Telecomunicações e Redes Digitais - Und2 1

Prévia do material em texto

O uso de redes telefônicas e a cabo 
na transmissão de dados
Infográfico
O serviço de internet de alta velocidade DSL (linha de assinante digital) para residências e empresas 
ainda compete em muitas áreas do país com serviços de cabo e outros tipos de serviços de internet 
de banda larga. A DSL fornece uma rede de banda larga usando uma linha telefônica de par 
metálico.
No Infográfico a seguir, você irá visualizar as diferenças entre os tipos de xDSL.
Conteúdo do Livro
Quando a velocidade de 56 Kpbs dos modems deixou de ser suficiente para o uso da internet, as 
operadoras de telefonia tiveram que buscar alternativas tecnológicas para concorrer com as 
empresas de TV a cabo que ofereciam conexões de internet superiores em velocidade. A alternativa 
foi oferecer a tecnologia DSL, que conseguiu ser competitiva e ainda ter a vantagem de usar a 
estrutura de redes tradicionais, por meio do par metálico de cobre.
No capítulo O uso de redes telefônicas e a cabo na transmissão de dados, da obra Comunicação de 
dados, você vai conhecer os componentes que formam uma rede telefônica, os tipos de linhas 
digitais e como se dá o uso da TV a cabo para transmissão de dados.
Boa leitura.
COMUNICAÇÃO 
DE DADOS 
Ramon dos Santos Lummertz
O uso de redes 
telefônicas e a cabo na 
transmissão de dados
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
  Descrever os componentes de uma rede telefônica.
  Identificar os tipos de linhas digitais.
  Caracterizar o uso de TV a cabo na transmissão de dados.
Introdução
As redes de telefonia surgiram, inicialmente, para comunicação de voz. 
Porém, com os avanços, em especial, da internet, que trouxe a necessidade 
de uploads e downloads mais rápidos, tecnologias como os modems 
discados foram rapidamente substituídas por inovações como a DSL, 
que possibilitou o uso da rede telefônica normal para trafegar dados. 
As redes de TV a cabo, igualmente, surgiram para dar acesso à TV por 
assinatura a locais com dificuldades geográficas para receber a TV via 
satélite, entretanto, o mercado de TV por assinatura acabou encontrando 
um nicho de negócio na transmissão de dados.
Neste capítulo, você vai conhecer os componentes que formam uma 
rede telefônica, os tipos de linhas digitais e como se dá o uso da TV a 
cabo para transmissão de dados.
A rede telefônica
A comutação de circuitos é a base elementar para o funcionamento das redes 
telefônicas. Conforme Forouzan (2013), no seu início, por volta de 1890, as 
redes eram analógicas e transmitiam exclusivamente voz, conhecidas como 
POTS (plain old telephone system). Os avanços na computação, a partir de 
1980, transformaram essas redes em um misto de rede analógica e digital. Elas 
passaram a transportar muito mais do que voz, mas também dados.
Os principais componentes de uma rede telefônica, conforme Tanenbaum 
e Wetherall (2011), formam o loop local, também chamado de circuitos termi-
nais, troncos e centrais de comutação. Uma rede telefônica pode implementar 
vários tipos de comutação, como centrais locais, centrais Tandem e centrais 
regionais. Conforme Comer (2016, p. 174), “O termo local subscriber line ou 
local loop ou linha do assinante descreve a conexão física entre o escritório 
central (CO, Central Office) de uma empresa telefônica e o local do assinante”. 
Veja, a seguir, na Figura 1, a representação de um sistema telefônico.
Figura 1. Sistema telefônico.
Fonte: Adaptada de DStarky/Shutterstock.com; Zakir Raza/Shutterstock.com; kornn/Shutterstock.com.
O loop local é a fiação física que conecta você à rede telefônica pública 
comutada (PSTN). Essa linha pode ser de voz ou de dados. A fiação física 
para o loop local consiste em um par de fios de cobre trançado, que vão das 
Centrais Locais (CL) da companhia telefônica até a instalação do assinante, 
e outro par de fios de cobre trançado, que retornam ao CL da companhia 
telefônica.
Seu telefone não está diretamente conectado ao loop local. A maioria 
das linhas dos assinantes, atualmente, têm uma pequena caixa cinza do lado 
de fora, chamada de Network Interface Device (dispositivo de interface de 
rede) ou NID. O NID agrupa a fiação interna e a fiação do circuito local 
O uso de redes telefônicas e a cabo na transmissão de dados2
externo. Juntos, os dois conjuntos de fios criam uma conexão entre o NID, 
na instalação do assinante, e o CL, por meio da qual um sinal elétrico 
analógico é passado. Como essa conexão é local para o assinante, ela é 
chamada de loop local. 
Conforme Forouzan (2013), o loop local utiliza uma largura de banda de 
4.000 Hz, quando usado para voz. Ainda Forouzan (2013) afirma que os tron-
cos são meios de transmissão que conectam centrais telefônicas, podendo ser 
fibra óptica ou satélites. Os troncos fazem uso da multiplexação de milhares 
de canais telefônicos.
As centrais de comutação (Central Local, Tandem e Regionais) eliminam 
a necessidade de ter um link físico entre dois assinantes, pois elas conectam 
diferentes assinantes e troncos, por meio da comutação.
Serviços fornecidos por redes telefônicas
Na rede analógica, como já mencionado, inicialmente as redes telefônicas 
ofereciam basicamente serviços analógicos de transmissão de voz. Forouzan 
(2013) classifi ca em dois tipos de serviços: serviços analógicos comutados e 
serviços alugados.
No Brasil, conforme a Anatel (2015), existem os seguintes serviços:
  0800: prefixo utilizado para fazer ligações gratuitas, muito usado por 
empresas para fornecer um contato com o seu cliente. Nesse caso, quem 
paga a chamada é a empresa.
  0900: ao contrário do 0800, você pagará pela ligação. É utilizado em 
serviços como tele-amizade.
  0300: prefixo destinado a órgãos e entidades brasileiras, em que há 
incidência de pagamento. Possui valor fixo, independente do horário 
da chamada, e quem paga é quem disca o número.
  0500: prefixo utilizado por instituições públicas para doações.
  Outro serviço oferecido é o de linha dedicada, no qual dois pontos 
são interconectados via operadora telefônica, sem a necessidade de 
discagem.
Nas redes digitais, serviços como o DDS (Digital Data Service) são comuns 
em empresas que interligam suas filiais. O DDS é similar à linha dedicada, 
só que, no caso, trata-se de uma linha digital. Outro serviço na malha digital 
é o comutado 56, que permite trafegar dados a 56 Kbps.
3O uso de redes telefônicas e a cabo na transmissão de dados
Os serviços de telefonia no brasil são regulamentados pela Anatel. Confira mais infor-
mações no link a seguir.
https://qrgo.page.link/FYi7D
Linhas digitais
Quando as linhas analógicas atingiram o seu limite de 56 Kbps, as empresas 
telefônicas lançaram uma nova tecnologia, a DSL (Digital Subscriber Line, 
ou Linha Digital de Assinante). Conforme Forouzan (2013) e Comer (2016), 
a DSL é uma das mais promissoras tecnologias para comunicação de alta 
velocidade usando as linhas telefônicas. A DSL é um meio de comunicação 
usado para transferir sinais digitais por meio de linhas telefônicas padrão. 
Juntamente com a internet a cabo, a DSL é uma das formas mais populares 
de acesso à internet de banda larga.
Para acessar a internet usando a DSL, você deve se conectar a um provedor 
de serviços de internet DSL (ISP). O ISP fornecerá um modem DSL, que você 
pode conectar a um roteador ou a um computador. Alguns modems DSL pos-
suem roteadores sem fio integrados, o que permite a você se conectar ao seu 
modem DSL via Wi-Fi. Um pacote DSL também pode incluir um divisor, ou 
filtro, que você deve conectar a telefones fixos. Como os sinais DSL têm um 
alcance restrito, há uma limitação, que é a distância física entre os clientes e 
a ISP. Embora a maioria das localidades urbanas tenha acesso à DSL, ela não 
está disponível em muitas áreas rurais.
Quando realizamos uma chamada telefônica por um telefone fixo, o 
sinal de voz é transmitido usando frequências baixas de 0 Hz a 4 kHz. Esse 
intervalo, chamado de voiceband, usa apenasuma pequena parte da faixa 
de frequência suportada por linhas telefônicas de cobre. Portanto, a DSL 
faz uso das frequências mais altas para transmitir sinais digitais, na faixa de 
25 kHz a 1,5 MHz. Embora essas frequências sejam superiores à frequên-
cia audível mais alta (20 kHz), ainda podem causar interferência durante 
as conversas telefônicas. Assim, filtros ou divisores DSL são usados para 
garantir que as altas frequências não interfiram nas chamadas. A Figura 2 
exemplifica esse processo.
O uso de redes telefônicas e a cabo na transmissão de dados4
Figura 2. Sistema telefônico.
Fonte: Forouzan (2010, p. 254).
Forouzan (2013) destaca que a DSL é um conjunto de tecnologias, sendo di-
ferenciadas pela primeira letra, que pode ser A, V, H ou S. Por isso, comumente 
é chamada de xDSL. Tanenbaum e Wetherall (2011, p. 93) complementam que: 
Todos os serviços xDSL foram criados visando certos objetivos. Primeiro, 
os serviços devem funcionar nos circuitos terminais de pares trançados 
da categoria 3 existente. Segundo, eles não devem afetar os telefones e 
aparelhos de fax atuais dos clientes. Terceiro, eles devem ser muito mais 
rápidos que 56 Kbps.
ADSL
O mais comum dos padrões DSL é o ADSL, visto que ele usa instalações já 
existentes do serviço telefônico. Isso faz dele uma opção barata e viável para 
distribuir conectividade de internet para residências.
Para o ADSL funcionar, apenas um microfiltro e um modem ADSL 
precisam ser instalados. Portanto, a instalação, normalmente, leva apenas 
algumas horas, incluindo as configurações da conexão. Com velocidades 
reais de cerca de 2 Mbps, tecnicamente, o ADSL pode atingir velocidades 
de até 6 Mbps, mas recebe apenas velocidades de download de 2 Mbps e 
upload de 512 Kbps. O ADSL só pode ser distribuído a curtas distâncias da 
central local, geralmente, com menos de três quilômetros. No uso da ADSL, 
é necessário um filtro especial, chamado microfiltro, para que o serviço de 
voz regular e o ADSL sejam usados ao mesmo tempo. O filtro é instalado na 
linha telefônica logo antes do modem e do telefone. Tanto o modem quanto 
o telefone se conectam ao microfiltro.
5O uso de redes telefônicas e a cabo na transmissão de dados
ADSL Lite
O ADSL Lite é uma tecnologia de linha de assinante digital popular, como uma 
solução entre operadora e assinante, principalmente, porque é sem divisor. Sem 
um divisor, um modem ADSL Lite pode ser simplesmente conectado a uma 
tomada telefônica na casa do cliente. Em termos práticos, isso signifi ca que 
não é necessária a presença da companhia telefônica para a instalação, o que 
reduz os custos e facilita a implantação do serviço. Ao contrário da ADSL, 
na ADSL Lite, o processo de separação de voz é realizado nas companhias 
telefônicas. Tecnicamente, o ADSL Lite pode atingir velocidades de download 
de 1,5 Mbps e de upload de 512 Kbps 
HDSL
A tecnologia HDSL (High-bit-rate Digital Subscriber Line, ou Linha Digital 
de Assinante de Alta Velocidade) é um substituto para uma linha T-1. O 
HDSL permite que os sinais sejam transportados por distâncias de até 3.86 
quilômetros, em pares trançados de cobre.
O HDSL é mais fácil de manter e de provisionar do que os projetos con-
vencionais de extensão de portadora T, já que ele requer um repetidor somente 
nas duas extremidades da linha, e não a cada 1.8 quilômetro, conforme exigido 
pelas linhas T-1 convencionais.
O HDSL foi projetado como uma alternativa aos serviços de transpor-
tadora T, como as linhas T-1 e E-1. Ele opera essencialmente da mesma 
forma que o ADSL, exceto que é sempre simétrico, o que significa que 
as velocidades de dados são as mesmas para cima e para baixo. O HDSL 
pode transportar voz e dados por meio de um único link de comunicação. 
Conforme Forouzan (2013), o HDSL se utiliza de dois pares trançados (sendo 
um em cada direção) para que a transmissão full-duplex ocorra. Ele pode ser 
combinado com um serviço de voz convencional no mesmo canal.
Para saber mais sobre T1 e E1, acesse o link a seguir.
https://qrgo.page.link/KdRWc
O uso de redes telefônicas e a cabo na transmissão de dados6
SDSL
O SDSL (Symmetric Digital Line, ou Linha Digital de Assinante Simétrica) 
sucedeu o HDSL como o tipo de DSL simétrico de dois fi os (um único par). 
O SDSL também é conhecido dentro do ANSI como HDSL2. A SDSL é o que 
permite a transferência de dados em uma única linha e possibilita a largura de 
banda simétrica no upload e no download. O mecanismo de funcionamento 
do SDSL é considerado oposto ao da tecnologia de linha de assinante digital 
assimétrica (ADSL), que oferece velocidades de download muito mais rápidas 
do que as de upload. 
O SDSL suporta taxas de dados de até 768 Kbps, por meio de um único 
par de fios de cobre operando a partir de uma companhia telefônica. Ele 
tem um alcance máximo de 3.657 metros e usa toda a largura de banda. 
O SDSL não pode ser combinado com um serviço de voz convencional 
no mesmo canal.
A ANSI é uma organização privada sem fins lucrativos, fundada em 1918, que administra 
o sistema norte-americano de standards e conformidades.
VDSL
O VDSL (Very High-bit-rate Digital Subscriber Line, ou Linha de Assinante 
de Altíssima Velocidade) é uma tecnologia DSL que oferece uma taxa de 
download de 25 Mbps a 55 Mbps e uma taxa de upload de 3.2 Mbps. O VDSL 
é considerado a próxima geração de DSL que fornece um pacote completo 
para comunicação doméstica e de entretenimento.
A tecnologia VDSL é construída com base em duas tecnologias importantes: 
a modulação por amplitude de quadratura (QAM) e a modulação multitone 
discreta (DMT). Das duas, a tecnologia DMT é a mais usada. A VDSL percorre 
os fios de cobre em uma linha telefônica semelhante à linha de assinante 
digital assimétrica (ADSL), exceto pelo fato de fornecer uma velocidade de 
transmissão muito mais rápida. A VDSL pode se utilizar de cabos coaxial, 
de fibra óptica e de trançados para curtas distâncias.
7O uso de redes telefônicas e a cabo na transmissão de dados
TV a cabo e transmissão de dados
Conforme Forouzan (2013), atualmente, as empresas de cabo estão competindo 
com as empresas de telefonia pelo cliente residencial que deseja a transferência 
de dados em alta velocidade. A tecnologia DSL fornece conexões de alta taxa 
de dados para assinantes residenciais por meio do loop local. Entretanto as 
TVs a cabo possuem a vantagem de não usar o par metálico, que impõe limites 
às operadoras de telefonia.
Segundo Tanenbaum e Wetherall (2011), esse tipo de rede é classificado 
como HFC (Fiber-Coaxial Híbrido), pois utiliza tanto cabos de fibra óptica 
quanto cabos coaxiais. A conexão entre a empresa de TV a cabo e os pontos 
de distribuição, também chamados de nós ópticos, é feita usando fibra óptica, 
com distâncias de até 40 km, enquanto a conexão entre os nós ópticos e a casa 
dos usuários é feita com cabos coaxiais. Cada nó óptico, geralmente, atende 
entre 500 e 2 mil clientes. Na rede coaxial, os amplificadores podem ser usados 
para regenerar o sinal e expandir o comprimento máximo da rede coaxial. 
Devido a essa configuração, as redes de TV a cabo não oferecem problemas 
com a qualidade do cabo, com o comprimento do cabo ou com as interferên-
cias eletromagnéticas (EMI), que afetam os sistemas DSL típicos, como, em 
particular, os sistemas ADSL, que usam cabos telefônicos convencionais. 
O sistema mais comum usado pelas empresas de TV a cabo para oferecer 
acesso à internet é chamado DOCSIS (Data Over Cable Service Interface 
Specification). Atualmente, existem quatro versões do DOCSIS disponíveis: 
1.0, 1.1., 2.0 e 3.0. As versões 1.0 e 1.1 são idênticas, exceto que a versão 1.1 
aceita parâmetros de qualidade de serviço (QoS), permitindo o uso da rede 
de TV a cabo para telefonia (VoIP). Portanto, é comum as versões 1.0 e 1.1 
serem simplesmente 1.x. 
O cabo coaxial utilizado pela TV a cabo permite a comunicação de banda 
larga, isto é, a transmissão de vários canais utilizando frequências distintas. 
Normalmente, cada canaltem 6 MHz de largura, e um canal inteiro é usado 
para download, com uma taxa de transferência máxima teórica de 42,88 
Mbps (38 Mbps disponíveis para o usuário) em todas as versões do DOCSIS. 
Naturalmente, a taxa de transferência alcançada depende do serviço que você 
contratou. Para downstream, o DOCSIS usa modulação de amplitude em 
quadratura (QAM), usando 64 ou 256 níveis.
Para o upload, a configuração usada depende da versão do DOCSIS. 
Normalmente, um canal entre 200 kHz e 3,2 MHz de largura é usado na 
versão 1.x, permitindo uma taxa de transferência máxima teórica de 10,24 
Mbps (9 Mbps disponíveis para o usuário). O DOCSIS 2.0 e 3.0 usam um 
O uso de redes telefônicas e a cabo na transmissão de dados8
canal de 6.4 MHz, o que aumenta a taxa de transferência máxima teórica 
para 30,72 Mbps (27 Mbps disponíveis para o usuário). Tenha em mente 
que a velocidade que você realmente atinge depende da velocidade que 
você contratou da empresa de TV a cabo. Os sinais ascendentes usam o 
chaveamento de quadratura de fase (QPSK) ou a modulação de amplitude 
de quadratura (QAM), dependendo da velocidade.
Em teoria, o serviço não precisa ser assimétrico, ou seja, com diferentes 
velocidades de upload e de download. Por exemplo, é possível que uma empresa 
de TV a cabo ofereça um serviço de 5 Mbps para upstream e downstream, 
mesmo usando o DOCSIS 1.x. Veja, na Figura 3, a exemplificação de uma HFC. 
Figura 3 Exemplo de rede HFC.
Fonte: Comer (2016, p. 179).
O DOCSIS 1.x usa técnica de acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA), 
enquanto o DOCSIS 2.0 e o 3.0 utilizam a técnica de acesso múltiplo por 
divisão de código (CDMA).
A versão 3.0 do DOCSIS permite o uso de mais de um canal ao mesmo 
tempo, recurso conhecido como ligação de canal. Isso aumenta drasticamente 
as taxas de transferência que podem ser alcançadas, sendo possível multiplicar 
a taxa de transferência máxima teórica pelo número de canais usados. Por 
exemplo, se quatro canais são usados para download, a taxa de transferência 
máxima teórica é aumentada para 171,52 Mbps. É interessante observar que o 
DOCSIS 3.0 não define um limite de canais que podem ser ligados juntos. No 
entanto, a empresa de TV a cabo está limitada aos equipamentos disponíveis 
no mercado.
A taxa de transferência real alcançada, usando redes de TV a cabo, está 
relacionada ao número de usuários conectados ao nó óptico ao mesmo tempo, 
9O uso de redes telefônicas e a cabo na transmissão de dados
já que esse sistema é baseado no fato de que nem todos eles estarão acessando a 
internet simultaneamente. Quanto mais usuários simultâneos, menor a largura 
de banda disponível para cada usuário individualmente.
BRASIL. Agência Nacional de Telecomunicações. Código 0800 Autorizados. Disponí-
vel em: https://www.anatel.gov.br/setorregulado/codigos-nacionais/codigos-nao-
-geograficos/0800-autorizados. Acesso em: 5 ago. 2019.
COMER, D. E. Redes de computadores e internet. 6. ed. Porto Alegre: Bookman, 2016.
FOROUZAN, B. A. Comunicação de dados e redes de computadores. 4. ed. Porto Alegre: 
AMGH, 2010.
FOROUZAN, B. A.; MOSHARRAF, F. Redes de computadores: uma abordagem top-down. 
Porto Alegre: AMGH, 2013.
TANENBAUM, A. S.; WETHERALL, D. Redes de computadores. 5. ed. São Paulo: Pearson, 2011.
O uso de redes telefônicas e a cabo na transmissão de dados10