Sistemas de Transmissão DigitalSistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
MBAMBASERVIÇOS DESERVIÇOS DETELECOMUNICAÇÕESTELECOMUNICAÇÕES
ESPECIALIZAÇÃO EM ESPECIALIZAÇÃO EM COMUNICAÇÕES MÓVEISCOMUNICAÇÕES MÓVEIS
SISTEMAS DE TRANSMISSÃO SISTEMAS DE TRANSMISSÃO
DIGITALDIGITAL
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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 GVF-Global 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.
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Conceitos de DigitalizaçãoConceitos de Digitalização
Multiplexação por Divisão de TempoMultiplexação por Divisão de Tempo
Hierarquia PDH e SDHHierarquia PDH e SDH
Modulações DigitaisModulações Digitais
Acesso ao Canal de ComunicaçãoAcesso ao Canal de Comunicação
Meios de TransmissãoMeios de Transmissão
Comunicação sem FioComunicação sem Fio
Acesso e BackboneAcesso e Backbone
Desempenho de SistemasDesempenho de Sistemas
TelevisãoTelevisão
ÍNDICEÍNDICE
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CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃO
Sistemas de Transmissão DigitalSistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
t
Ex: s(t)
t
Ex.: s(t)
SINAIS
CONCEITOS DE CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃODIGITALIZAÇÃO
SINAL CONTÍNUO - pode assumir qualquer amplitude dentro de um certo intervalo possível.
SINAL DISCRETO - assume um número finito de amplitudes possíveis.
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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.
SINAIS ANALÓGICOS
CONCEITOS DE CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃODIGITALIZAÇÃO
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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).
SINAIS DIGITAIS
CONCEITOS DE CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃODIGITALIZAÇÃO
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Preferência humana: Sinais contínuos. Comunicação analógica (áudio/visual). Lógica difusa (fuzzy).
Preferência tecnológica (equipamentos): Sinais digitais. Comunicação digital. Lógica discreta binária.
Solução atual
ANALÓGICO OU DIGITAL
máquina AD
DAComunicação Digital
máquinamáquina
homem
CONCEITOS DE CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃODIGITALIZAÇÃO
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Informação Analógica Digitalizada:
VozImagem Fixa
MóvelOutros fenômenos físicos contínuos.
Informação Originalmente Digitalizada:
TextoImagem discreta (ex: código de barras)Outros fenômenos físicos discretos.
ORIGEM DOS SINAIS DIGITAIS
CONCEITOS DE CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃODIGITALIZAÇÃO
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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
MÍDIA
CONCEITOS DE CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃODIGITALIZAÇÃO
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TIPOS DE MÍDIA
VOZ
ÁUDIO
VÍDEO
DADOS
FAX
TEXTO
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Rede Telefônica Rede Telegráfica Rede de Televisão Rede de Dados Etc
REDES INTEGRADAS
Comunicação Analógica
Comunicação Digital
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.
INTEGRAÇÃO DE REDES
CONCEITOS DE CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃODIGITALIZAÇÃO
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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?
LARGURA DE BANDA
CONCEITOS DE CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃODIGITALIZAÇÃO
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AMOSTRAGEM
V
T
Sinal de Voz
V
T
Sinal de voz deFaixa Limitada
(300 Hz - 3400 Hz)
Freqüência deAmostragem
8 KHz
V
T
Intervalo deAmostragem
Sinal Amostrado
FiltroPassa-Baixas Chave Eletrônica Codificador
CONCEITOS DE CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃODIGITALIZAÇÃO
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Um sinal analógico pode assumir um número infinito de valores. ex: 1V ou 0,1V ou 0,001V, etc.
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 (valor de decisão).
CODIFICAÇÃO: Cada amostra após quantizada é codificada em n bits.
QUANTIZAÇÃO
V
T
Sinal PAM original
V
T
Sinal PAM quantizado4095
0
EmBinário
CONCEITOS DE CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃODIGITALIZAÇÃO
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É definido como o produto da taxa de amostragem x o número de bits utilizados no processo de (quantização/codificação).
EXEMPLOS
TAXA DE BIT
FORMATO TAXA DE AMOSTRAGEM BW TAXA DE BIT (Kbps)
Telefonia 8 KHz 3.1 KHz 64 p/ 8 bits/a
Teleconferência 16 KHz 7 KHz 256 p/ 16 bits/a
CD 44.1 KHz 20 KHz 1410 p/ 16 bits/a
DAT 48 KHz 20 KHz 1536 p/ 16 bits/a
CONCEITOS DE CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃODIGITALIZAÇÃO
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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).
IMAGENS PARADAS
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.
CONCEITOS DE CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃODIGITALIZAÇÃO
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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.
TEXTOS E GRÁFICOS
CONCEITOS DE CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃODIGITALIZAÇÃO
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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.
GRÁFICOS E IMAGENS EM MOVIMENTO
CONCEITOS DE CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃODIGITALIZAÇÃO
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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).
CODIFICAÇÃO (DE), COMPRESSÃO (DES)
CONCEITOS DE CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃODIGITALIZAÇÃO
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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
TAXAS DE BIT APÓS COMPRESSÃO
CONCEITOS DE CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃODIGITALIZAÇÃO
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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.
TENDÊNCIAS PARA DIGITALIZAÇÃO
CONCEITOS DE CONCEITOS DE DIGITALIZAÇÃODIGITALIZAÇÃO
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MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO
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Meio de transmissão
Meio de transmissão
Meio de transmissão
Meio de transmissão
CONCEITO
MULTIPLEXAÇÃO POR MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPODIVISÃO DE TEMPO
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Cada canal usa uma faixa de freqüência.
O sinal está presente todo o tempo.
Todos os sinais usam a mesma faixa de freqüências.
Cada canal usa pequenos intervalos de tempo (time slot).
TÉCNICAS
T
t
FDM
t
T TDM
MULTIPLEXAÇÃO POR MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPODIVISÃO DE TEMPO
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DEFINIÇÃO
É o processo que permite a transmissão simultânea de vários canais de informação por um único meio de transmissão.
MUX
MUX
Canal 1
Canal N
Canal 1
Canal N
Meio de Transmissão
n Canais Digitais
MULTIPLEXAÇÃO POR MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPODIVISÃO DE TEMPO
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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”.
ESTRUTURA
MULTIPLEXAÇÃO POR MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPODIVISÃO DE TEMPO
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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.
PORTA DE SAÍDA
Rb = Rb1 + Rb2 + Rb3
Rb1
Rb2
Rb3
MUX
CPD
LAN
PABX
PORTAS DE ENTRADA
BANDA BÁSICA DE TRANSMISSÃO
MULTIPLEXAÇÃO POR MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPODIVISÃO DE TEMPO
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PORTA DE ENTRADA
Rb = Rb1 + Rb2 + Rb3
Rb1
Rb2
Rb3
MUX
CPD
LAN
PABX
PORTAS DE SAÍDA
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.
MULTIPLEXAÇÃO POR MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPODIVISÃO DE TEMPO
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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.
PCM
PCM
Canal 1
Canal N
Canal 1
Canal N
Meio de Transmissão
Canal 2 Canal 2
n Canais Digitais
PCM - PULSE CODE MODULATION
MULTIPLEXAÇÃO POR MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPODIVISÃO DE TEMPO
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PCM - PARTE TRANSMISSORA
ChaveEletrônica Linha de
Transmissão
Terminalde Linha1
2
N
Híbrida2/4 fios
Filtro300 à 3400 Hz
Conversão A/D Multiplexação Transmissão
DIGITALIZAÇÃO / CODIFICAÇÃO
DIGITALIZAÇÃO / CODIFICAÇÃO
DIGITALIZAÇÃO / CODIFICAÇÃO
MULTIPLEXAÇÃO POR MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPODIVISÃO DE TEMPO
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PCM - PARTE RECEPTORA
Decodi ficação
Decodi ficação
ChaveEletrônicaTerminal
de Linha
Linha deTransmissão
FiltroPassa-Baixa
1
2
NDecodi ficação
Recepção Demultiplexação Conversão D/A
MULTIPLEXAÇÃO POR MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPODIVISÃO DE TEMPO
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PCM - SINAL DE LINHA Sinal com 8 bits, binário NRZ (Non Return to Zero).
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).
MV
V
1 1 1 10 1 10 0 0 0 0
MULTIPLEXAÇÃO POR MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPODIVISÃO DE TEMPO
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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.
QUADRO DE TRANSMISSÃO - PCM 30
MULTIPLEXAÇÃO POR MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPODIVISÃO DE TEMPO
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Canal parapalavra de
alinhamentodo quadro epalavra de
serviço
Canaltelefônico
1. . .
Canaltelefônico
2
Canaltelefônico
15
Canal desinaliz.
. . .Canal
telefônico16
Canaltelefônico
30
0 1 2 15 16 17 31
1 2 3 4 5 6 7 8
32 x 8 bits = 256 bits
125 ms
Aprox.3,9 ms
ESTRUTURA DE QUADRO DE PULSOS - PCM 30
MULTIPLEXAÇÃO POR MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPODIVISÃO DE TEMPO
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SISTEMA DE TRANSMISSÃO - PCM 30
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.
O sistema PCM30 permite a transmissão simultânea de 30 conversações, por exemplo, através de dois pares simétricos de um cabo de pares.
MULTIPLEXAÇÃO POR MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPODIVISÃO DE TEMPO
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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
CAMINHO DA DIGITALIZAÇÃO NA TELEFONIA
CTrIUEL EL AL
CLCTrIU
CLAL EIU
CL CTrIU
CTrIU
CLAL EL EIU EL AL
CL CTrIU
CTrIU
CLAL EL EIU EL AL
CL CTrIU
CTrIU
CLAL EL EIU EL AL
CL CTrIU
CTrIU
CL
AL EL EIU EL AL
MULTIPLEXAÇÃO POR MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPODIVISÃO DE TEMPO
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FDM.
TDM.
GERENCIADORES DE BANDA.
CELL-RELAY.
FRAME-RELAY.
ATM.
DCME.
INTEGRAÇÃO BANDA BÁSICA MUX
MULTIPLEXAÇÃO POR MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPODIVISÃO DE TEMPO
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HIERARQUIA PDH E SDH
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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).
HIERARQUIA PDH E SDHHIERARQUIA PDH E SDH
PLANO DE HIERARQUIA DIGITAL
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PDH - PADRÃO AMERICANO
1
24
...
1
4
...1
7
...1
6
...
64 kbit/s
1ª ordem1544 kbit/s
2 ª ordem 6312 kbit/s
3 ª ordem44736 kbit/s
4 ª ordem274176 kbit/s
T1
T2
T3
T4
HIERARQUIA PDH E SDHHIERARQUIA PDH E SDH
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PDH - PADRÃO EUROPEU
1
32
...
1
4
...1
4
...1
4
...
64 kbit/s
1ª ordem2048 kbit/s
2 ª ordem8448 kbit/s
3 ª ordem34368 kbit/s
4 ª ordem139264 kbit/s
E1
E2
E3
E4
HIERARQUIA PDH E SDHHIERARQUIA PDH E SDH
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..
VOZ PCM
PCM
..
VOZ
TDM ANALÓGICO
TDMDIGITAL
PCM
PCM
..
VOZTDM
DIGITAL PCM
1
30
30
DADOS 64 kbit/s
TDMDIGITAL
TDM DADOS FRACCIONAL
ALTA VEL.TDM DADOS FRACCIONALBAIXA VEL.
1
622
DADOS 64 kbit/s
DADOS
RDSI ACESSO BÁSICO
DADOS
TMUX
FAX DIGITAL
TERM. DIGITAL
FAX
DADOS
RDSI ACESSO PRIMÁRIO
SUPERGRUPOE1
2048 kbit/s
FORMAÇÃO - AGREGADO BÁSICO DIGITAL (1)
HIERARQUIA PDH E SDHHIERARQUIA PDH E SDH
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DADOS
DADOS
TVCONVENCIONAL
HDTV
8448 kbit/s
Compressão 34.368 kbit/s
139.264 kbit/s
TERMINALDIGITAL
TDM DIGITAL # 3
1
4
TDM DIGITAL # 2
1
4
TERMINALDIGITAL
E1
E1
E2
E3
E4
TDM DIGITAL # 4
1
4
E2
E2
E3
E3
Compressão
Digitalização
Compressão
14
FORMAÇÃO - AGREGADO BÁSICO DIGITAL (2)
HIERARQUIA PDH E SDHHIERARQUIA PDH E SDH
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PLANO DE HIERARQUIA DIGITAL
Sistema 1ª Ordem 2ª Ordem 3ª Ordem 4ª Ordem
Sistema PCM de 24 Canais (DS1 ou T1)
1.544 Mbps(24 Canais)
6.312 Mbps(96 Canais)
44.736 Mbps(672 Canais)
32.064 Mbps(480 Canais)
274.176 Mbps(4032 Canais)
5ª Ordem
97.728 Mbps(1440 Canais)
397.200 Mbps(5760 Canais)
2.048 Mbps(30 Canais)
8.448 Mbps(120 Canais)
34.368 Mbps(480 Canais)
139.264 Mbps 565 Mbps(1920 Canais) 7680 canais)
Sistema PCM de 30 Canais
(E1)
HIERARQUIA PDH E SDHHIERARQUIA PDH E SDH
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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.
SDH
HIERARQUIA PDH E SDHHIERARQUIA PDH E SDH
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HIERARQUIA BÁSICA TDM - SDH
...1
4
... 1
4
...
STM-1155.520 kbit/s
STM-4622.080 kbit/s
STM-162.488.320 kbit/s
PDH
HIERARQUIA PDH E SDHHIERARQUIA PDH E SDH
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C11
C12
VC11 TU11
VC12 TU12
C2 VC2 TU2
TUG2 VC3 AU3
AUG STM1
C3
VC3 TU3 TUG3 VC4 AU4
C4
T1 1544 kbit/s
E1 2048 kbit/s
T2 6312 kbit/s
T3 44736 kbit/sE3 34368 kbit/s
E3 139264 kbit/s
x4
x3
x1
x7
x7
x3
x1
x1
FORMAÇÃO DO STM1 A PARTIR DO PDH
HIERARQUIA PDH E SDHHIERARQUIA PDH E SDH
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MODULAÇÕES DIGITAIS
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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.
DEFINIÇÕES
MODULAÇÕES DIGITAISMODULAÇÕES DIGITAIS
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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.
TIPOS MAIS USADOS
MODULAÇÕES DIGITAISMODULAÇÕES DIGITAIS
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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.
CÁLCULO DA BANDA NECESSÁRIA
MODULAÇÕES DIGITAISMODULAÇÕES DIGITAIS
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ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃO
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São métodos de acesso (procedimento pelo qual o
assinante consegue entrar no sistema de comunicações).
FDMA, TDMA E CDMA
FDMA - Frequency Division Multiple Access
TDMA - Time Division Multiple Access
CDMA - Code Division Multiple Access
ACESSO AO CANAL DE ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃOCOMUNICAÇÃO
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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.
MÚLTIPLO ACESSO
ACESSO AO CANAL DE ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃOCOMUNICAÇÃO
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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.
CARACTERÍSTICAS
ACESSO AO CANAL DE ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃOCOMUNICAÇÃO
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VSAT - ACESSO MÚLTIPLO - CDMA
Mini 1Mini 2
Mini 3
Mini n
Estação Central(HUB ou MASTER)
CÓDIGO 1CÓDIGO 2CÓDIGO 3
CÓDIGO n
F1
Canal Outbound
F2
ACESSO AO CANAL DE ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃOCOMUNICAÇÃO
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VSAT - ACESSO TDM/TDMA
Canal OutboundCanal Inbound
F1 F2 F3 Fn
Estação Central(HUB ou MASTER)
Sub-Rede 1 Sub-Rede 2
Sub-Rede n
ACESSO AO CANAL DE ACESSO AO CANAL DE COMUNICAÇÃOCOMUNICAÇÃO
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MEIOS DE TRANSMISSÃO
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PARES METÁLICOS
CABOS COAXIAIS
FIBRAS ÓPTICAS
RÁDIO TERRESTRE
SATÉLITE
COMBINAÇÕES
MEIOS DE TRANSMISSÃOMEIOS DE TRANSMISSÃO
MEIOS PARA TRANSFERÊNCIA DIGITAL
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EXIGE A PRESENÇA DE UM CONDUTOR
PARES DE FIOS
CABO DE PARES
CABO COAXIAL
GUIA DE ONDA
FIBRA ÓPTICA
A linha física tem problema de instalação e conservação.
TRANSMISSÃO POR LINHA FÍSICA
MEIOS DE TRANSMISSÃOMEIOS DE TRANSMISSÃO
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CABO DE PARES
MEIOS DE TRANSMISSÃOMEIOS DE TRANSMISSÃO
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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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.
CondutorInternoCondutor
Externo
CABO COAXIAL
MEIOS DE TRANSMISSÃOMEIOS DE TRANSMISSÃO
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A luz é de natureza eletromagnética.
Vantagem: faixa enorme.
Preciso converter E/O e O/E.
Elemento Óptico Cabo Óptico
Revestimento ExternoPolietileno
Elemento de Tração
Enchimento
Elemento Óptico
Polietileno
Kevlar
Nylon
Silicone
Fibra
FIBRA ÓPTICA
MEIOS DE TRANSMISSÃOMEIOS DE TRANSMISSÃO
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SISTEMA ÓTICO
REFORMATADOR DE PULSO AMPLIFICADOR AMPLIFICADOR
RECEPTOR ÓPTICO REGENERADOR
DECODIFICADORDE LINHA
CODIFICADORDE LINHA
FORMATADOR DE PULSO
EMISSOR ÓPTICO AMPLIFICADOR AMPLIFICADOR
MEIOS DE TRANSMISSÃOMEIOS DE TRANSMISSÃO
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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.
MEIOS DE TRANSMISSÃOMEIOS DE TRANSMISSÃO
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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.
SATÉLITE DE COMUNICAÇÕES
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ENLACE SATÉLITE
Lance
de S
ubida
(up-li
nk)
Lance de Descida
(down-link)Segmento Espacial
(fração de transponder)
Estação TerrenaEstação Terrena
Segmento Terrestre(estações terrenas)
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ENLACE SATÉLITE BI-DIRECIONAL
UP-LINK DOWN-LINK
DOWN-LINK UP-LINK
MEIOS DE TRANSMISSÃOMEIOS DE TRANSMISSÃO
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O satélite é uma repetidora em órbita.
Cada módulo de repetição é um transponder.
RX TX
Repetidora
RXTX
Portadora de Descida
fd
Portadora
de S
ubida
f s
COMUNICAÇÃO VIA SATÉLITE
MEIOS DE TRANSMISSÃOMEIOS DE TRANSMISSÃO
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TRANSPONDER1
TRANSPONDER2
TRANSPONDERN
Antena de Recepção
Antena de Transmissão
SATÉLITES COM N TRANSPONDERS
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Banda Básica Digital
MODULADORMODULADOR
CONVERSORDE
SUBIDA
CONVERSORDE
SUBIDA
AMP.DE
POTÊNCIA
AMP.DE
POTÊNCIA
UP - LINK
ABRABRCONVERSOR
DEDESCIDA
CONVERSOR DE
DESCIDA
DEMOD.DEMOD.
DOWN - LINK
Rb
Banda Básica Digital
Rb
DIAGRAMA EM BLOCOS - ESTAÇÃO TERRENA
MEIOS DE TRANSMISSÃOMEIOS DE TRANSMISSÃO
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“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.
SATÉLITES - CARACTERÍSTICAS
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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.
SATÉLITES - CARACTERÍSTICAS
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DescriçãoCSE - 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.
ContrataçãoO 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.
PreçosValores mensais - BRASILSAT - Banda C;Faixa alocada: 01 transponder - 36 MHz;Prazo do Contrato (Valores mensais em R$):1 ano 2 anos 3 anos 5 anos 10 anos327.638,00 311.257,00 288.322,00 265.387,00229.347,00Preços Líquidos (s/impostos).
CESSÃO DE SEGMENTO ESPACIAL
MEIOS DE TRANSMISSÃOMEIOS DE TRANSMISSÃO
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COMUNICAÇÃO SEM FIO
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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.
WIRELESS - O QUE É
COMUNICAÇÃO SEM FIOCOMUNICAÇÃO SEM FIO
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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.
WIRELESS - MOTIVAÇÃO PARA USO
COMUNICAÇÃO SEM FIOCOMUNICAÇÃO SEM FIO
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Propagação Guiada - O deslocamento de eletrons em condutores leva a energia de um ponto a outro.
COMUNICAÇÃO COM FIOCOMUNICAÇÃO 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 FIOCOMUNICAÇÃO SEM FIO
PROPAGAÇÃO DE ENERGIA
COMUNICAÇÃO SEM FIOCOMUNICAÇÃO SEM FIO
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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.
VANTAGENS DA COMUNICAÇÃO SEM FIO
COMUNICAÇÃO SEM FIOCOMUNICAÇÃO SEM FIO
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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.
PROBLEMAS DA COMUNICAÇÃO SEM FIO
COMUNICAÇÃO SEM FIOCOMUNICAÇÃO SEM FIO
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PLANOS DE FREQUENCIAS
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1864 - publicado o tratado de Maxwell, onde é prevista a radiação eletromagnética.
1887 - experiências de HERTZ, MARCONI e POPOV. 1897 - primeiro sistema comercial de rádio-comunicação
(MARCONI). 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).
HISTÓRICO
COMUNICAÇÃO SEM FIOCOMUNICAÇÃO SEM FIO
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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.
HISTÓRICO DA COMUNICAÇÃO FIXA
COMUNICAÇÃO SEM FIOCOMUNICAÇÃO SEM FIO
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1921 - primeiro sistema usado - Polícia de Detroit. 1940 a 1945 - aplicações militares na 2a Guerra Mundial. 1946 - primeiro sistema móvel profissional. 1947 - comunicações móveis em auto-estrada. 1947 - introdução do conceito celular. 1964 - criação do IMTS (Improved Mobile Telephone System). 1978 - criação do AMPS (Advanced Mobile Phone System). 1979 - introdução do SMC no Japão (similar ao AMPS). 1982 - Introdução do SMC nos países nordicos (NMT). 1982 - introdução do SMC no Reino Unido (TACS). 1985 - introdução do SMC na Alemanha (C 450). 1990 - surgem os SMC digitais.
HISTÓRICO DA COMUNICAÇÃO MÓVEL
COMUNICAÇÃO SEM FIOCOMUNICAÇÃO SEM FIO
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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.
COMUNICAÇÃO SEM FIOCOMUNICAÇÃO SEM FIO
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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
EVOLUÇÃO DOS PARADIGMAS - 2a FASE
COMUNICAÇÃO SEM FIOCOMUNICAÇÃO SEM FIO
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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 fioSistema de rádio-chamada (paging) Sistema de telefonia celular
EVOLUÇÃO DOS PARADIGMAS - 3a FASE
COMUNICAÇÃO SEM FIOCOMUNICAÇÃO SEM FIO
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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 RÁDIO CONDUTOR RÁDIO CONDUTOR RADIO
EVOLUÇÃO DOS PARADIGMAS - 4a FASE
COMUNICAÇÃO SEM FIOCOMUNICAÇÃO SEM FIO
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As tecnologias não são excludentes, mas sim complementares.
Há espaço para ambas as tecnologias:
Para algumas realizações uma das tecnologias é mais apropriada.
Em algumas aplicações é conveniente usar parte dos equipamentos com uma tecnologia e parte com a outra tecnologia.
COMUNICAÇÃO SEM FIO x COM FIO
COMUNICAÇÃO SEM FIOCOMUNICAÇÃO SEM FIO
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ACESSO E BACKBONE
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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.
CONCEITO DE LAST MILE (ÚLTIMA MILHA)
ACESSO E BACKBONEACESSO E BACKBONE
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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
TECNOLOGIA PARA ACESSO
ACESSO E BACKBONEACESSO E BACKBONE
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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.
MODEM LINHA FÍSICA MODEM
ACESSO DIGITAL POR LINHA FÍSICA
ACESSO E BACKBONEACESSO E BACKBONE
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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.
Processamentode Informação
Processamentode Sinal
Antena Emissora
Antena Receptora
Processamentode Informação
Processamentode Sinal
ACESSO DIGITAIS RÁDIO - TECNOLOGIA
ACESSO E BACKBONEACESSO E BACKBONE
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TERESTRE: Pequena distância, visada direta Conceito de WLL
Rádio ponto-a-pontoRádio ponto-multiponto
SATÉLITE: Solução atrativa, dada a cobertura do satélite Estrutura Uniforme, mesmo com pontos afastados Uso do VSAT
RÁDIO - FORMAS DE ACESSO
ACESSO E BACKBONEACESSO E BACKBONE
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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).
RÁDIO - MEIOS
ACESSO E BACKBONEACESSO E BACKBONE
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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.
ABSORÇÃO DO CONCEITO DE MODEM
ACESSO E BACKBONEACESSO E BACKBONE
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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).
RÁDIO ACESSO - MODALIDADES
ACESSO E BACKBONEACESSO E BACKBONE
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Para visada direta ou com repetição intermediária.
Possível otimização do enlace (antenas diretas).
Projeto simples, Instalação simples e Manutenção simples.
IDU
ODU ODU = Outdoor UnitIDU = Indoor Unit
RÁDIO ACESSO - PONTO A PONTO
IDU
ODU
ACESSO E BACKBONEACESSO E BACKBONE
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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.
RÁDIO ACESSO - PONTO - MULTIPONTO
PSDN NS
MRB
DS
TS
TS
TS
DS
TS
TS
TS
ACESSO E BACKBONEACESSO E BACKBONE
Sistemas de Transmissão DigitalSistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
(*) Configuram o ambiente do WLL
COMUNICAÇÕESFIXAS
COMUNICAÇÕESMÓVEIS
Apoio à construçãoda rede fixa
Público em geral
Primordialmente parauso em viaturas
Primordialmente parauso por pessoas
físicas
Entroncamento rádio Sistema de rádio-acesso (*)
Difusão Rádio difusão Televisão
Celular Fixo (*)
Serviço Móvel Convencional Móvel Terrestre Móvel Marítimo Móvel Aeronáutico
Serviço de telefonia sem fio Serviço de radio-troncalizado Serviço de telefonia celular
Analógico Digital
MODALIDADE TIPOS DE USUÁRIOS SERVIÇOS
RÁDIO ENLACES - CAMPOS DE APLICAÇÃO
ACESSO E BACKBONEACESSO E BACKBONE
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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
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS FIXOS
ACESSO E BACKBONEACESSO E BACKBONE
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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.
PROBLEMÁTICA OPERACIONAL
ACESSO E BACKBONEACESSO E BACKBONE
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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.
DISPONIBILIDADE DE MEIOS RÁDIO
ACESSO E BACKBONEACESSO E BACKBONE
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Rádio Terrestre em suas diversas formas. “Wireless”. MMDS. Satélite. Combinações.
Quais as opções “sem fio” para
acesso à Internet?
Quais as opções “sem fio” para
acesso à Internet?
ACESSO À INTERNET - ALTERNATIVAS
ACESSO E BACKBONEACESSO E BACKBONE
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ACESSO - TAXAS DE REFERÊNCIA
TECNOLOGIA DOWNSTREAM UPSTREAM
MODEM DE “LINHA” 28,8 Kbps 28,8 Kbps
RDSI - FE 128 Kbps 128 Kbps
MMDS
ADSL
CABLE MODEM
SATÉLITE
30 Mbps
1,5 ~ 6 Mbps
10 ~ 30 Mbps
1 ~ 45 MbpsVIA LINHA
TELEFÔNICA
700Kbps ~ 10Mbps
16 ~ 800Kbps
VIA LINHA TELEFÔNICA
ACESSO E BACKBONEACESSO E BACKBONE
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DESEMPENHO DE SISTEMAS
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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.
ENGENHARIA COM FENÔMENOS ABSTRATOS
DESEMPENHO DE SISTEMASDESEMPENHO DE SISTEMAS
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O que é um projeto de sistemas?
Filosofias de Projeto: Abordagem Tecnológica.
Abordagem pelos requisitos do usuário.
Vantagem da abordagem dirigida pela tecnologia: cronogramas de implantação mais curtos.
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.
PROJETO DE SISTEMAS - CONCEITOS
DESEMPENHO DE SISTEMASDESEMPENHO DE SISTEMAS
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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.
NECESSIDADES DOS CLIENTES
DESEMPENHO DE SISTEMASDESEMPENHO DE SISTEMAS
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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.
EXPECTATIVA DO CLIENTE
DESEMPENHO DE SISTEMASDESEMPENHO DE SISTEMAS
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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.
ALTERNATIVAS DE MERCADO
DESEMPENHO DE SISTEMASDESEMPENHO DE SISTEMAS
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TELEVISÃO
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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.
TELEVISÃOTELEVISÃO
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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
TELEVISÃOTELEVISÃO
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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
TELEVISÃOTELEVISÃO
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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.
TELEVISÃOTELEVISÃO
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720 Pixels 360 Pixels 360Pixels
486Linhas
486Linhas
486Linhas
Luminancia(Y)
Croma(Cr)
Croma(Cb)
"Picture Rate": 60 campos por segundo
"Active Picture Bit-rate":
8 bits (720+360+360) x 486 x 8 x 30 = 168Mbps
FORMATOS E NOTAÇÃO A : B : C
Exemplo: 4:2:2 4 amostras para Y. 2 amostras para Cr. 2 amostras para Cb.
TELEVISÃOTELEVISÃO
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Parâmetro
Luminância ( Y )
Sinaisdiferença de cor
Cr e Cb(cada)
Taxa do sinal composto(não comprimido)
Amostraspor linhas
Amostragem(freq)
Codificação Taxa de saida
858
429
13,5MHz
6,75MHz 8-bit PCM
8-bit PCM 108 Mbps
54 Mbps
216 Mbps
FREQÜÊNCIA DE AMOSTRAGEM
Altas Taxas de Bits:Necessidade de compressão.
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SEQUÊNCIA DE PIXELS IGUAIS
REDUNDÂNCIA ESPACIAL
Área com pixels iguais.
TELEVISÃOTELEVISÃO
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quadro 1 quadro n quadro ( n + m)
REDUNDÂNCIA TEMPORAL
Toda ou parte da imagem repetida em quadros adjacentes.
TELEVISÃOTELEVISÃO
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TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
Sub-amostragem (sub-sampling).
TELEVISÃOTELEVISÃO
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TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
Quantização grosseira (coarse quantization):
Redução dos tons de cinza.
TELEVISÃOTELEVISÃO
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S
Sretardo( 1 pixel )
-
+
+
+
.................. .............. ....... .......... ......
.............
.. .... ...
... . ....
. .......
entr. saida
codificador
sinal de entrada
sinal de saida
TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
Differential Pulse Code Modulation – DPCM:
Codificação da diferença entre amostras.
TELEVISÃOTELEVISÃO
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BLOCORESULTANTE
ÀREADE
BUSCA
D
BLOCO ANTERIOR
BLOCODESLOCADO D
Dx
Dy
D : VETOR DE MOVIMENTO
TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
TELEVISÃOTELEVISÃO
Compressão entre quadros (Interframes). Casamento de blocos (Block Matching). Vetor movimento (Motion Vector).
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SÍMBOLOPROB
OCORRÊNCIA
S
S
S
S
1
2
3
4
p
p
p
p
=
=
=
=
1
2
3
4
0,60
0,20
0,15
0,05 1
01
0
1
0
0,20
0,40
1,0
Huffman Normal
0
10
110
111
00
01
10
11
bits/simbbits/simb
1,6 2L = p1.S1 + p2.S2 + p3.S3 + p4.S4
COMPMED
ALGORITMO
TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
TELEVISÃOTELEVISÃO
Codificação por entropia: Codificação “Run-lenght” Codificação de Huffman
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domínio do tempo domínio do tempodomínio da freqüência
t f
F F
TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
TELEVISÃOTELEVISÃO
Transformadas:
Domínio do tempo Domínio da freqüência. Objetivo:
Descarte de coeficientes menos significativos.
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TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
TELEVISÃOTELEVISÃO
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
F (u,v ) =C (u) C (v)
4
J=0 K=0
7 7
f (j,k)cos(2j + 1) u (2k+ 1) vcos
16 16
TRANSFORMADA DIRETA :
ONDE :C (u) , C (v ) =
1
2para u,v = 0
C (u) , C (v ) = 1 para u,v = 0
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139 144 149 153 155 155 155 155144 151 153 156 159 156 156 156150 155 160 163 158 156 156 156159 161 162 160 160 159 159 159159 160 161 162 162 155 155 155161 161 161 161 160 157 157 157162 162 161 163 162 157 157 157162 162 161 161 163 158 158 158
f ( j , k ) =
1260 -23 -11 -7 -1 2 -1 -3
-1 -17 -9 -2 -1 0 0 2
-6-2 0 1 2 0-4
-12 -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
F (u , v ) =
TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
TELEVISÃOTELEVISÃO
DCT: Transformada direta.
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C00 C01 C02 C03
C11 C12
C21
C10
C20
C30
...
... ......
......
...
......
* C00 : Coeficiente DC; descreveo brilho médio do bloco
*
TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
TELEVISÃOTELEVISÃO
DCT: Efeito dos coeficientes bases da DCT.
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168 67 12 5 3 2 1 1
4532 5 5 2 2 1 2
73522211
33521111
22211121
21111111
11124448
11211110
11188888
11188888
1128888
18
14488
181818
44488181832
888
1818183232
1818181832323232
11111000
168 67 12 2 0 0 0 0
4532500000
73500000
33200000
22000000
00000000
00000000
00000000
coeficientes DCT tabela de quantização coeficientes quantizados
c( i , j ) Q( i , j ) qc ( i , j ) = c ( i , j ) / Q ( i , j )
DC
AC 77
AC 01
AC 10168 67 12 2 0 0 0 0
4532500000
73500000
33200000
22000000
00000000
00000000
00000000
coeficientes quantizados
qc ( i , j ) = c ( i , j ) / Q ( i , j )
seqüência : 168 ; 45 ; 67 ; 12 ; 32 ; 7 ; 3 ; 3 ; 5 ; 2 ; 0 ; 0 ; 5 ; 3 ; 2 ; 0 ; 2 ; 2 EOB
TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
TELEVISÃOTELEVISÃO
DCT Tabela de Quantização. Varredura em zig-zag.
Sistemas de Transmissão DigitalSistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
DCT
DCT
QUANTIZADORCODIFICADOR
POR ENTROPIA
TABELA TABELA
DADOSCOMPRIMIDOS
8X8 blocos
imagem
codificador baseado na DCT
DADOSCOMPRIMIDOS
IDCT
TABELATABELA
DESQUANTIZADORDECODICADORPOR ENTROPIA
decodificador baseado na DCT
(dados)
dadosreconstruidos
(imagem)
TÉCNICAS DE COMPRESSÃO
TELEVISÃOTELEVISÃO
Transmissão e Recepção.
Sistemas de Transmissão DigitalSistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
Formaçãodos sinaisY, Cr e Cb
RG
BY
CrCb
Divisãoem
blocos
Bloco8x8
pixels DCT
8x8coeficientes
de freq. Quantz
Coeficientesquantizados
Zig-Zag
cod. RLE(coef. AC )
cod. Huffman
0100111.....("bitstream")
cod. DPCM(coef. DC )
PADRÃO JPEG
TELEVISÃOTELEVISÃO
JOINT PHOTOGRAPH EXPERT GROUP Imagens estáticas Compressão “intraframe”. Técnicas : DCT, DPCM, Entropia.
Sistemas de Transmissão DigitalSistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
Y Y
Y Y
CrCb
MACROBLOCO
PADRÃO H.261
TELEVISÃOTELEVISÃO
Vídeo Conferência em RDSI. Compressão intraframe DCT. Compressão interframe Macrobloco. Vetor movimento - “motion vector”. Taxa de bits: px64kbps (p 1 a 30).
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quadro anterior
quadro atualcodific
diferençacodificação do
macrobloco
vetor movimento
bloco alvo
área semelhante
PADRÃO H.261
TELEVISÃOTELEVISÃO
Compressão interframe.
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I P P P PI IP P
PADRÃO H.261
TELEVISÃOTELEVISÃO
I-frames compressão intraframe. P-frames compressão interframe.
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PADRÃO MPEG
TELEVISÃOTELEVISÃO
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
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PADRÃO MPEG MPEG 1
TELEVISÃOTELEVISÃO
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).
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PADRÃO MPEG MPEG 2
TELEVISÃOTELEVISÃO
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
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********************
****B BB B B BPP P
P
ORDEM NATURAL
ORDEM DE TRANSMISSÃO
I
I
B
B B B
B
B
B B
P
PP
1
1 2
2 3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
PADRÃO MPEG MPEG 2
TELEVISÃOTELEVISÃO
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
Sistemas de Transmissão DigitalSistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
.... ....Video Sequence
Group of Picture
.....
YCr
Cb
Picture Slice Macroblock Block
8x8 pixels
PADRÃO MPEG MPEG 2
TELEVISÃOTELEVISÃO
Hierarquia de dados:Cada nível transporta um cabeçalho.
Sistemas de Transmissão DigitalSistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
DCT QUANTZ
QUANTZ
INVERS
DCT
INVERS
VLCHUFFMAN-
+
MOVIM.ESTIM.
MOVIM.COMP.
BUFFER
VETOR DE MOVIMENTO
IMAGEM PREDITA
CONTROLE DE TAXA
ENTR.
PADRÃO MPEG MPEG 2
TELEVISÃOTELEVISÃO
Codificador:
Sistemas de Transmissão DigitalSistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
Buffer DemuxDecod.
HuffmanQuantzinvers.
DCTinvers. +
Compens.movim.
Buffer doframe
anteriorBuffer do
frameposterior
vetor movimento
saída
Decod.Huffman
PADRÃO MPEG MPEG 2
TELEVISÃOTELEVISÃO
Perfis e Níveis: Ferramentas de compressão e taxa de bits Notação MP@ ML
Decodificador:
Sistemas de Transmissão DigitalSistemas de Transmissão Digital Prof: J. R. Cristóvam Nascimento Prof: J. R. Cristóvam Nascimento
PADRÃO MPEG MPEG 4
TELEVISÃOTELEVISÃO
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)
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TELEVISÃOTELEVISÃO
CONCLUSÃO
Principal aspecto:Padronização dos “codecs”.
O que utilizar:Custo x Aplicação.
Aplicações futuras:Video on Demand.Medicina.TV interativa.
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BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA
REFERÊNCIASREFERÊNCIAS
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.