Aula 06

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Comunicação de Dados
Aula 6 A rede telefônica e a rede de TV a cabo
A rede telefônica e a rede de TV a cabo
COMUNICAÇÃO DE DADOS
A rede telefônica e a rede de TV a cabo – AULA 6 - *
Conteúdo Programático desta aula
 Compreender a evolução da rede telefônica tradicional para transmissão de voz e dados.
 Identificar os componentes macro da estrutura das redes telefônicas e suas funcionalidades.
 Caracterizar a comutação por circuito usada nas redes telefônicas.
 Diferenciar os padrões de modems e as tecnologias para acesso residencial em alta velocidade.
 Identificar a estrutura da rede de TV a cabo necessária para acesso residencial à Internet.
 Ilustrar, em situações reais, componentes da comunicação de dados.
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A rede telefônica
 A rede de telefonia fixa, atualmente, é uma combinação de tecnologias para viabilizar a transmissão de voz e de dados. 
 Toda sua estrutura tem evoluído no sentido de atender às demandas para tráfego de voz e para tráfego de dados.  
 Hoje as linhas telefônicas disponibilizam uma largura de banda bem maior, o que possibilita a transmissão de dados em altas taxas. 
 Quanto aos meios de transmissão, são principalmente utilizados par trançado e fibra ótica.
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Componentes da rede telefônica 
 Loops Locais: ligam o assinante à central telefônica mais próxima através de cabo par trançado.
 Troncos: implementam a interligação de centrais telefônicas usando multiplexação através de fibra óptica ou link de micro-ondas
 Centrais de Comutação: conectam os vários canais e troncos e permitem a comunicação entre os assinantes.
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Componentes da rede telefônica 
 Loops Locais
 Troncos
 Centrais de Comutação
A interligação entre as operadoras ocorre através de uma central de comutação chamada POP (point of presence).
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Componentes da rede telefônica 
 Loops Locais
 Troncos
 Centrais de Comutação
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Backbone Integração dos Sistemas Telefônicos
 As diversas operadoras de telefonia são integradas por canais WAN de natureza variada.
 O Backbone (espinha dorsal) é empregado para o estabelecimento de ligações particulares e públicas (internet)
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Redes de Telefonia Convencional
Na rede de telefonia convencional, os loops locais são analógicos, mas os troncos e suas interligações são digitais.
 
Para acesso à Internet utilizando a infraestrutura da rede telefônica, faz-se necessária a conversão analógico-digital e digital-analógico. 
Por isso, as linhas telefônicas usam modems para transmissão de dados.
Para os modems discados, muitos padrões são baseados na série V, publicada pela ITU-T. 
Alguns exemplos populares desse padrão são: V.32, V.32bis e V.90.
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Modem V-32
Os modems V. 32 usam a técnica QAM-32 (visto na Aula 3), mas adiciona 1 bit em cada grupo de 4 bits, para detecção de erros.  
Com uma taxa de sinal de 2.400 bauds, e como apenas 4 bits são de dados realmente, a taxa de dados resultante é de 4 x 2.400 = 9.600 bps.
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Modem V32 Bis
Os modems V. 32bis, usam a técnica QAM-128, mas adicionam 1 bit em cada grupo de 6 bits, para detecção de erros.  
Com uma taxa de sinal de 2.400 bauds, e apenas 6 bits são de dados, a taxa de dados resultante é de 6 x 2.400 = 14.400 bps.
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Modem V 90
Os modems V. 90 fazem amostragem a uma taxa de 8.000 vezes por segundo, com 8 bits por amostra, um dos quais é para fins de controle.
Portanto, a velocidade é de 7 x 8.000 = 56.000 bps (ou 56kbps). 
Eles são assimétricos, obtendo 56kbps no downstream (sentido provedor-usuário) e 33,6 kbps no upstream (nesse caso, a ocorrência de ruídos é maior por causa da quantização).
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Enlaces DSL
Dadas as limitações de transmissão dos modens tradicionais, foi desenvolvido o conjunto de tecnologias DSL (Digital Subscriber Line – linha digital do assinante)
Elas são usadas para suporte da comunicação digital em alta velocidade através das linhas telefônicas convencionais.
O destaque dessas tecnologias é o ADSL, linha digital do assinante assimétrica, que possibilita maior velocidade(taxa de bits) no sentido downstream no acesso residencial à Internet.
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Tipos de Enlaces xDSL
A letra "x" pode representar uma das seguintes implementações:
 "I", de ISDN, Integrated Service Digital Network;
 "S", de Symmetric ou, ainda, de Single-line-high-bit-rate;
 "H", de High-bit-rate;
 "A", de Asymmetric;
 "V", de Very high bit rate.
O termo DSL refere-se à abreviação de Digital Subscriber Line (linha digital de assinante). 
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Vantagem do Enlace xDSL
 A grande vantagem do x.DSL, em detrimento das demais tecnologias que atuam na conexão por banda larga, é o fato de aproveitar os fios de cobre trançados utilizados por linhas telefônicas digitais comuns. 
 A própria estrutura que fornece a comunicação pelo telefone em sua casa. Desta forma, o sistema abrange uma imensa área de cobertura e dispensa toda a necessidade da passagem de novos fios.
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Características do Enlace xDSL
 Na infra-estrutura telefônica, numa ligação comum, a conexão entre o assinante e a central telefônica utiliza frequências que variam entre 300 e 3.400 Hz para a transmissão dos sinais de voz.
 A tecnologia das conexões discadas funciona utilizando estas mesmas frequências, o que explica a impossibilidade de fazer e receber ligações enquanto se utiliza a internet; ou você usa o telefone ou acessa a internet. Nunca os dois ao mesmo tempo.
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Características do Enlace xDSL
 No x.DSL são utilizadas frequências entre 4.000 Hz e 2.2000 Hz, que evitam o surgimento de interferências com a faixa utilizada para a transmissão de voz. 
Para fazer essa divisão de frequências, é necessária somente a instalação de um equipamento conhecido como splitter (divisor), responsável por separar os sinais que vão para o telefone e aqueles destinados ao computador.
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Característica do Enlace xDSL
 Uma segunda diferença entre os dois tipos de conexão está vinculado ao limite de velocidade que pode ser alcançada e no cabeamento necessário para utilizar cada uma. 
 Numa conexão discada a banda máxima é de 56 kbps
 As conexões baseadas em x.DSL possuem bandas que variam de 128 kbps até 24 Mbps.
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Funcionamento ADSL
O ADSL combina modulação QAM com multiplexação FDM.
A largura de banda emprega DM e é dividida em:
 Canal para voz: um canal de 4kHz para voz.
 Canais para upstream: cerca de 25 canais para dados.
 Canais para downstream: cerca de 225 canais para dados
Para instalação do ADSL, é necessário haver, no cliente, um modem ADSL e, nas operadoras, um multiplexador DSLAM (digital subscriber line access multiplexer). 
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Componentes do Enlace xDSL
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ADSL - Componentes
Modem ADSL
DSLAM (multiplexador)
Filtros dos Ramais de Voz
Para a conexão do assinante é usada autenticação PPPoE (Point to Point Protocol Over Ethernet)
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Métodos de Comutação
Uma rede comutada possui vários nós interconectados, chamados comutadores. 
Criam conexões temporárias entre dois ou mais dispositivos conectados.
Dois métodos de comutação têm sido importantes na comunicação de dados: 
 comutação de circuito e 
 comutação de pacotes. 
A comutação de circuitos é o método usado na rede telefônica tradicional.
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Comutadores de Circuito
A rede de telefonia convencional usa um canal dedicado para conexão entre telefones. O canal físico pode ser dividido em n canais através da FDM ou TDM (vistas na Aula 5).
Na comutação por circuitos, os recursos (largura de banda, buffers, tempo de processamento) são reservados no estabelecimento da conexão e permanecem dedicados da transferência dos dados até o encerramento da conexão.
A sinalização nas redes telefônicas é usada para tarefas como: 
fornecer sinais de linha, 
manter e monitorar chamadas, 
registrar informações para tarifação e para 
funções de identificação de chamadas.
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Comutadores de Circuito
Dada a complexidade das tarefas de sinalização, fez-se necessária a implementação de uma rede dedicada à sinalização, independente da rede de transferência de dados de usuários.
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Rede de TV a Cabo
Tradicionalmente, a rede de TV a cabo era unidirecional e usava cabo coaxial de ponta a ponta.
  
A segunda geração dessas redes é chamada HFC (hybric fyber-coaxial) para uma referência aos meios de transmissão utilizados, uma combinação de fibra óptica e cabo coaxial (este utilizado na última parte da rede, do nó ótico até as instalações dos assinantes).
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Rede de TV a Cabo
Essas redes de TV a cabo representam, atualmente, uma alternativa para o acesso residencial de alta velocidade à Internet. 
A largura de banda disponível é dividida usando FDM em três faixas: vídeo, dados em downstream, dados em upstream.
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Banda de Dados da Rede de TV a Cabo
A banda de dados downstream usa a técnica de modulação QAM-64, com velocidade teórica máxima de 30 Mbps. 
A banda de dados upstream ocupa faixa de frequência mais baixa; é empregada, então, a técnica de modulação QPSK, com taxa de 12 Mbps.
O uso de multiplexação FDM permite a divisão da banda (tanto a banda de upstream com a de downstream) em canais, os quais são compartilhados entre assinantes de uma mesma região.
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Banda de Dados da Rede de TV a Cabo
O assinante de uma rede a cabo necessita da instalação de cable modem, similar ao ADSL
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Resumo da Aula
Nesta aula, você:
 Identificou os principais componentes da estrutura das redes telefônicas.
 Diferenciou padrões de modems e as tecnologias para acesso residencial em alta velocidade usando a rede telefônica.
 Estudou a comutação por circuito e seu uso nas redes telefônicas.
 Estudou a estrutura da rede de TV a cabo necessária na casa do assinante para acesso residencial à Internet.
 Mapeou, na rede de telefonia e na rede de TV a cabo, componentes da comunicação de dados. 
A rede telefônica e a rede de TV a cabo