouco maior do que o somatório das taxas
entrantes em cada porta desse Mux.
CPD
LAN
PABX
Rb1
Rb2
Rb = Rb1 + Rb2 + Rb3
MUX
Rb3
PORTA DE SAÍDA
PORTAS DE ENTRADA
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MULTIPLEXAÇÃO POR
DIVISÃO DE TEMPO
BANDA BÁSICA DE RECEPÇÃO
 A entrada do Mux lado Rx é conhecida como banda básica de
recepção e normalmente interfaceia com o demodulador.
 A taxa de bit Rb (bit Rate) da banda básica de Rx na entrada
do Mux é um pouco maior do que o somatório das taxas
saintes em cada porta desse Mux.
CPD
LAN
PABX
Rb1
Rb2
Rb = Rb1 + Rb2 + Rb3
MUX
Rb3
PORTA DE ENTRADA
PORTAS DE SAÍDA
Sistemas de Transmissão Digital
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MULTIPLEXAÇÃO POR
DIVISÃO DE TEMPO
PCM - PULSE CODE MODULATION
 É a técnica que consiste em multiplexar sinais analógicos
paralelos, gerando um sinal digital série para ser enviado por
um meio de transmissão e vice-versa.
Canal 1
Canal 1
Canal 2
Canal 2
Canal N
Sistemas de Transmissão Digital
P
C
M
Meio de Transmissão
n Canais Digitais
P
C
M
Canal N
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MULTIPLEXAÇÃO POR
DIVISÃO DE TEMPO
PCM - PARTE TRANSMISSORA
Conversão A/D
Multiplexação
Transmissão
Filtro
300 à 3400 Hz
Híbrida
2/4 fios
DIGITALIZAÇÃO / CODIFICAÇÃO
1
DIGITALIZAÇÃO / CODIFICAÇÃO
2
Chave
Eletrônica
Terminal
de Linha
Linha de
Transmissão
N
DIGITALIZAÇÃO / CODIFICAÇÃO
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MULTIPLEXAÇÃO POR
DIVISÃO DE TEMPO
PCM - PARTE RECEPTORA
Recepção
Terminal
de Linha
Demultiplexação
Conversão D/A
Chave
Eletrônica
1
Decodi
ficação
2
Linha de
Transmissão
Filtro
Passa-Baixa
N
Decodi
ficação
Decodi
ficação
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MULTIPLEXAÇÃO POR
DIVISÃO DE TEMPO
PCM - SINAL DE LINHA
 Sinal com 8 bits, binário NRZ (Non Return to Zero).
1
1
1
0
0
1
0
0
0
0
1
1
 Para resolver a interferência entre símbolos, codifica-se em RZ (Return to Zero).
 Para eliminar a componentes CC do sinal, este é codificado em AMI (Alternate
Mark Inversion).
 Para eliminar as longas seqüências de zeros, para evitar perdas de sincronismo
na transmissão do sinal, este é codificado em HDB3 (High Density Bipolar).
M
V
V
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MULTIPLEXAÇÃO POR
DIVISÃO DE TEMPO
QUADRO DE TRANSMISSÃO - PCM 30
 Para cada um dos 30 circuitos de conversação são enviadas,
nos dois sentidos 8000 amostras por segundo em forma de
palavras de código de 8 bits. Portanto, em cada sentido
deve haver a transmissão sucessiva de 30 palavras de
código de 8 bits dentro de 125 ms (= valor inverso de 8
bits). A essas palavras de código somam-se 2 x 8 bits: 8
bits para sinalização e 8 bits, que contém, alternadamente,
uma palavra de alinhamento do quadro e uma palavra de
serviço. As 30 palavras de código formam, com os 2 x 8
bits, um quadro de pulsos. Os quadros de pulsos são
transmitidos, obrigatoriamente, em ordem sucessiva.
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MULTIPLEXAÇÃO POR
DIVISÃO DE TEMPO
ESTRUTURA DE QUADRO DE PULSOS - PCM 30
0
Canal para
palavra de
alinhamento
do quadro e
palavra de
serviço
1
2
Canal
Canal
telefônico telefônico
1
2
15
...
16
17
Canal
Canal
Canal de
telefônico
telefônico
sinaliz.
15
16
31
...
Canal
telefônico
30
Aprox.
3,9 ms
1 2 3 4 5 6 7 8
32 x 8 bits = 256 bits
125 ms
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MULTIPLEXAÇÃO POR
DIVISÃO DE TEMPO
SISTEMA DE TRANSMISSÃO - PCM 30
 O sistema PCM30 permite a transmissão simultânea de 30
conversações, por exemplo, através de dois pares simétricos
de um cabo de pares.
 O sistema PCM adotado no Brasil é o de 32 canais, que
recebe as seguintes denominações:




PCM-30.
MCP-30.
PCM - 2 Mbps.
PCM padrão europeu.
 Sua interface de saída, de 2048 Kbps, é denominada
interface E1.
Sistemas de Transmissão Digital
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MULTIPLEXAÇÃO POR
DIVISÃO DE TEMPO
CAMINHO DA DIGITALIZAÇÃO NA TELEFONIA
1ª Fase:
Toda a rede analógica
2 ª Fase: Digitalização dos
entroncamentos locais
3ª Fase:
Digitalização das centrais
4ª Fase: Digitalização dos
entroncamentos interurbanos
5ª Fase:
Digitalização dos acessos
Sistemas de Transmissão Digital
CL
AL
EL
CL
AL
EL
CL
AL
EL
CL
AL
EL
CL
AL
EL
CTr
IU
CTr
IU
CTr
IU
CTr
IU
CTr
IU
EIU
EIU
EIU
EIU
EIU
CTr
IU
CTr
IU
CTr
IU
CTr
IU
CTr
IU
CL
EL
AL
CL
EL
AL
CL
EL
AL
CL
EL
AL
CL
EL
AL
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MULTIPLEXAÇÃO POR
DIVISÃO DE TEMPO
INTEGRAÇÃO BANDA BÁSICA MUX
 FDM.
 TDM.
 GERENCIADORES DE BANDA.
 CELL-RELAY.
 FRAME-RELAY.
 ATM.
 DCME.
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Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
HIERARQUIA PDH E SDH
Sistemas de Transmissão Digital
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HIERARQUIA PDH E SDH
PLANO DE HIERARQUIA DIGITAL
 Com a expansão dos centros urbanos, os sistemas PCM de
24/30 canais tornaram-se insuficientes, exigindo o
desenvolvimento de sistemas com capacidades maiores.
 Apareceram então os sistemas PCM de 2a, 3a, 4a e 5a ordem.
 A hierarquia também é conhecida como Hierarquia Digital
Plesiócrona (PDH).
 Hoje esta hierarquia (PDH) já está sendo complementada
pela Hierarquia Digital Síncrona (SDH).
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
HIERARQUIA PDH E SDH
PDH - PADRÃO AMERICANO
64 kbit/s
T1
1
..
.
1ª ordem
1544 kbit/s
24
..
.
T2
1 2 ª ordem
6312 kbit/s
4
T3
1
..
.
7
T4
3 ª ordem
44736 kbit/s
1
..
.
4 ª ordem
274176 kbit/s
6
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
HIERARQUIA PDH E SDH
PDH - PADRÃO EUROPEU
E1
64 kbit/s
1
..
.
1ª ordem
2048 kbit/s
32
E2
1
..
.
4
E3
2 ª ordem
8448 kbit/s
1
..
.
4
E4
3 ª ordem
34368 kbit/s
1
..
.
4 ª ordem
139264 kbit/s
4
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
HIERARQUIA PDH E SDH
FORMAÇÃO - AGREGADO BÁSICO DIGITAL (1)
VOZ
..
.
VOZ
..
.
1
TDM
ANALÓGICO
30
1
PCM
TDM
DIGITAL
30
PCM
VOZ
..
.
PCM
TDM
6 DIGITAL
22
PCM
DADOS 64 kbit/s
DADOS 64 kbit/s
RDSI ACESSO BÁSICO
DADOS
DADOS
FAX
DADOS
RDSI ACESSO PRIMÁRIO
SUPERGRUPO
Sistemas de Transmissão Digital
TDM DADOS
FRACCIONAL
BAIXA VEL.
PCM
TDM DADOS
FRACCIONAL
ALTA VEL.
TDM
DIGITAL
FAX DIGITAL
TERM. DIGITAL
TMUX
E1
2048 kbit/s
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
HIERARQUIA PDH E SDH
FORMAÇÃO - AGREGADO BÁSICO DIGITAL (2)
E1
E1
1
TDM
4DIGITAL # 2
1 TERMINAL
4 DIGITAL
DADOS
E2
E2
1
TDM
4DIGITAL # 3
TERMINAL
DIGITAL
E2
8448 kbit/s
DADOS
Compressão
E3
E3
1
TDM
4DIGITAL # 4
E3
Compressão 34.368 kbit/s
TV
Digitalização
CONVENCIONAL
HDTV
Compressão
E4
139.264 kbit/s
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
HIERARQUIA PDH E SDH
PLANO DE HIERARQUIA DIGITAL
Sistema
Sistema PCM
de 24 Canais
(DS1 ou T1)
Sistema PCM
de 30 Canais
(E1)
1ª Ordem
1.544 Mbps
(24 Canais)
2.048 Mbps
(30 Canais)
Sistemas de Transmissão Digital
2ª Ordem
3ª Ordem
4ª Ordem
44.736 Mbps
(672 Canais)
274.176 Mbps
(4032 Canais)
32.064 Mbps
(480 Canais)
97.728 Mbps
(1440 Canais)
5ª Ordem
6.312 Mbps
(96 Canais)
8.448 Mbps
(120 Canais)
34.368 Mbps
(480 Canais)
139.264 Mbps
(1920 Canais)
397.200 Mbps
(5760 Canais)
565 Mbps
7680 canais)
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
HIERARQUIA PDH E SDH
SDH








HIERARQUIA DIGITAL SÍNCRONA: Nova padronização e nova configuração de quadro
para um novo multiplex TDM, envolvendo novos conceitos e novas tecnologias.
SDH: Nova forma de multiplexar sinais digitais.
TRATAMENTO À NÍVEL DE BYTE: O quadro SDH está organizado à nível de BYTE e não
em bit como no PDH. Assim, os espaços de carga para os tributários são intercalados byte à
byte.
DURAÇÃO DO QUADRO UNIFORME: Repete-se 8.000 vezes por segundo, à semelhança
do quadro primário de 2 Mbits/s. Isto significa que cada byte do espaço de carga possui a
capacidade de transportar 64 Kbit/s.
PONTEIROS: Indicam o início de cada quadro dos tributários. São números de 10 bits e
designam em qual dos bytes do espaço de carga encontra-se o primeiro byte do quadro do
contentor virtual.
QUADROS TRIBUTÁRIOS: Referidos como VC’s (contentores virtuais), tem a posição de
seu início no espaço de carga indicado pelos ponteiros. Há um ponteiro associado à cada
espaço de carga.
JUSTIFICAÇÃO
DA CARGA (VC’s): Os ponteiros servem também para resolver
diferenças de velocidade entre os VC’s e os TU’s ou as AU’s, conforme o caso,nos quais os
VC’s são copiados para serem transportados.
OVERHEAD: Muito alto, o que permite designar vários canais de grande capacidade para
funções de supervisão, operação ,manutenção e gerência dos elementos da rede de
transporte.
Sistemas de Transmissão Digital
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HIERARQUIA PDH E SDH
HIERARQUIA BÁSICA TDM - SDH
PDH
Sistemas de Transmissão Digital
..
.
STM-1
155.520 kbit/s
..
.
1
4
STM-4
622.080 kbit/s
..
.
1
STM-16
2.488.320 kbit/s
4
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
HIERARQUIA PDH E SDH
FORMAÇÃO DO STM1 A PARTIR DO PDH
T1 1544 kbit/s
C11
VC11
TU11
E1 2048 kbit/s
C12
VC12
TU12
T2 6312 kbit/s
C2
VC2
TU2
x3
TUG2
x7
VC3
AU3
AUG
x7
T3 44736 kbit/s
E3 34368 kbit/s
STM1
x1
C3
VC3
E3 139264 kbit/s
x1
TU3
TUG3
VC4
AU4
C4
Sistemas de Transmissão Digital
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MODULAÇÕES DIGITAIS
Sistemas de Transmissão Digital
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MODULAÇÕES DIGITAIS
DEFINIÇÕES
 MODULAÇÃO: processo pelo qual alguma característica da forma de onda da
portadora é variada (modulada) de acordo com a variação de um outro sinal
(modulante).
 SINAL MODULANTE: Normalmente é o sinal de interesse a ser transportado.
Exemplos de possíveis sinais modulantes: 1) Voz digitalizada/comprimida em
telefones celulares, 2) dados de um micro PC em placa fax/modem, 3) Banda
básica digital de um codec de videoconferência em modem de linha comutada,
4) Banda básica digital de um coder MCPC de TV em modem de estação
terrena, 5) Banda básica PDH, 6) Banda básica SDH.
 PORTADORA (carrier): sinal em cujas variações está sendo transportado um
outro sinal. Uma portadora sem qualquer sinal modulante presente é chamada
de CW (continuous wave ).Caso contrário é dita portadora modulada.
 AMPLITUDE, FREQÜÊNCIA e FASE: características de uma senóide
(portadora),que podem ser usadas para diferenciar de outras senóides. ASK,
FSK, PSK e QAM são exemplos de formas de modulação que podem ser usadas
em transmissão digital.
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MODULAÇÕES DIGITAIS
TIPOS MAIS USADOS
 Modems mais Utilizados: BPSK, QPSK, 8PSK,16QAM e 64QAM.
 Novidade: Recentemente iniciou-se a utilização de 16 QAM em
Comunicações Via Satélite Profissionais.
 Número de fases M Igual à : 2 para BPSK, 4 para QPSK, 8 para
8PSK, 16 para 16QAM e 64 para 64QAM.
 Curva de desempenho do Modem : BER Versus Eb/No.
 C/No=Eb/No + 10 log Rb (dB.Hz) = Valor Mínimo Requerido
pelo Modem.
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MODULAÇÕES DIGITAIS
CÁLCULO DA BANDA NECESSÁRIA
BW’AL = Rb x 1/FEC x 1 / log2m x fs






BW’AL - “Bandwidth”.
Rb - “bit” Rate em BPS.
FEC - taxa do código corretor de erros utilizado.
m - número de fases do modulador.
fs - espaçamento de freqüências (típico = 1,4 para satcom).
BWAL = N x (passo do modem), onde N é múltiplo inteiro.
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ACESSO AO CANAL DE
COMUNICAÇÃO
Sistemas de Transmissão Digital
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ACESSO AO CANAL DE
COMUNICAÇÃO
FDMA, TDMA E CDMA
FDMA - Frequency Division Multiple Access
TDMA - Time Division Multiple Access
CDMA - Code Division Multiple Access
 São métodos de acesso (procedimento pelo qual o
assinante consegue entrar no sistema de comunicações).
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ACESSO AO CANAL DE
COMUNICAÇÃO
MÚLTIPLO ACESSO
 Método de otimização de uso do meio.
 FDMA - Acesso múltiplo por divisão em freqüência.
 TDMA - Acesso múltiplo por divisão no tempo.
 CDMA - Acesso múltiplo por divisão em código.
 Deve ser transparente para o usuário final.
 Em comunicações via satélite utilizam-se os três métodos,
com predominância para o FDMA e o TDMA.
 Em telefonia móvel celular há uma disputa acirrada entre o
TDMA e o CDMA.
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ACESSO AO CANAL DE
COMUNICAÇÃO
CARACTERÍSTICAS
 FDMA: cada estação possui sua própria freqüência individual de portadora
e pode transmitir o tempo todo. Ex: estações de rádio AM-OM e de FM (88
MHz a 108 MHz).
 TDMA: todas as estações de um mesmo sub-grupo usam a mesma
portadora em intervalos distintos no domínio do tempo. Ex: estações VSAT
de redes TDM/TDMA.
 CDMA: todas as estações usam a mesma banda de freqüências à qualquer
tempo e a seleção da portadora é feita através de códigos de identificação.
Ex: telefones celulares de usuários clientes de operadoras que utilizam
tecnologia CDMA.
 FAIXA: dependendo de como o espectro disponível é utilizado,o sistema
pode ser classificado como sendo FAIXA ESTREITA ou FAIXA LARGA. No
primeiro, a banda disponível é sub-dividida em canais de faixa
estreita,enquanto na segunda, toda a banda considerada ou uma grande
parte é destinada de uma só vez ao compartilhamento por muitos usuários.
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ACESSO AO CANAL DE
COMUNICAÇÃO
VSAT - ACESSO MÚLTIPLO - CDMA
Canal Outbound
CÓDIGO n
CÓDIGO 3
CÓDIGO 2
CÓDIGO 1
F1
F2
Mini n
Estação Central
(HUB ou MASTER)
Sistemas de Transmissão Digital
Mini 3
Mini 1
Mini 2
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ACESSO AO CANAL DE
COMUNICAÇÃO
VSAT - ACESSO TDM/TDMA
Canal Outbound
Canal Inbound
F1
F2
F3
Fn
Sub-Rede n
Estação Central
(HUB ou MASTER)
Sistemas de Transmissão Digital
Sub-Rede 1
Sub-Rede 2
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MEIOS DE TRANSMISSÃO
Sistemas de Transmissão Digital
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MEIOS DE TRANSMISSÃO
MEIOS PARA TRANSFERÊNCIA DIGITAL
 PARES METÁLICOS
 CABOS COAXIAIS
 FIBRAS ÓPTICAS
 RÁDIO TERRESTRE
 SATÉLITE
 COMBINAÇÕES
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MEIOS DE TRANSMISSÃO
TRANSMISSÃO POR LINHA FÍSICA
 PARES DE FIOS
 CABO DE PARES
 CABO COAXIAL
EXIGE A PRESENÇA
DE UM CONDUTOR
 GUIA DE ONDA
 FIBRA ÓPTICA
 A linha física tem problema de instalação e conservação.
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MEIOS DE TRANSMISSÃO
CABO DE PARES
 Uma corrente passando por um fio cria um campo
magnético em seu redor e parte da energia se irradia.
 Usando um par, os efeitos de campo tendem a se anular.
 O par aceita qualquer freqüência, mas as perdas
aumentam com a freqüência - uso para freqüência de voz
(0-4 kHz).
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MEIOS DE TRANSMISSÃO
CABO COAXIAL
 O condutor externo é um cilindro concêntrico ao condutor
interno.
 O confinamento da energia é quase perfeito.
 Uso na faixa de 60 kHz a 20 GHz.
Condutor
Externo
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Condutor
Interno
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MEIOS DE TRANSMISSÃO
FIBRA ÓPTICA
 A luz é de natureza eletromagnética.
 Vantagem: faixa enorme.
 Preciso converter E/O e O/E.
Polietileno
Revestimento Externo
Polietileno
Kevlar
Nylon
Elemento de
Tração
Silicone
Enchimento
Fibra
Elemento Óptico
Sistemas de Transmissão Digital
Cabo Óptico
Elemento Óptico
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Sistemas de Transmissão Digital
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MEIOS DE TRANSMISSÃO
SISTEMA ÓTICO
CODIFICADOR
DE LINHA
REFORMATADOR
DE PULSO
FORMATADOR
DE PULSO
AMPLIFICADOR
Sistemas de Transmissão Digital
EMISSOR
ÓPTICO
AMPLIFICADOR
AMPLIFICADOR
RECEPTOR
ÓPTICO
AMPLIFICADOR
REGENERADOR
DECODIFICADOR
DE LINHA
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MEIOS DE TRANSMISSÃO
OPTICALIZAÇÃO DAS REDES
 NO BACKBONE: A fibra óptica passou a ser o meio preferido para o
transporte de capacidades muito altas, especialmente nos troncos de
operadoras entre grandes centros urbanos. Com WDM já existem hoje,
equipamentos para transmissão de até 1.7 Tbit/s.
 ANÉIS METROPOLITANOS: Os chamados metro-rings crescem para
encurtar as distâncias entre os backbones e os usuários. A importância
e o uso dos ARMÁRIOS ÓPTICOS são notórios.
 HFC: Redes híbridas fibra/coaxial, onde as fibras ópticas chegam até
equipa-mentos instalados em pontos escolhidos o mais próximo
possível do usuário e daí seguem em cabos coaxiais. No caso da fibra
chegar até o usuário temos a tecnologia FTTH (Fiber To The Home). As
arquiteturas FTTC (Fiber to the Curb) e FTTB (Fiber to the Building)
para até 300 m e FTTN (Fiber to the Node) para até 1 km combinam as
tecnologias de fibras ópticas com as de pares trançados, onde reside
um nicho de mercado muito bom.
Sistemas de Transmissão Digital
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MEIOS DE TRANSMISSÃO
SATÉLITE DE COMUNICAÇÕES
 É um dos meios utilizados no processo de transferência de
informações.
 Um sistema de comunicações por satélite, consiste do
segmento terrestre e do segmento espacial.
 O segmento espacial é composto por fração de uso
(percentual) de uma das estações repetidoras de microondas
existentes no satélite.
 O segmento Terrestre é constituído por um conjunto de
estações terrenas.
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MEIOS DE TRANSMISSÃO
ENLACE SATÉLITE
Segmento Espacial
(fração de transponder)
Segmento Terrestre
(estações terrenas)
Estação Terrena
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Estação Terrena
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MEIOS DE TRANSMISSÃO
ENLACE SATÉLITE BI-DIRECIONAL
DOWN-LINK
UP-LINK
Sistemas de Transmissão Digital
UP-LINK
DOWN-LINK
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MEIOS DE TRANSMISSÃO
COMUNICAÇÃO VIA SATÉLITE
 O satélite é uma repetidora em órbita.
RX
TX
Repetidora
TX
RX
 Cada módulo de repetição é um transponder.
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MEIOS DE TRANSMISSÃO
SATÉLITES COM N TRANSPONDERS
TRANSPONDER
1
Antena de
Recepção
TRANSPONDER
2
Antena de
Transmissão
TRANSPONDER
N
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MEIOS DE TRANSMISSÃO
DIAGRAMA EM BLOCOS - ESTAÇÃO TERRENA
UP - LINK
Rb
MODULADOR
Banda Básica
Digital
CONVERSOR
DE
SUBIDA
AMP.
DE
POTÊNCIA
DOWN - LINK
Rb
ABR
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CONVERSOR
DE
DESCIDA
DEMOD.
Banda Básica
Digital
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MEIOS DE TRANSMISSÃO
SATÉLITES - CARACTERÍSTICAS
 “By- passam” as redes terrestres.
 Não tem o problema do “Last Mile”.
 Aumentam a confiabilidade das redes;
 São ideais para “Broadcast” e aplicações “Multicast”.
 Suportam arquiteturas assimétricas.
 Podem prover acesso e conectividade global.
 Dão flexibilidade aos projetos de redes.
 Geo’s, Meo’s e Leo’s possuem vantagens e desvantagens
entre si.
 Fazem parte de um mercado em franca expansão.
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MEIOS DE TRANSMISSÃO
SATÉLITES - CARACTERÍSTICAS
 Abrange um conjunto de serviços que permitem a integração
de pontos (equipamentos) através dos satélites Brasilsat,
Intelsat e Nahuelsat, com cobertura nacional e internacional,
oferecendo meios de transmissão e/ou redes de circuitos
dedicados ou compartilhados, em diferentes velocidades.
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MEIOS DE TRANSMISSÃO
CESSÃO DE SEGMENTO ESPACIAL
 Descrição
CSE - Cessão de Segmento Espacial é a exploração industrial de recursos do
satélite brasileiro para fins de transporte de sinais de telecomunicações.
O provimento de capacidade espacial nos moldes da CSE é destinado às
entidades que detém concessão, permissão ou autorização para a prestação
de serviços de telecomunicações, emitida pela ANATEL.
 Contratação
O provimento de capacidade espacial é realizado através de assinatura de
contrato
específico
entre
a
entidade
prestadora
do
serviço
de
telecomunicação e a EMBRATEL.
A Contratante deverá, necessariamente, comprovar perante a EMBRATEL a
outorga da ANATEL, e a mesma será anexada ao contrato.
 Preços
Valores mensais - BRASILSAT - Banda C;
Faixa alocada: 01 transponder - 36 MHz;
Prazo do Contrato (Valores mensais em R$):
1 ano
2 anos
3 anos
327.638,00
311.257,00
288.322,00
Preços Líquidos (s/impostos).
Sistemas de Transmissão Digital
5 anos
265.387,00
10 anos
229.347,00
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COMUNICAÇÃO SEM FIO
Sistemas de Transmissão Digital
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COMUNICAÇÃO SEM FIO
WIRELESS - O QUE É
 Palavra inglesa que quer dizer sem fio (Wire = fio + less =
sem).
 O termo passou a abranger o universo das aplicações em
que a comunicações de sinais é feita via rádio e, portanto,
sem uso de condutores (fios).
 No período de 1920 a 1940 o termo se torna muito popular,
ligado a uso de comunicações fixas.
 A partir de 1980 o termo se torna novamente popular, mas
agora ligado a uso de comunicações móveis.
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COMUNICAÇÃO SEM FIO
WIRELESS - MOTIVAÇÃO PARA USO
 Quando não é possível o uso de condutores.
Ex: Comunicação com estações móveis.
 Quanto não é prático o uso de condutores.
Ex: Quando a empresa fornecedora do meio físico apresentar
uma demora demasiado longa para a instalação.
 Quando a solução sem fio for mais econômica que a solução
com fio.
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COMUNICAÇÃO SEM FIO
PROPAGAÇÃO DE ENERGIA
 Propagação Guiada - O deslocamento de eletrons em
condutores leva a energia de um ponto a outro.
COMUNICAÇÃO COM FIO
 Propagação Irradiada - Por efeito de campo, uma
perturbação num ponto afeta um outro ponto distante e a
energia consegue ser transportada à distância
COMUNICAÇÃO SEM FIO
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COMUNICAÇÃO SEM FIO
VANTAGENS DA COMUNICAÇÃO SEM FIO
 Só é preciso instalar emissor de um lado e receptor do outro
- O meio é o que já existe na natureza:
ECONOMIA - Dispensa o custo de instalação de condutores
entre os pontos.
 O sinal emitido a partir de um ponto pode ser recebido em
qualquer ponto dentro de uma área considerável de
influência:
SOLUÇÃO NATURAL PARA COMUNICAÇÕES MÓVEIS.
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COMUNICAÇÃO SEM FIO
PROBLEMAS DA COMUNICAÇÃO SEM FIO
 Para a mesma distância, a atenuação do sinal é maior que na
propagação guiada:
 A amplificação e o emprego de antenas diretivas podem
resolver este problema.
 A propagação irradiada tem alcance limitado:
 Isto pode ser problema ou vantagem.
 Há recursos de repetição para resolver o problema.
 A propagação irradiada é sujeita a vários efeitos (reflexão,
refração, caminhos múltiplos, etc)
 É necessário um bom projeto de sistema.
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PLANOS DE FREQUENCIAS
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COMUNICAÇÃO SEM FIO
HISTÓRICO
 1864 - publicado o tratado de
radiação eletromagnética.

Maxwell, onde é prevista a
1887 - experiências de HERTZ, MARCONI e POPOV.
 1897 - primeiro
(MARCONI).
sistema
comercial de
rádio-comunicação
 1905 - desenvolvidos os circuitos sintonizados (OLIVER LODGE).
 1912 - experiência de HEISING, levando à descoberta da
ionosfera por HEAVISIDE e KENNELY.
 1915 - primeiro radio transmissor de telefonia.
 1921 - primeiro sistema de comunicação móvel, servindo a
viaturas do Departamento de Polícia de Detroit (USA).
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COMUNICAÇÃO SEM FIO
HISTÓRICO DA COMUNICAÇÃO FIXA
 1920 - primeiros sistemas de comunicação HF.
 1925 - a radiotelefonia e a radiotelegrafia começam a ser
implantadas em âmbito mundial.
 1927 - primeiros experimentos de televisão.
 1932 - as faixas VHF e UHF começam a ser usadas.
 1939 a 1945 - durante a 2a Guerra Mundial se criam as
tecnologias de microondas e de radar.
 1947 - a televisão se torna comercial.
 1947 - estabelecem-se nos Estados Unidos rotas de microondas
SHF de costa a costa.
 1960 - primeiros experimentos de comunicação via satélite.
 1963 - a comunicação via satélite entra em fase comercial.
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COMUNICAÇÃO SEM FIO
HISTÓRICO DA COMUNICAÇÃO MÓVEL












1921
1940
1946
1947
1947
1964
1978
1979
1982
1982
1985
1990
- primeiro sistema usado - Polícia de Detroit.
a 1945 - aplicações militares na 2a Guerra Mundial.
- primeiro sistema móvel profissional.
- comunicações móveis em auto-estrada.
- introdução do conceito celular.
- criação do IMTS (Improved Mobile Telephone System).
- criação do AMPS (Advanced Mobile Phone System).
- introdução do SMC no Japão (similar ao AMPS).
- Introdução do SMC nos países nordicos (NMT).
- introdução do SMC no Reino Unido (TACS).
- introdução do SMC na Alemanha (C 450).
- surgem os SMC digitais.
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COMUNICAÇÃO SEM FIO
EVOLUÇÃO DOS PARADIGMAS - 1a FASE
 As comunicações via rádio representam a primeira realização
técnica que surgiu no domínio teórico para passar ao
domínio prático.
 No início era um divertimento entre cientistas e técnicos
amadores, sem vislumbrar aplicações práticas.
 Até hoje perdura o espaço de radio-amadorismo, reduzido a
poucas faixas e com pequeno porte.
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COMUNICAÇÃO SEM FIO
EVOLUÇÃO DOS PARADIGMAS - 2a FASE
 A partir das realizações de MARCONI passou-se a enxergar a
técnica de radiocomunicações como adequada a realizações
profissionais.
 No início, as realizações são ligadas a aplicações essenciais (só
possíveis ou praticáveis via rádio):





Comunicações móveis marítimas
Radiodifusão
Videodifusão (TV)
Comunicações móveis terrestres
Comunicações de longa distância via HF
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COMUNICAÇÃO SEM FIO
EVOLUÇÃO DOS PARADIGMAS - 3a FASE
 O desenvolvimento da tecnologia das radiocomunicações sugere
a ampliação de suas aplicações para domínios complementares:
 Enlaces rádio para entrocamentos de alta capacidade em
telefonia
 Enlaces rádio para comunicações de emergência ou alternativa:
Sistema de rádio-emergência
Sistema de rádio-acesso
 Aplicações voltadas à comodidade dos usuários:
Telefone sem fio
Sistema de rádio-chamada (paging)
Sistema de telefonia celular
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COMUNICAÇÃO SEM FIO
EVOLUÇÃO DOS PARADIGMAS - 4a FASE
 O usuário quer cada vez mais comodidades:
 Terminais móveis.
 Terminais pessoais.
O ACESSO MUDA DE FIXO PARA MÓVEL
 A fibra óptica, pela sua capacidade, baixo ruído e baixo preço
relativo, se torna o meio mais adequado para as ligações de
longa distância.
O ENTRONCAMENTO MUDA DE RÁDIO MICROONDAS PARA
FIBRAS ÓPTICAS
CONDUTOR
Sistemas de Transmissão Digital
RÁDIO
CONDUTOR
RÁDIO
CONDUTOR
RADIO
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COMUNICAÇÃO SEM FIO
COMUNICAÇÃO SEM FIO x COM FIO
 As
tecnologias
complementares.
não
são
excludentes,
mas
sim
 Há espaço para ambas as tecnologias:
 Para algumas
apropriada.
realizações
uma
das
tecnologias
é
mais
 Em algumas aplicações é conveniente usar parte dos
equipamentos com uma tecnologia e parte com a outra
tecnologia.
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ACESSO E BACKBONE
Sistemas de Transmissão Digital
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ACESSO E BACKBONE
CONCEITO DE LAST MILE (ÚLTIMA MILHA)
 Geralmente as empresas de telecomunicações montam bem
o backbone e existem recursos adequados para as
necessidades de comunicações.
 A dificuldade está no acesso individual do usuário ao
backbone por:
 Falta de linhas de acesso
 Prazo para a instalação
 O custo da expansão da rede externa só cai quando é rateado
entre vários usuários
 Neste caso, a solução wireless é bastante conveniente,
mesmo que seja provisória.
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ACESSO E BACKBONE
TECNOLOGIA PARA ACESSO
 Acesso com Fio:
 Mais tradição
 Menor atenuação
 Separação no espaço
 Projeto simples
 Acesso sem Fio:
 Mobilidade
 Ponto x Área
 Mais interferência
 Instalação simples
 Limitação do espectro
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ACESSO E BACKBONE
ACESSO DIGITAL POR LINHA FÍSICA
MODEM
LINHA FÍSICA
MODEM
 Modems para canal de voz:
 Tecnologia eletrônica, modulação convencional
 Tecnologia eletrônica, modulação combinada
 Modems sobre par de fios puros:
 Família XDSL (ADSL, RADSL, HDSL, SDSL, VDSL)
 Modems sobre cabos (cablemodem).
 Conceito de BBL.
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ACESSO E BACKBONE
ACESSO DIGITAIS RÁDIO - TECNOLOGIA
Processamento
de Informação
Processamento
de Sinal
Antena
Emissora
Antena
Receptora
Processamento
de Informação
Processamento
de Sinal
 O que se comunica é a informação, sobre o suporte físico do
sinal.
 Normalmente é preciso processar tanto a informação quanto
o sinal para a comunicação pelo meio seja eficiente.
 Processamento de informação de sinal: modulação
/demodulação, amplificação, casamento de impedâncias.
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ACESSO E BACKBONE
RÁDIO - FORMAS DE ACESSO
 TERESTRE:
 Pequena distância, visada direta
 Conceito de WLL
Rádio ponto-a-ponto
Rádio ponto-multiponto
 SATÉLITE:
 Solução atrativa, dada a cobertura do satélite
 Estrutura Uniforme, mesmo com pontos afastados
 Uso do VSAT
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ACESSO E BACKBONE
RÁDIO - MEIOS
 Meio propriamente dito: Espaço.
 Enlace Rádio = Meio + Equipamentos Rádio.
 Enlaces Distintos:
 Separação física
 Não-Interferência de um sobre outro
Freqüências Distintas.
Projeto de Enlace (Antenas, Propagação).
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ACESSO E BACKBONE
ABSORÇÃO DO CONCEITO DE MODEM
 A Transmissão Digital exige a presença de modems.
 No enlace rádio já existem modulador e demodulador.
O conceito de modem é intrínseco.
É modem analógico, de uso irrestrito.
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ACESSO E BACKBONE
RÁDIO ACESSO - MODALIDADES
 No domínio da “última milha” (last mile) é freqüente a
dificuldade em se conseguir os enlaces na quantidade ou
qualidade desejável.
 Para cobrir esta lacuna foram desenvolvidos equipamentos
específicos de rádio acesso digital nas modalidades:
 Ligação ponto-a-ponto
 Ligação ponto-multiponto
 Por conveniência são equipamentos compactos, de fácil
montagem e desmontagem (de modo a poderem ser
transferidos de um lugar para outro, conforme necessário).
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ACESSO E BACKBONE
RÁDIO ACESSO - PONTO A PONTO
ODU
IDU
ODU
ODU = Outdoor Unit
IDU = Indoor Unit
IDU
 Para visada direta ou com repetição intermediária.
 Possível otimização do enlace (antenas diretas).
 Projeto simples, Instalação simples e Manutenção simples.
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ACESSO E BACKBONE
RÁDIO ACESSO - PONTO - MULTIPONTO
TS
DS
TS
MRB
PSDN
TS
NS
TS
DS
TS
TS
 ND - Nodal Station.
Junto ao centro de tráfego, possui inteligência para controlar a distribuição dos sinais.
 DS - Distribution Station.
Situada em local estratégico, redistribui o sinal para uma área em seu torno (célula).
 TS = Terminal Station.
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ACESSO E BACKBONE
RÁDIO ENLACES - CAMPOS DE APLICAÇÃO
MODALIDADE
COMUNICAÇÕES
FIXAS
TIPOS DE USUÁRIOS
SERVIÇOS
Apoio à construção
da rede fixa
 Entroncamento rádio
 Sistema de rádio-acesso (*)
Público em geral
 Difusão
 Rádio difusão
 Televisão
 Celular Fixo (*)
Primordialmente para
uso em viaturas
 Serviço Móvel Convencional
 Móvel Terrestre
 Móvel Marítimo
 Móvel Aeronáutico
Primordialmente para
uso por pessoas
físicas
 Serviço de telefonia sem fio
 Serviço de radio-troncalizado
 Serviço de telefonia celular
 Analógico
 Digital
COMUNICAÇÕES
MÓVEIS
(*) Configuram o ambiente do WLL
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ACESSO E BACKBONE
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS FIXOS
 SISTEMAS PRIMITIVOS:
 Ocupação progressiva do espectro acaba disciplinada
 Tecnologia a válvula
 Tecnologia analógica
 SISTEMAS MODERNOS:
 Uso de transistores e integrados
 Tecnologia digital
 Projetos de sistemas de alta qualidade
 Técnicas de gerência de equipamento e de gerência de rede
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ACESSO E BACKBONE
PROBLEMÁTICA OPERACIONAL
 Os caminhos da tecnologia são impulsionados por visões de
marketing, que tem origem em situações casuísticas
(oportunidades percebidas).
A racionalização conceitual vem depois.
 Há na origem definições de nichos mercadológicos distintos,
mas a evolução dos produtos acaba criando invasões em
outros espaços.
As limitações acabam sendo determinadas por aspectos
jurídicos.
Na superposição geralmente algumas aplicações tem mais
riqueza operacional que outras.
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
ACESSO E BACKBONE
DISPONIBILIDADE DE MEIOS RÁDIO
 Espaço à disposição de todos.
 É preciso autorização para uso de freqüências.
 Enlaces distintos.
 Permite independência, mas exige projeto aprovado e licença
para operação.
 Uso de acessos rádio tende a ampliação.
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
ACESSO E BACKBONE
ACESSO À INTERNET - ALTERNATIVAS
Quais as opções
“sem fio” para acesso
à Internet?





Rádio Terrestre em suas diversas formas.
“Wireless”.
MMDS.
Satélite.
Combinações.
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
ACESSO E BACKBONE
ACESSO - TAXAS DE REFERÊNCIA
TECNOLOGIA
MODEM DE “LINHA”
DOWNSTREAM
UPSTREAM
28,8 Kbps
28,8 Kbps
RDSI - FE
128 Kbps
128 Kbps
MMDS
30 Mbps
VIA LINHA
TELEFÔNICA
ADSL
1,5 ~ 6 Mbps
16 ~ 800Kbps
CABLE MODEM
10 ~ 30 Mbps
700Kbps ~ 10Mbps
1 ~ 45 Mbps
VIA LINHA
TELEFÔNICA
SATÉLITE
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
DESEMPENHO DE SISTEMAS
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
DESEMPENHO DE SISTEMAS
ENGENHARIA COM FENÔMENOS ABSTRATOS
 Entender a natureza do fenômeno abstrato.
1a solução: descobrir medidas objetivas que guardem
correlação com o fenômeno abstrato.
2a solução: objetivar a avaliação subjetiva.
Ex: Quero transmitir a voz pelo telefone:
Tem de ser recebida de forma a ser bem audível.
Tem de ser recebida de forma a ser claramente entendida.
BEM AUDÍVEL? Testes de nível.
CLARAMENTE ENTENDIDA? Testes de inteligibilidade.
Sistemas de Transmissão Digital
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DESEMPENHO DE SISTEMAS
PROJETO DE SISTEMAS - CONCEITOS
 O que é um projeto de sistemas?
 Filosofias de Projeto: Abordagem Tecnológica.
Abordagem pelos requisitos do usuário.
 Vantagem
da
abordagem
dirigida
pela
cronogramas de implantação mais curtos.
tecnologia:
 Vantagem da abordagem dirigida pelos requisitos do cliente:
maior probabilidade de atingir os objetivos e expectativas do
cliente.
 Estudo de requisitos do cliente: Primeiro passo.
 Seqüência lógica de projeto: Disciplina a ser seguida para o
sucesso.
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
DESEMPENHO DE SISTEMAS
NECESSIDADES DOS CLIENTES
 Projetista deve, em primeiro lugar, entender negócios do
cliente e contexto político / estratégico da rede.
 Pontos a serem interligados - Topologia da Rede.
 Tipos de Aplicações / Informações a serem transportadas.
 Estudo de tráfego por aplicação.
 Qualidades de serviço: Q.S..
 Tempos de respostas esperados.
 Taxa de erro de bit esperada.
 Disponibilidade esperada.
Sistemas de Transmissão Digital
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DESEMPENHO DE SISTEMAS
EXPECTATIVA DO CLIENTE
 Em termos de Preços.
 Em termos de Prazos.
 Em termos de Condições Gerais.
 Em termos de Assistência Técnica.
 Em termos de Suporte/Assessoria em Geral.
 Em termos de Segurança.
 Em termos de Garantia de Qualidade.
Sistemas de Transmissão Digital
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DESEMPENHO DE SISTEMAS
ALTERNATIVAS DE MERCADO
 One Stop Shop é um “must”.
 Prestador de Serviço ou Algoz?.
 Provedor de solução de verdade!.
 O que o cliente que é solução!.
 Opções em termos de operadoras;
 A importância de um excelente “Account-Manager” no projeto.
 A extrema importância de um excelente “TC” - Consultor
Técnico no projeto.
Sistemas de Transmissão Digital
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TELEVISÃO
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
TELEVISÃO
FORMA DE AQUISIÇÃO E PRINCIPAIS FONTES
AQUISIÇÃO
 As variações de luminosidade são convertidas em sinal
elétrico.
CÂMERAS E SCANNERS
 Principal componente: CCD.
 Charge - Coupled Device.
Sistemas de Transmissão Digital
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TELEVISÃO
SINAIS DE VÍDEO E COR
RGB - SINAIS OBTIDOS DE CADA SAÍDA DA CÂMERA
 R  relativo ao vermelho contido na cena.
 G  relativo ao verde contido na cena.
 B  relativo ao azul contido na cena.
 Y  vídeo ou luminância.
Y = 0,59G + 0,30R +0,11B
 C  croma ou cor.
 R - Y ou CR

croma R sem luminância
 B - Y ou CB

croma B sem luminância
Sistemas de Transmissão Digital
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TELEVISÃO
VARREDURA E RESOLUÇÃO
 Varredura progressiva
Todas as linhas consecutivamente.
 Varredura entrelaçada
Campo ímpar - apenas as linhas ímpares.
Campo par - apenas as linhas pares.
 Quadro: todas as linhas - fotograma completo
 Pixel - elemento de imagem
 Resolução - pixels / linha x nº de linhas
Sistemas de Transmissão Digital
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TELEVISÃO
POR QUE DIGITAL?
 Maior imunidade à ruídos.
 Possibilidade de controle por “software”.
 Possibilidade de correção de erros.
 Permite multiplexar diferentes mídias.
 Permite acesso condicionado.
 Facilidade de compressão de dados.
Sistemas de Transmissão Digital
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TELEVISÃO
FORMATOS E NOTAÇÃO A : B : C
Exemplo: 4:2:2
 4 amostras para Y.
 2 amostras para Cr.
 2 amostras para Cb.
720 Pixels
Luminancia
(Y)
486
Linhas
360 Pixels
486
Linhas
Croma
(Cr)
360Pixels
486
Linhas
Croma
(Cb)
"Picture Rate": 60 campos por segundo
"Active Picture Bit-rate":
8 bits
Sistemas de Transmissão Digital
(720+360+360) x 486 x 8 x 30 = 168Mbps
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TELEVISÃO
FREQÜÊNCIA DE AMOSTRAGEM
 Altas Taxas de Bits:
Necessidade de compressão.
Parâmetro
Amostras
por linhas
Amostragem
(freq)
Codificação
Taxa de saida
Luminância ( Y )
858
13,5MHz
8-bit PCM
108 Mbps
Sinais
diferença de cor
Cr e Cb
(cada)
429
6,75MHz
8-bit PCM
54 Mbps
Taxa do sinal composto
(não comprimido)
Sistemas de Transmissão Digital
216 Mbps
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TELEVISÃO
REDUNDÂNCIA ESPACIAL
 Área com pixels iguais.
SEQUÊNCIA DE PIXELS IGUAIS
Sistemas de Transmissão Digital
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TELEVISÃO
REDUNDÂNCIA TEMPORAL
 Toda ou parte da imagem repetida em quadros adjacentes.
quadro 1
Sistemas de Transmissão Digital
quadro n
quadro ( n + m)
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TELEVISÃO
TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
 Sub-amostragem (sub-sampling).
Sistemas de Transmissão Digital
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TELEVISÃO
TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
 Quantização grosseira (coarse quantization):
Redução dos tons de cinza.
Sistemas de Transmissão Digital
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TELEVISÃO
TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
 Differential Pulse Code Modulation – DPCM:
Codificação da diferença entre amostras.
+
codificador
entr.
S
-
retardo
( 1 pixel )
S
+saida
+
..
.
.. ...
.. .... ..
.
.
.
. ... .. .. .. . .............
.......
..................
sinal de entrada
sinal de saida
. . ..
...
.... ..
.
. .
....
....
.
Sistemas de Transmissão Digital
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TELEVISÃO
TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
 Compressão entre quadros (Interframes).
 Casamento de blocos (Block Matching).
 Vetor movimento (Motion Vector).
Dx
BLOCO ANTERIOR
D
BLOCO
RESULTANTE
BLOCO
DESLOCADO
Dy
D
ÀREA
DE
BUSCA
D : VETOR DE MOVIMENTO
Sistemas de Transmissão Digital
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TELEVISÃO
TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
 Codificação por entropia:
 Codificação “Run-lenght”
 Codificação de Huffman
SÍMBOLO
PROB
OCORRÊNCIA
S1
p 1 = 0,60
ALGORITMO
Huffman Normal
0
0
00
10
01
110
10
111
11
1,0
S2
p 2 = 0,20
S3
p 3 = 0,15
0
p 4 = 0,05
1
S4
COMP
MED
Sistemas de Transmissão Digital
0
0,40
1
0,20
1
L = p1.S1 + p2.S2 + p3.S3 + p4.S4
bits/simb bits/simb
1,6
2
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TELEVISÃO
TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
 Transformadas:
Domínio do tempo  Domínio da freqüência.
 Objetivo:
Descarte de coeficientes menos significativos.
F
F
t
domínio do tempo
Sistemas de Transmissão Digital
f
domínio da freqüência
domínio do tempo
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TELEVISÃO
TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
 DCT  Transformada Discreta de Co-seno:




Matriz 8x8 pixels  Matriz 8x8 coeficientes
Geração de coeficientes descorrelacionados
Energia concentrada sobre alguns coeficientes
Coeficientes nulos ou quase nulos
TRANSFORMADA DIRETA :
F (u,v ) =
ONDE :
Sistemas de Transmissão Digital
C (u) C (v)
4
S S
7
J=0
7
K=0
p
f (j,k) cos (2j + 1) u cos (2k+ 1) vp
16
16
1
2
para u,v = 0
C (u) , C (v ) = 1
para u,v = 0
C (u) , C (v ) =
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TELEVISÃO
TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
 DCT: Transformada direta.
f(j,k)=
F (u , v ) =
Sistemas de Transmissão Digital
139 144 149 153 155 155 155 155
144 151 153 156 159 156 156 156
150 155 160 163 158 156 156 156
159 161 162 160 160 159 159 159
159 160 161 162 162 155 155 155
161 161 161 161 160 157 157 157
162 162 161 163 162 157 157 157
162 162 161 161 163 158 158 158
1260
-23
-11
-7
-1
2
-1
-3
-1
-17
-9
-2
-1
0
0
2
-12
-6
-2
0
1
2
0
-4
-5
-3
2
1
2
0
-1
-2
2
-3
0
1
0
-1
0
2
-2
0
-1
0
-1
1
2
1
-3
0
-1
0
1
1
1
-1
1
-1
0
0
1
-1
-1
0
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
TELEVISÃO
TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
 DCT: Efeito dos coeficientes  bases da DCT.
... ... ...
... ...
C00* C01 C02 C03
C10 C11 C12
C20 C21
C30
...
...
...
...
* C00 : Coeficiente DC; descreve
o brilho médio do bloco
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
TELEVISÃO
TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
DCT
 Tabela de Quantização.
 Varredura em zig-zag.
coeficientes DCT
168 45
67 32
12 5
5 5
3 2
2 2
1 1
1 2
7
3
5
2
2
2
1
1
3
3
5
2
1
1
1
1
2
2
2
1
1
1
2
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
0
tabela de quantização
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
2
4
4
4
8
c( i , j )
1
1
1
8
8
8
8
8
1
1
1
8
8
8
8
8
1
1
2
8
8
8
8
18
1
4
8
4
4
8
4
4
8
8
8 18
8
8 18
18 18 18
18 18 32
18 32 32
coeficientes quantizados
18
18
18
18
32
32
32
32
168 45 7
67 32 3
12 5 5
2 0 0
0 0 0
0 0 0
0 0 0
0 0 0
Q( i , j )
3
3
2
0
0
0
0
0
2
2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
qc ( i , j ) = c ( i , j ) / Q ( i , j )
coeficientes quantizados
AC
01
DC
168 45 7
67 32 3
12 5 5
2 0 0
0 0 0
0 0 0
0 0 0
0 0 0
3
3
2
0
0
0
0
0
2
2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
AC
10
qc ( i , j ) = c ( i , j ) / Q ( i , j )
AC
seqüência : 168 ; 45 ; 67 ; 12 ; 32 ; 7 ; 3 ; 3 ; 5 ; 2 ; 0 ; 0 ; 5 ; 3 ; 2 ; 0 ; 2 ; 2
Sistemas de Transmissão Digital
77
EOB
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
TELEVISÃO
TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
 Transmissão e Recepção.
codificador baseado na DCT
8X8 blocos
DCT
QUANTIZADOR
CODIFICADOR
POR ENTROPIA
TABELA
TABELA
DADOS
COMPRIMIDOS
imagem
(dados)
decodificador baseado na DCT
DADOS
COMPRIMIDOS
DESQUANTIZADOR
DECODICADOR
POR ENTROPIA
IDCT
DCT
dados
reconstruidos
(imagem)
TABELA
Sistemas de Transmissão Digital
TABELA
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
TELEVISÃO
PADRÃO JPEG
JOINT PHOTOGRAPH EXPERT GROUP
 Imagens estáticas  Compressão “intraframe”.
 Técnicas : DCT, DPCM, Entropia.
R
G
B
Formação
dos sinais
Y, Cr e Cb
Divisão
em
blocos
Bloco
8x8
pixels
cod. Huffman
0100111.....
("bitstream")
Sistemas de Transmissão Digital
Y
DCT
Cr
Cb
8x8
coeficientes
de freq.
Quantz
Coeficientes
quantizados
cod. DPCM
(coef. DC )
Zig-Zag
cod. RLE
(coef. AC )
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
TELEVISÃO
PADRÃO H.261





Vídeo Conferência em RDSI.
Compressão intraframe  DCT.
Compressão interframe  Macrobloco.
Vetor movimento - “motion vector”.
Taxa de bits: px64kbps (p  1 a 30).
Cb
Cr
Y
Y
Y
Y
MACROBLOCO
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
TELEVISÃO
PADRÃO H.261
 Compressão interframe.
bloco alvo
quadro atual
codific
diferença
codificação do
macrobloco
área semelhante
vetor movimento
quadro anterior
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
TELEVISÃO
PADRÃO H.261
 I-frames  compressão intraframe.
 P-frames  compressão interframe.
I
Sistemas de Transmissão Digital
P
P
P
I
P
P
P
I
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
TELEVISÃO
PADRÃO MPEG
MOVING PICTURES EXPERTS GROUP
 Objetivo:
 Especificação do conjunto de técnicas para a compressão de
vídeo/áudio - sintaxe
 Aberto à inovações:
 Admite a criação de sistemas proprietários
 Técnicas:
 Intraframe  DCT , Run-length , Entropia
 Interframe  Macrobloco , Vetor movimento
 Taxa de compressão:
 até 200:1
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
TELEVISÃO
PADRÃO MPEG  MPEG 1
 Objetivo inicial:
Armazenamento  CD Vídeo.
 Modo de varredura:
Não entrelaçada.
 Formato típico:
320 x 240 pixels; 30 quadros/s.
 Qualidade de imagem:
Igual ao VHS.
 Taxa de bits:
1,5 Mbps (típica).
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
TELEVISÃO
PADRÃO MPEG  MPEG 2
 Objetivo inicial:
 TV digital (com qualidade normal)
 Aplicações:




Transmissão via satélite (DTH)
TV a cabo (CATV)
TV digital em broadcasting (HDTV / SDTV)
Servidores de vídeo
 Modo de varredura:
 Entrelaçada
 Taxa de bits:
 4 - 100Mbps (conforme aplicação)
 Escalabilidade:
 Admite diversos modos
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
TELEVISÃO
PADRÃO MPEG  MPEG 2
 Frames codificados de 3 modos:
 I ( intraframes )  com base em si mesmo
 P (predicted)  com base em I - frame
 B (bidirectional)  com base em 2 P ou I, P frames
B
B
P
B
B
P
B
B
P
ORDEM NATURAL
I
B
B
P
B
B
P
1
2
3
4
5
6
7
ORDEM DE TRANSMISSÃO
Sistemas de Transmissão Digital
I
P
B
B
P
B
B
1
4
2
3
7
5
6
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
TELEVISÃO
PADRÃO MPEG  MPEG 2
 Hierarquia de dados:
Cada nível transporta um cabeçalho.
Video Sequence
....
....
Group of Picture
Picture
Slice
Macroblock
Block
.....
Y
Sistemas de Transmissão Digital
Cr
Cb
8x8 pixels
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
TELEVISÃO
PADRÃO MPEG  MPEG 2
 Codificador:
CONTROLE DE TAXA
ENTR.
-
DCT
VLC
HUFFMAN
QUANTZ
BUFFER
QUANTZ
INVERS
IMAGEM PREDITA
MOVIM.
COMP.
+
DCT
INVERS
VETOR DE MOVIMENTO
MOVIM.
ESTIM.
Sistemas de Transmissão Digital
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
TELEVISÃO
PADRÃO MPEG  MPEG 2
 Perfis e Níveis:
 Ferramentas de compressão e taxa de bits
 Notação  MP@ ML
 Decodificador:
Buffer
Demux
Decod.
Huffman
vetor movimento
Decod.
Huffman
Sistemas de Transmissão Digital
Compens.
movim.
Quantz
invers.
DCT
invers.
saída
+
Buffer do
frame
anterior
Buffer do
frame
posterior
Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
TELEVISÃO
PADRÃO MPEG  MPEG 4
 Objetivo inicial:
 Vídeo conferência com baixas taxas de bits
 Aplicações:




Vídeo - telefone
Recuperação de banco de dados
Teleshopping
Vigilância
 Características:
 Robustez à erros
 Operação com formas diferentes de dados
 Taxa de bits:
 4,8 – 64 kbps (inicialmente)
 1,8 Mbps (nova versão)
Sistemas de Transmissão Digital
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TELEVISÃO
CONCLUSÃO
 Principal aspecto:
Padronização dos “codecs”.
 O que utilizar:
Custo x Aplicação.
 Aplicações futuras:
Video on Demand.
Medicina.
TV interativa.
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Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
BIBLIOGRAFIA
REFERÊNCIAS
 MOULTON PETE, THE TELECOMMUNICATIONS SURVIVAL
GUIDE, PRENTICE HALL.
 DOMAN ANDY, O GUIA ESSENCIAL DE COMUNICAÇÃO SEM
FIO, CAMPUS.
 EFFELSBERG WOLFANG/FUO, FRNAKLINF/LUNA, J. JOAQUIM
GARCIA, MULTIMEDIA COMMUNICATIONS, PEARSON.
Sistemas de Transmissão Digital
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SITES DA INTERNET
REFERÊNCIAS
 www.liivrariacultura.com.br
 www.artechhouse.com.br
 www.phptr.com
 www.amazon.com
 www.itu.int
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