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Transmissão e MultiplexaçãoRodolfo I. Meneguette
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Introduction 1-2
Redes de Acesso e Meios Físicos
P: Como conectar os sistemas finais aos roteadores de borda?
Redes de acesso residencial
redes de acesso institucional (escolas, empresa)
redes de acesso móvel
Considere: largura de banda (bits por
segundo) da rede de acesso?
compartilhada ou dedicada?
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telephonenetwork Internet
homedial-upmodem
ISPmodem(e.g., AOL)
homePC
central office
Usa a infraestrutura existente da telefonia Home conecta com a central telefônica
Até 56kbps
• Não é possível navegar e telefonar ao mesmo tempo: não pode estar “sempre on-line”
Dial-up Modem
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telephonenetwork
DSLmodem
homePC
homephone
Internet
DSLAM
Existing phone line:0-4KHz phone; 4-50KHz upstream data; 50KHz-1MHz downstream data
splitter
centraloffice
Digital Subscriber Line (DSL)
Também usa a infraestrutura da tenefonia Até 1 Mbps de upstream Até 10 Mbps de donwstream Linha física dedicata
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Introduction 1-5
Cable modems
HFC: híbrido fibra e coaxial
• Assimétrico: até 30 Mbps upstream, 2 Mbps downstream
Rede de cabo e fibra liga residências ao roteador do ISP.
• Acesso compartilhado das casas de um condomínio ou de um bairro.
• Disponível via companhias de TV a cabo
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Introduction 1-6
Cable modems
Diagram: http://www.cabledatacomnews.com/cmic/diagram.html
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Introduction 1-7
Cable Network Architecture: Overview
home
cable headend
cable distributionnetwork (simplified)
Typically 500 to 5,000 homes
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Introduction 1-8
Cable Network Architecture: Overview
home
cable headend
cable distributionnetwork
server(s)
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Introduction 1-9
Cable Network Architecture: Overview
home
cable headend
cable distributionnetwork (simplified)
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Introduction 1-10
Cable Network Architecture: Overview
home
cable headend
cable distributionnetwork
Channels
VIDEO
VIDEO
VIDEO
VIDEO
VIDEO
VIDEO
DATA
DATA
CONTROL
1 2 3 4 5 6 7 8 9
FDM:
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ONT
OLT
central office
opticalsplitter
ONT
ONT
opticalfiber
opticalfibers
Internet
Fiber to the Home
Links Óticos ligam a central com a casa Duas tecnologias ópticas concorrentes :
Passive Optical Network (PON)
Active Optical Network (AON) Maiores taxas de transmissão; também realiza serviços
de televisão e telefone
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100 Mbps
100 Mbps
100 Mbps1 Gbps
server
Ethernetswitch
Institutionalrouter
To Institution’sISP
Ethernet Internet access
Tipicamente usados em companhias e universidades, etc.
10 Mbs, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps Ethernet Atualmente as conexões entre sistemas finais
utilizam Ethernet
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Redes de Acesso sem Fio (wireless) rede de acesso
compartilhado sem fio conecta o sistema final ao roteador via estação base (ponto
de acesso) LANs sem fio:
ondas de rádio substituem os fios
802.11b (Wifi): 11 Mbps acesso sem fio com maior
cobertura CDPD: acesso sem fio ao
roteador do ISP através da rede celular
Provido pela operadora de telecomunicações;
WAP/GRPS na Europa 3G ~384 Kbps
estaçãobase
usuáriomóvel
roteador
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Home networks
Componentes típicos de home networks: ADSL ou cable modem roteador/firewall Ethernet ponto de acesso wireless
wirelessponto de
acesso
wirelesslaptops
roteador/firewall
cablemodem
Ethernet(switched)
wirelessponto de
acesso
wirelesslaptops
roteador/firewall
cablemodem
De/paracable
headend
Ethernet(switched)
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Meio Físico
Bit: Propaga-se entre os transmissor/ receptor
Enlace físico: meio que fica entre o transmissor e o receptor
Meios Guiados: Os sinais se propagam me meios sólidos com caminho fixo: cobre,
fibra
Meios Não Guiados: Propagação livre, ex.: rádio
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Par Trançado
Par trançado: Longas distâncias sem repetidores Banda passante depende do diâmetro do fio
e distância percorrida Analógico e digital Megabit/s em distâncias de Km
• Categoria 3: telefonia tradicional, 10 Mbps Ethernet
• Categoria 5 TP: 100Mbps Ethernet
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Cabo Coaxial
Cabo Coaxial Banda Básica 50 ohms Transmissão digital Máximo entre 1 e 2 Gbits em cabos de 1 km
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Cabo Coaxial
Cabo Coaxial Banda Larga 75 ohms Transmissão analógica TV a cabo, canais de 6 MHz - 3 Mbps Repetidores transmitem em uma única
direção: sistema com cabo duplo e sistema com cabo único
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Cabo Coaxial
Cabo Coaxial Banda Larga Cabo duplo - transmissões em cabo são
retransmitidas pelo head-end no outro cabo. Cabo simples - Head-end recebe em uma
freqüência e retransmite em outra.
Banda passante: freqüência fixa entre pares, disputa pelo meio, etc.
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Fibra Óptica
Princípio: refração. Multimodais e unimodais. Três componentes:
fonte de luz, fibra e detector.
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Fibra Óptica
Fibra de vidro transportando pulsos de luz, cada pulso é um bit
Alta velocidade de operação: Alta velocidade com transmissão ponto-a-ponto (ex.: 5
Gps) Baixa taxa de erros; Repetidores bem espaçados; imunidade a ruídos eletromagnéticos
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Fibra Óptica
Diâmetro: multimodais (50 micra), unimodais (10 micra).
Conexões: conexões (10% a 20% de perda), encaixadores (10% de perda), fusão.
Fontes de luz: lasers e semicondutores de diodos.
Recepção fotodiodo: tempo de recepção 1 nano segundo - 1 Gbps.
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Fibra Óptica
(a) Side view of a single fiber. (b) End view of a sheath with
three fibers.
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Fibra Óptica
Desvantagens Fibras: Engenharia não muito disseminada. Interfaces caras. Comunicação unidirecional
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Meios físicos: rádio
Sinal transportado em meio eletromagnético
Não existe “cabo” Bidirecional Efeitos de propagação:
reflexão obstrução de objetos interferência
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Introduction 1-26
Spectrum Eletromagnético
The electromagnetic spectrum and its uses for communication.
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Tipos de rádios
Tipos de enlaces de rádio: Micro-ondas
•ex.: canais de até 45 Mbps LAN (ex., waveLAN)
• 2Mbps, 11Mbps longa distância (ex., celular)
• ex. CDPD, 10’s Kbps Satélite canal de até 50Mbps (ou múltiplos canais menores) atraso fim a fim de 270 mseg geoestacionário versus LEOS
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Multiplexação
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Introduction
Frequency Division Multiplexing
(a) The original bandwidths.(b) The bandwidths raised in frequency.(b) The multiplexed channel.
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Introduction
Wavelength Division Multiplexing
Wavelength division multiplexing.
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Introduction
Time Division Multiplexing
The T1 carrier (1.544 Mbps).
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Introduction
Time Division Multiplexing (3)
Multiplexing T1 streams into higher carriers.
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Introduction
Time Division Multiplexing (4)
Two back-to-back SONET frames.
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Introduction
Multiplexação passiva
Cada nó que envia dados pelo cabo também possui um tempo reservado para enviar dados.
Caso o nó não queira enviar nada naquele momento, o tempo reservado para ele não é desperdiçado, pois o seu tempo é cedido então para o próximo nó da fila.