Capítulo 1 Introdução

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Capítulo 1 – Introdução
Telecomunicação significa comunicação à distância. Portanto, qualquer sistema em que se estabeleça um processo de comunicação entre um transmissor e um ou mais receptores pode ser denominado de sistema de telecomunicações.
Os sistemas de telecomunicações estão presentes em várias ações do nosso cotidiano. Por exemplo, quando mantemos uma conversa telefônica, quando assistimos a um filme na televisão, quando ouvimos uma música no rádio, quando enviamos um e-mail para alguém ou quando tiramos um extrato em um terminal de automação bancária estamos utilizando um sistema de telecomunicações. 
Em um momento em que a informação é tida como o bem mais precioso da humanidade, as telecomunicações adquirem um papel fundamental nos mais diversos aspectos: sociais, econômicos e políticos.
As telecomunicações modernas (que não incluem comunicação por meio de sinais visuais) tiveram início em 1844 com a primeira transmissão telegráfica. Até o final da década de sessenta, embora a evolução ocorrida tenha sido muito grande, a ideia de telecomunicações se resumia a falar ao telefone, assistir a um programa de TV ou ouvir um programa no rádio. A partir de 1970, o processo evolutivo passou a ser bem mais rápido e hoje as telecomunicações vão muito além da telefonia. Por exemplo, hoje se pode acessar qualquer tipo de informação, por meio da Internet, utilizando um computador pessoal ou mesmo um telefone celular. As chamadas telefônicas podem conter sinal de vídeo, permitindo que se visualize a pessoa com quem se está conversando. As transmissões de TV estão migrando para sistemas digitais em alta definição. O mundo ficou ao alcance de um clique no computador e as limitações de distância deixaram de existir para uma série de coisas. O processo de evolução continua ocorrendo com taxas estratosféricas. Em breve será possível assistir a uma aula dada por um professor distante milhares de quilômetros, assistindo à sua imagem holográfica tridimensional. A referência [1] apresenta, em seu Capítulo 1, uma discussão interessante sobre a revolução que tem ocorrido nas telecomunicações.
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Para acompanhar esta revolução, as redes de telecomunicações evoluíram significativamente e terão de continuar a evoluir, de modo a acomodar as novas aplicações e o grande volume de tráfego decorrente das mesmas. As redes que antes eram dedicadas a um determinado tipo de serviço, como as redes telefônicas e as redes de distribuição de sinais de TV, agora passam a ser multiserviços e multimídias. No futuro, o que se espera é que o serviço seja completamente independente da rede e do prestador de serviço de telecomunicações, conceito que denominamos de Ambient Networks.
Basicamente, telecomunicações envolvem a transmissão de informação de um ponto a outro por meio de uma sucessão de processos, tais como: [2]
A geração da mensagem: voz, música, imagem, vídeo, dados de computador.
A descrição da mensagem, com boa precisão, por um conjunto de símbolos, por exemplo, elétricos.
A codificação desses símbolos em uma forma adequada ao meio de transmissão de interesse.
A transmissão dos símbolos codificados para o destino desejado.
A decodificação e reprodução dos símbolos originais.
A recriação da mensagem original, com um grau de degradação na qualidade, devido às imperfeições do sistema, limitado a um valor definido.
As telecomunicações podem envolver usuários humanos ou podem ser feitas diretamente entre computadores ou outras máquinas. Assim, uma conversa telefônica é um exemplo de telecomunicações, mas a transmissão de informações de sensores meteorológicos para um computador também é um exemplo de telecomunicações, uma vez que envolve troca de informações. De fato, há uma tendência detectada de que no futuro a Internet (à qual todos estamos acostumados) vá se transformar em uma rede para interconexão de coisas, mais do que de pessoas.
Qualquer que seja o sistema de telecomunicações, ele envolve basicamente três elementos: o transmissor, o canal e o receptor. A Figura 1.1 ilustra os elementos básicos de um sistema de telecomunicações. [2] 
Figura 1.1. - Elementos básicos de um sistema de telecomunicações.
Como veremos no Capítulo 2, o canal de comunicação é sujeito a diversos tipos de imperfeições, tais como: atenuação, distorção e adição de ruído. Logo, o sinal na entrada do receptor sempre difere do sinal transmitido e a mensagem na saída do receptor é uma versão estimada da mensagem original. 
Em um sistema mais complexo, as fontes de informação e os destinos da informação estão interligados por meio de uma rede de telecomunicações. Uma rede de telecomunicações consiste de vários nós inteligentes interconectados segundo alguma topologia física. A cada nó podem estar conectadas uma ou mais fontes de informação. O objetivo principal destes nós, embora haja muitos outros, como será visto posteriormente, é encaminhar a mensagem da origem para o destino. A Figura 1.2 ilustra a idéia de uma rede de telecomunicações. [2]
Figura 1.2. – Ideia básica de uma rede de telecomunicações.
Vale ressaltar que nas redes de telecomunicações, na maioria dos casos, a comunicação entre a fonte da informação e o nó da rede, entre os nós da rede, e entre o nó da rede e o destino da informação, envolve os três elementos básicos ilustrados na Figura 1.1 (transmissor, canal e receptor).
Dois exemplos de redes de telecomunicações são: a rede telefônica e a Internet. É comum a denominação da rede em função do tipo de serviço para o qual ela foi originalmente concebida, dando origem às denominações de rede telefônica, redes de comunicação de dados e redes de computadores. No entanto, em um ambiente de redes multimídia e multiserviços, esta divisão não faz mais sentido (por exemplo, hoje você pode estabelecer qualquer tipo de comunicação – de voz, de vídeo ou de dados – utilizando o seu computador conectado à Internet). Assim, neste texto, todas as redes que permitam transmissão de informação para um ponto distante serão denominadas de redes de telecomunicações. Ao longo do texto será feita distinção entre tecnologias diferentes de redes apenas quando for estritamente necessário. Caso contrário, todas as vezes que houver referência a redes de telecomunicações, isto significará qualquer rede que seja capaz de transportar informação de um ponto a outro.
Os termos redes de telecomunicações e sistemas de telecomunicações podem ser utilizados de forma intercambiável. Assim, serão utilizados ambos os termos nesse texto. Por razões históricas, há situações em que é mais comum utilizar o termo sistemas de telecomunicações, há outras em que é mais comum utilizar o termo redes de telecomunicações e há outras em que ambos os termos aparecem na literatura. Procuraremos, sempre que possível, respeitar a denominação histórica. Quando estivermos nos referindo a uma situação genérica, utilizaremos redes e sistemas de forma intercambiável, para que você possa se acostumar com ambos os termos. 
Da mesma forma, os termos telecomunicações e comunicações são utilizados na literatura de forma intercambiável. Mais uma vez, ao longo deste texto, adotaremos ambos os termos com o mesmo significado, procurando respeitar a denominação mais comum que aparece na literatura em cada caso.
1.1. Prefixos Utilizados em Medidas em Telecomunicações
Em telecomunicações é comum a utilização de números muito grandes, como a freqüência de 5.000.000.000 Hertz de um sinal de um sistema de comunicação por satélite, ou muito pequenos, como 0,0000001 Watts da potência de sinal recebido em um dado receptor.
Para facilitar a representação desses números, utilizam-se prefixos padronizados internacionalmente. A Tabela 1.1 resume os principais prefixos utilizados, suas abreviações e seus significados, uma vez que o restante do texto deste capítulo utilizará vários desses prefixos.
Tabela 1.1 – Prefixos de medidas usualmente utilizados em telecomunicações.
	Prefixo
	Abreviação
	Significado
	Kilo
	k
	103 = 1.000Mega
	M
	106 = 1.000.000
	Giga
	G
	109 = 1.000.000.000
	Tera
	T
	1012 = 1.000.000.000.000
	Peta
	P
	1015 = 1.000.000.000.000.000
	Mili
	m
	10-3 = 0,001
	Micro
	(
	10-6 = 0,000001
	Nano
	n
	10-9 = 0,000000001
	Pico
	p
	10-12 = 0,000000000001
Por exemplo, com o uso do prefixo adequado, a freqüência de 5.000.000.000 é escrita como 5 Ghertz.
1.2. Evolução das Telecomunicações – Do Telegrama ao IPTV 
“Será possível para um homem de negócios em Nova Iorque ditar instruções que serão impressas instantaneamente em seu escritório em Londres ou em outro lugar qualquer. Ele poderá fazer uma chamada de sua mesa e falar com qualquer usuário de telefone no mundo... Um dispositivo barato, não maior do que um relógio, permitirá ao seu portador ouvir, em qualquer lugar, na terra ou no mar, músicas, sons, discursos de líderes políticos, palestras de eminentes cientistas ou um sermão de um clérigo, que foram feitos em algum lugar distante. Da mesma forma, qualquer foto, figura, desenho, gravura ou imagem poderá ser transferida de um local para outro”. Esta frase poderia ser utilizada, mudando o tempo dos verbos para o presente, para descrever uma visão de algumas possibilidades oferecidas pela Internet. No entanto, ela foi escrita por Nicola Tesla em 1908. Sua colocação aqui é no sentido de ilustrar o quanto as pessoas desejam, desde o início, serviços de telecomunicações que permitam qualquer tipo de comunicação, sem barreiras de tempo e de espaço. [3] 
O serviço telegráfico foi o primeiro serviço de telecomunicações a permitir a transmissão de informação de forma instantânea a longas distâncias. Do ponto de vista social e cultural, a rapidez com que este serviço se espalhou em todo o mundo mostrou a importância das telecomunicações para as pessoas. Desde então, a história das telecomunicações evoluiu significativamente, sempre mantendo duas tendências: os engenheiros sempre trabalhando para tornar as comunicações mais rápidas, confiáveis e acessíveis; e as redes de telecomunicações se tornando cada vez mais necessárias e vitais para a sociedade.
É interessante destacar que a rede telegráfica era, de fato, uma rede digital�, com o código Morse, utilizado nessa rede, consistindo de um código de comprimento variável no qual as letras do alfabeto (e outros símbolos) eram representadas por ponto, traço e espaços. As letras mais frequentes eram representadas por sequências menores e as letras menos frequentes por sequências maiores, de modo que o tempo médio para se transmitir um determinado texto fosse minimizado.
Por volta de 1850, o telégrafo já havia se espalhado pela Europa, América do Norte e Oriente Médio. O desafio então era conectar os continentes por meio de cabos submarinos. Em 1851, a Inglaterra já estava conectada à Europa continental por meio de um cabo entre Dover, na Inglaterra, e Calais, na França. Após duas tentativas fracassadas, em agosto de 1857 e na primavera de 1858, no verão de 1858, um cabo conectando os Estados Unidos à Inglaterra funcionou por cerca de um mês antes de falhar devido às altas tensões utilizadas nos equipamentos de sinalização. A guerra civil americana atrasou o projeto de novas tentativas, mas em 1866 a Companhia Telegráfica Anglo-Americana finalmente tinha dois cabos em operação.[4]
No Brasil, a primeira linha telegráfica foi instalada no ano de 1852. Em 1855, durante a administração do Barão de Capanema como diretor geral dos Telégrafos Brasileiros, 20.000 km de linhas telegráficas foram construídas. A primeira linha de longa distância, conectando o Rio de Janeiro a Porto Alegre, via Curitiba, foi ativada em 1856. O primeiro cabo submarino, conectando as cidades do Rio de Janeiro, Salvador, Recife e Belém, foi inaugurado por D. Pedro II em 1874. Em 1875, a primeira conexão telegráfica internacional foi estabelecida com Portugal. [5]
O serviço de telefonia surgiu em 1876 com a invenção do telefone. Novamente, o novo serviço foi rapidamente aceito pela população e, em 1880, a Bell Company já tinha 100.000 usuários. A operação do serviço, que no início era totalmente manual, por meio de telefonistas, começou a se tornar automática com a instalação da primeira central de discagem automática em 1892. A limitação do serviço telefônico naquela época era a transmissão a longas distâncias, uma vez que as características elétricas dos cabos utilizados limitavam o alcance máximo a algo em torno de 160 quilômetros. Em 1900, George Campbell, da AT&T, e Michael Pupin, da Universidade de Colúmbia, patentearam um método para carregar indutivamente a linha que permitia a transmissão do sinal telefônico a maiores distâncias. Em 1911, já havia uma linha operando entre Nova Iorque e Denver, a uma distância de 4.300 km.[4]
A técnica de Pupin permitiu o crescimento das distâncias, mas também estabeleceu um novo limite. Só com o desenvolvimento dos amplificadores eletrônicos é que houve a possibilidade de se aumentar as distâncias, utilizando repetidores intermediários para amplificar o sinal. O desenvolvimento da válvula eletrônica, realizado por Ambrose Fleming e Lee Forest, no início do século XX, permitiu o desenvolvimento dos amplificadores eletrônicos. Em 1915, estes amplificadores já haviam adquirido confiabilidade suficiente para sua utilização nas redes telefônicas e, em 1915, a AT&T já tinha uma linha telefônica transcontinental operando entre Nova Iorque e São Francisco. Só em 1956 entrou em operação o primeiro cabo telefônico transatlântico, operado pela Bell System e British Post Office, que era capaz de transmitir 36 canais de voz. Este cabo esteve em operação até 1979.[4]
A história da telefonia no Brasil começou muito cedo. Quando tomou contato com a invenção de Graham Bell, D. Pedro II se tornou um entusiasta da invenção e ofereceu ajuda financeira ao inventor com a condição de que o Brasil fosse um dos primeiros países a se utilizarem da invenção. Assim, menos de um ano depois do telefone ter sido inventado, a primeira linha telefônica foi instalada no Brasil, interconectando o palácio de São Cristóvão e uma fazenda da família imperial. [5]
Em 15 de novembro de 1879, foi criada a Companhia Telefônica do Brasil. Em 1881, foi instalada uma central telefônica (manual) no Rio de Janeiro, uma das primeiras do mundo. Em abril de 1885, o Brasil tinha sete centrais telefônicas manuais em operação, com 3.335 assinantes. Para efeito de comparação, no mesmo ano os Estados Unidos tinham 137.570 assinantes, a Alemanha tinha 14.372, a Itália 4.346 e a França 7.175. [5]
O desenvolvimento da eletrônica no início do século XX permitiu outro avanço dos serviços de telecomunicações, a transmissão de rádio em meio sem fio, cuja possibilidade já havia sido matematicamente provada por Maxwell em 1864. Coube a Heinrich Hertz comprovar a teoria de Maxwell. Os trabalhos de desenvolvimento das comunicações via rádio se intensificaram, e em 1901 Marconi conseguia a primeira transmissão de rádio transatlântica. [4]
O pioneirismo de Marconi é, no entanto, controverso, uma vez que, no Brasil, Roberto Landell de Moura (Padre Landell) fez transmissões experimentais de telegrafia sem fio anos antes de Marconi. Em 1892, ele construiu o primeiro transmissor sem fio para envio de mensagens e, em 1894, ele fez a primeira transmissão sem fio entre dois pontos distantes oito quilômetros na cidade de São Paulo. [5]
No início do século XX, até por volta de 1920, as comunicações via rádio eram basicamente utilizadas para transmissão sem fio de sinais telegráficos, quando então começaram a surgir os serviços das emissoras de rádio. Em dois de novembro de 1920, surgia a primeira estação de rádio comercial, a KDKA. Em 1923, já havia mais de 500 estações de rádio operando e, em 1929, já havia mais de quatro milhões de receptores de rádio nos EUA. Em 1933, Edwin Armstrong inventou a modulação em frequência, que ofereceu a possibilidade de radiodifusão com melhor qualidade. Até hoje, no Brasil e em boa parte do mundo, as rádios operam com modulação emamplitude e modulação em frequência, embora já haja um movimento de digitalização também neste tipo de serviço. [2][4]
O primeiro sistema de televisão totalmente eletrônico foi demonstrado por Philo T. Farnsworth, em 1928, e por Vladimir K. Zworykin, em 1929. Em 1939, a BBC (British Broadcasting Corporation) difundia sinal de TV de forma comercial. [2]
A Segunda Guerra Mundial trouxe outro avanço no campo das comunicações: o radar. As tecnologias de dispositivos eletrônicos utilizados nos radares permitiram avanços importantes na transmissão de TV, rádio FM, comunicações via rádio em VHF e em microondas, além de permitir o surgimento dos fornos de microondas que tanto nos ajudam no dia a dia. [4]
Em 1948, tivemos dois acontecimentos muito importantes para as telecomunicações: a invenção do transistor (Shockley, Bardeen e Brattain), componente que revolucionou a eletrônica e permitiu o início do processo de miniaturização dos dispositivos eletrônicos, e o trabalho teórico de Claude Shannon, que estabeleceu as bases matemáticas para as comunicações modernas.
O avanço seguinte nos sistemas de telecomunicações surgiu com as comunicações via satélite. O primeiro satélite artificial foi colocado em órbita pela Rússia em outubro de 1957 e era denominado de Sputinik. O primeiro satélite de comunicações, o Echo I, foi lançado em 1960, mas apresentava grandes limitações por se tratar de um dispositivo passivo – apenas refletia os sinais transmitidos da Terra. Em 1962, foi lançado o primeiro satélite ativo para comunicações, o Telstar I, que captava o sinal proveniente da Terra, transladava em frequência e o retransmitia de volta à Terra. Em 1964, surgia a organização intergovernamental Intelsat, formada por um grupo de países com o propósito de estabelecer um sistema de comunicação global por satélite. A primeira decisão técnica importante da Intelsat foi passar a utilizar satélites geoestacionários, ao invés de satélites de baixa ou média órbita. Em 1965, a organização lançou o satélite INTELSAT I (Early Bird), que provia 240 circuitos telefônicos entre os EUA e a Europa, logo seguido pelos satélites da série INTELSAT II e III, os dessa última série já com capacidade para 6.000 circuitos de voz. O primeiro satélite da série INTELSAT IV foi lançado em 25 de janeiro de 1970, com capacidade para 6.000 circuitos de voz. Desde então, várias outras gerações de satélites foram lançados. [4]
Em 1974, a Embratel implantou a primeira estação terrena de comunicações por satélite, destinada ao tráfego internacional, no município de Tanguá, e iniciou a implantação do Sistema Brasileiro de Telecomunicações via Satélite. No entanto, o primeiro satélite brasileiro só foi lançado em 1985, o Brasilsat A1. [5][6]
Durante o período de 1943 a 1946, o primeiro computador digital eletrônico, chamado ENIAC, foi construído na Universidade da Pensilvânia, sob a direção técnica de J. Presper Eckert Jr. e John W. Mauchly. Contudo, as contribuições teóricas de John von Neumann’s devem também ser destacadas para o sucesso da criação do computador.
No final da década de 50 e início da década de 60, surgiram as primeiras tentativas de se estabelecer redes de computadores. A primeira grande rede de computadores comercial, utilizada para criar um sistema de reserva para a companhia aérea American Airlines, foi estabelecida pela IBM em 1964. Neste sistema, terminais se comunicavam com um computador central por meio de canais telefônicos normais, com a utilização de modems. Ou seja, as redes de computadores nasceram utilizando a tecnologia de comutação de circuitos�.
A grande virada conceitual nas comunicações de dados ocorreu com a publicação da tese de doutorado de Leonard Kleinrock, no Massachusetts Institute of Technology, em 1962, intitulada “Information Flow in Large Communication Nets”. O trabalho de Kleinrock aplicou a Teoria de Filas para redes do tipo store-and-forward e estabeleceu as bases matemáticas para as denominadas redes de comutação de pacotes�. Os primeiros comutadores de pacotes foram concebidos, de forma independente, em 1964, por Paul Baran e Donald Watts Davies. [3][4]
A primeira rede de comutação de pacotes, a ARPANET, foi estabelecida no final da década de 60 e início da década de 70. Este trabalho foi coordenado por Lawrence Roberts, que sofreu muita resistência e ceticismo por parte dos engenheiros de telefonia da época, que, nas palavras do próprio Roberts, “reagiam com raiva e hostilidade, usualmente dizendo que eu não sabia sobre o que estava falando”. A infraestrutura básica da ARPANET consistia de computadores, comutadores de pacotes e linhas telefônicas de 56 kbps (bps – bits� por segundo) alugadas da AT&T. A rede entrou em operação em 1969, com quatro nós, e no final de 1971 havia quinze computadores conectados. A concepção da ARPANET foi modificada para se tornar a Internet e em junho de 1983 os computadores conectados à rede já executavam os protocolos TCP/IP. Ainda em 1983, a rede militar que estava no âmbito da ARPANET foi separada, dando origem à MILNET, e iniciou-se o processo de tornar a Internet comercial. Por volta de 1990, o TCP/IP era um protocolo disponível para qualquer computador no mercado americano. Em 1991, a National Science Foundation estabeleceu um plano para a comercialização da Internet. Em 1995, o governo dos EUA encerrou formalmente seu controle sobre a infraestrutura da Internet. A rápida expansão da Internet tornou a arquitetura TCP/IP o padrão de fato para as redes de comutação de pacotes. [3][4]
Um dos segredos do sucesso da Internet foi a disponibilização de ferramentas que permitiram que usuários comuns usassem a rede e tirassem proveito do grande volume de informações que estavam disponíveis na mesma. O marco mais significativo neste contexto foi o desenvolvimento do World Wide Web (WWW), por Tim Berners-Lee no final da década de 80 e início da década de 90.
A partir de meados da década de 80, dois fatos tiveram profunda influência nas telecomunicações em termos de tecnologia, de mercado e de sociedade: a disseminação do uso de computadores pessoais com possibilidade de conexão em rede, que tornou a Internet onipresente, e o crescimento acelerado das redes de comunicações sem fio, particularmente as redes de telefones celulares. A Internet, com as incríveis facilidades que oferece aos usuários, tornou-se, para muitos, tão essencial para o ser humano quanto as redes telefônicas e o serviço de eletricidade [4].
As comunicações ópticas, grandes viabilizadoras das modernas redes de telecomunicações de alta velocidade, começaram a ser vislumbradas em meados da década de 60, com o surgimento da fibra óptica. Muitas pesquisas e desenvolvimentos experimentais foram feitos desde então, mas a primeira instalação em campo só ocorreu em meados da década de 70. Em 1975, o Bell Labs instalou uma fibra experimental operando a 45 Mbps, com distância de 11 km sem repetidor e com taxa de erro menor que 10-9, comprovando a possibilidade de uso da fibra óptica para o estabelecimento de redes de alta velocidade e grandes distâncias. Em 1977, instalou-se um sistema ótico em Chicago e, ao final de 1982, o Bell System já havia instalado mais de 150.000 km de fibra óptica. Um ano depois a planta instalada era de 300.000 km de fibras operando a taxas de 45 Mbps ou 90 Mbps. O primeiro cabo óptico transatlântico entrou em operação em 1988. [4]
1.3. Contexto Tecnológico e Social e sua Influência nas Telecomunicações
Atualmente, há uma série de tendências em microeletrônica e outras tecnologias afins que afetam o setor das telecomunicações. Dentre estas tendências, destacam-se:
Capacidade de Armazenamento: a capacidade de armazenamento tem crescido significativamente nos últimos 50 anos. As soluções de armazenamento utilizadas inicialmente praticamente desapareceram. 
Os hard disks, discos magnéticos para armazenamento de dados, comuns nos computadores pessoais, disponíveis no mercado no ano de 2008, já alcançavam a incrível capacidade de 2 Tbytes [7]. Hoje se podefacilmente encontrar discos com capacidade de 10 Tbytes.
As memórias de estado sólido também se desenvolveram drasticamente nos últimos anos e hoje constituem uma solução barata e onipresente para armazenamento de dados. Estas memórias foram inventadas no ano de 1994 e, de lá até o ano de 2008, tiveram sua capacidade de armazenamento aumentada de 4 Mbytes para 64 Gbytes. [7]
A possibilidade de armazenar quantidades enormes de dados a preços reduzidos afeta a evolução de outras tecnologias e também o comportamento das pessoas. No campo tecnológico, por exemplo, a Ericssson prevê que em 2012 haverá um telefone celular com capacidade para armazenar 1 Tbyte [7]. No campo comportamental, muitas e muitas pessoas têm optado por capturar e armazenar uma quantidade enorme de informação (muitas vezes superior ao que ela pode absorver em sua vida), para depois avaliar se elas terão utilidade. Além disso, a possibilidade de armazenamento de grandes volumes de informação permite que algumas pessoas comuns se tornem fornecedoras de informação. Estas tendências comportamentais têm reflexo direto no tráfego a ser escoado pelas redes de telecomunicações.
Capacidade de Processamento: a capacidade de processamento cresceu vertiginosamente nos últimos anos. A “Lei de Moore” diz que a capacidade de processamento dobra a cada 18 meses. Um processador fabricado no ano de 1971 tinha 2.300 transistores internos (a capacidade de processamento é proporcional ao número de transistores no dispositivo), em 2001 esta capacidade havia subido para 42 milhões de transistores, resultando em uma capacidade de processar 100 bilhões de operações por segundo [1]. Atualmente os processadores possuem mais de 1 bilhão de transistores, resultando em capacidades de processamento que excedem 1 trilhão de operações por segundo. 
Outra questão importante relacionada à capacidade de processamento é o consumo de energia dos dispositivos. Muito se tem pesquisado para reduzir o consumo dos dispositivos de processamento, permitindo sua integração em equipamentos cada vez menores e portáteis. A Intel declarou em 2005 que tinha como alvo reduzir em 100 vezes o consumo de energia por GFLOP (Giga Float Point Operation) até 2010. Até o ano de 2008 os resultados publicados indicavam que a meta estabelecida seria atingida�. [7] 
O crescimento acelerado na capacidade de processamento e a redução no consumo de energia têm permitido que dispositivos portáteis, de dimensões muito reduzidas, tenham capacidade de processamento cada vez maior. Esta tendência, quando aplicada a um terminal de telecomunicações, também resulta em potencial aumento de tráfego na rede.
Displays: a tecnologia de produção de displays de alta resolução também teve grande evolução nos últimos anos. Esta evolução influenciou a tecnologia de diversos dispositivos eletrônicos, como TVs de tela plana, câmeras e filmadoras digitais, telefones celulares, etc.
A resolução de nosso olho é aproximadamente equivalente a 8 Mpixel, mas o cérebro compõe os sinais recebidos dos olhos em uma imagem equivalente a 12 Mpixel (ordem de grandeza). As TVs de alta definição atuais tem resolução de 2 Mpixel. Logo, embora a resolução atual pareça alta, há muito campo para �ídeo�a-la, resultando em experiências mais realistas para o usuário. Os japoneses têm o objetivo de desenvolver telas de 32 Mpixel até o final da próxima década. [7]
A largura de faixa que será necessária para transmitir os sinais de TV do futuro é muito alta, superior a 100 Mbps, e as fibras ópticas se constituem na escolha natural para entrega deste sinal ao usuário. Se pensarmos em aplicações de imagens holográficas, esta taxa de transmissão aumenta ainda mais.
A combinação das tendências acima descritas tem resultado no aumento significativo da quantidade de informação gerada pela sociedade, considerando os mais diversos tipos de aplicações e mídias. Por exemplo, os adventos da câmera fotográfica e da filmadora digitais, ambas com alta capacidade de armazenamento e alta resolução, deram origem a um novo tipo potencial de fonte de informação a ser armazenada e transmitida pelas redes. 
A alta capacidade de processamento e de armazenamento está nos levando à Idade da Inteligência, na qual todos os dispositivos que utilizamos no nosso dia a dia passam a ter inteligência, podendo ser comandados à distância e podendo tomar iniciativa de comunicação com outros dispositivos e/ou com servidores remotos. Estes novos dispositivos inteligentes, obviamente, demandam recursos de comunicação. Em geral, esta comunicação é feita via Internet e, portanto, esta rede irá se transformar em uma Internet de coisas.
Mudanças comportamentais, influenciadas pelas tendências acima descritas, têm ocorrido, com reflexo na intensidade de uso da Internet e na quantidade de tráfego escoado pela rede. Um exemplo deste tipo de mudança é o surgimento das chamadas redes sociais, como Orkut, Flickr, Multiply, Hi5, Linkedin, Myspace e YouTube. 
Esses fatores levam a uma tendência de aumento do conteúdo gerado pelos próprios usuários (veja www.youtube.com), sendo que nos próximos anos uma parcela significativa da sociedade será produtora, mediadora e consumidora de conteúdos.
Por fim, há uma demanda crescente por interatividade e o surgimento de um grande universo de novas aplicações, dentre as quais podemos destacar:
O surgimento de novos e complexos jogos on-line, alguns com imagens tridimensionais, em tempo real, bem como o surgimento de aplicações do tipo mundo virtual (como Second Life).
Serviços do tipo video-on-demand, nos quais os usuários podem acessar filmes e outros programas de televisão sob demanda, no momento desejado e, possivelmente, em alta definição.
A distribuição de sinais de televisão via Internet (IPTV), possivelmente em alta definição.
A demanda crescente por programações televisivas (filmes, documentários, etc.) em alta definição pode caracterizar importante oportunidade de negócios para as operadoras de telecomunicações, oferecendo, por exemplo, serviços de video-on-demand. No entanto, a transmissão de sinais de TV digital em alta definição demanda grande quantidade de banda, podendo se tornar a killer application das redes de telecomunicações atuais.
No cenário acima descrito, há uma tendência clara de incremento significativo (possivelmente com comportamento exponencial) do tráfego na rede. Por exemplo, resultado apresentado por Robert Saracco [8] indica um crescimento de tráfego de 17 EB em 2003 para 988 EB em 2010, um aumento previsto de 58 vezes. No Japão, de acordo com Tomonori Aoyama [9], o tráfego de Internet aumentou cerca de 1000 vezes em 10 anos (de 1998 até 2008). Ou seja, o tráfego tem aumentado a uma taxa aproximada de 1,5 vezes ao ano. Este mesmo trabalho aponta que, para 2020, no Japão serão necessárias taxas de Pbps (Peta bps) de comutação e transmissão no núcleo da rede. 
Em conclusão, há atualmente uma demanda significativa por altas taxas de transmissão para atender às novas aplicações e mudanças comportamentais da sociedade, com grande influência no processo evolutivo das redes de telecomunicações. 
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1.4. Padronização das Telecomunicações
A padronização de soluções é absolutamente fundamental no setor de telecomunicações. Equipamentos implementados com base em soluções de comunicação não padronizadas, ditas proprietárias, não são capazes de interagir com outros equipamentos produzidos, para o mesmo fim, por outros fornecedores. Por outro lado, equipamentos implementados com base em padrões estabelecidos podem se comunicar entre si (ou pelo menos deveriam poder) independentemente de quem os produziu. Logo, a padronização de soluções de redes de telecomunicações proporciona uma abertura para a competição entre os fornecedores, induzindo melhorias de desempenho das soluções e redução de custos das mesmas. Por exemplo, o usuário pode hoje escolher um modelo de celular, dentre centenas de modelos de dezenas de fabricantes, graças ao fato de os sistemas de comunicaçõesmóveis serem padronizados.
Os padrões podem ser divididos em padrões de facto (do latim – de fato) e padrões de jure (do latim – de direito). Padrões de facto são produtos criados por empresas, para a solução de determinados problemas, que alcançam um grau de aceitação tão elevado do mercado que acabam sendo considerados uma solução padrão, embora não o sejam pelo ponto de vista formal. Padrões de jure são padrões estabelecidos por organizações competentes para tal, tendo característica formal.
Nem sempre um padrão de jure se transforma em um padrão de facto, ou seja, há padrões formais estabelecidos que não alcançam aceitação do mercado e acabam sendo abandonados. Por exemplo, os padrões estabelecidos pela ISO�, para definir um conjunto de protocolos para implementação de redes de telecomunicações abertas, nunca foram implementados, tendo sido abandonados pelo mercado, que optou por utilizar as soluções definidas na arquitetura TCP/IP.
1.4.1. Organizações Padronizadoras das Telecomunicações
Nesta seção vamos descrever brevemente algumas das principais organizações padronizadoras das telecomunicações no mundo. Os dados contidos nesta seção sobre cada organização foram obtidos diretamente nos web sites das mesmas.
International Telecommunication Union (ITU) 
Em maio de 1844, Morse envia sua primeira mensagem pública sobre uma linha telegráfica e as telecomunicações nascem. O telégrafo se expandiu rapidamente, com os países desenvolvendo suas redes de forma independente, dando origem aos primeiros problemas de interconexão de redes de telecomunicações. As dificuldades para estabelecer os acordos de interconexão levaram um grupo de vinte estados europeus a começar a discutir as bases de um acordo para facilitar a integração das redes. Em 17 de maio de 1865, após dois meses e meio de árduas negociações, a primeira Convenção Internacional Telegráfica foi assinada em Paris pelos seus vinte membros fundadores e a International Telegraphy Union (ITU) foi estabelecida para facilitar a realização de emendas no acordo inicial. Em 1932, o nome da ITU foi alterado para International Telecommunication Union, mantendo-se a sigla. [10]
Os padrões gerados pela ITU são publicados com a denominação de Recomendação e são gerados pelos três setores que compõem a estrutura da agência:
Setor de Radiocomunicação (ITU-R): atuante no gerenciamento do espectro de radiofrequências e das órbitas de satélite. O objetivo principal deste setor é garantir radiocomunicações livres de interferência. 
Setor de Padronização de Telecomunicações (ITU-T): o ITU-T é a instituição padronizadora de telecomunicações mais reconhecida do mundo. Os padrões gerados pelo ITU-T são em grande número e cobrem as mais diversas áreas das telecomunicações, como tecnologias para o backbone�, redes faixa larga, novos serviços de telecomunicações (como IPTV), etc.
Hoje a atuação do ITU-T se estende muito além da tradicional área de telefonia, englobando todas as tecnologias para as áreas de comunicações e informação (ICT – Information and Communication Technology). 
Setor de Desenvolvimento de Telecomunicações (ITU-D): baseado no direito de comunicação de todos os habitantes do planeta, por meio do acesso à infraestrutura e serviços de comunicação e informação, o ITU-D tem por objetivo ajudar a disseminação das tecnologias de comunicação e informação (ICTs) nos diversos países do mundo. 
International Organization for Standardization (ISO)
ISO é derivado do grego ISOS, que significa igual, e não a sigla para International Organization for Standardization, que seria IOS. Esta escolha teve o objetivo de garantir que a sigla associada à organização se mantivesse constante em qualquer língua.
A ISO é a maior organização de padronização do mundo, com mais de 16.500 padrões internacionais e outros tipos de documentos normativos gerados.
A ISO nasceu da união de duas organizações - o ISA (International Federation of the National Standardizing Associations), estabelecida em Nova Iorque em 1926, e o UNSCC (United Nations Standards Coordinating Committee), criado em 1944. 
Em Outubro de 1946, delegações de 25 países, reunidas no Instituto de Engenheiros Civis, em Londres, decidiram criar uma nova organização internacional, com o objetivo de "facilitar a coordenação internacional e unificação das normas industriais". A nova organização, ISO, iniciou oficialmente suas operações em 23 de Fevereiro de 1947. [11]
Os padrões da ISO cobrem um grande número de áreas distintas, como agricultura, construção, engenharia mecânica, produção e distribuição, transportes, dispositivos médicos, tecnologias da informação e comunicação, gestão e serviços. 
Os padrões da ISO estão organizados por área do conhecimento. Os padrões do grupo 33 dizem respeito às Telecomunicações e Engenharia de Áudio e Vídeo.
European Telecommunications Standards Institute (ETSI)
O ETSI é uma organização padronizadora, fundada em 1988, que possui mais de 700 membros de mais de 60 países diferentes. Ele é oficialmente reconhecido pela Comissão Europeia como uma organização de padronização para a Europa.
O ETSI produz padrões para tecnologias de comunicações e informação (ICTs), incluindo as seguintes áreas: comunicações fixas e móveis, rádio, convergência, broadcast, Internet, interoperabilidade, testes de protocolo, segurança, satélite, fatores humanos, transporte inteligente, telecomunicações por linhas de potência, eHEALTH, Smart Cards, comunicações emergenciais, grid computing e outras.
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
O IEEE é um instituto dedicado ao fomento da inovação tecnológica, constituindo a maior sociedade de profissionais técnicos do mundo. O instituto é responsável pela edição de mais de 150 revistas especializadas, denominadas de Transactions, Journal e Magazines, e pela organização de mais de 1.000 conferências técnicas por ano. O IEEE também tem forte atuação na área de padronização, com cerca de 1.300 padrões ativos. [12]
O IEEE foi fundado em 1963 pela fusão de dois institutos anteriores, o AIEE (American Institute of Electrical Engineers) e o IRE (Institute of Radio Engineers). No momento da sua fundação o IEEE tinha 150.000 membros, sendo 140.000 dos Estados Unidos. [13]
O IEEE é organizado em sociedades, conselhos técnicos, seções locais e capítulos, além de ramos estudantis. Há atualmente 38 sociedades, das quais as mais importantes para a área de telecomunicações são: Sociedade de Antenas e Propagação, Sociedade de Tecnologia de Broadcast, Sociedade de Comunicações, Sociedade de Computação, Sociedade de Compatibilidade Eletromagnética, Sociedade de Teoria da Informação, Sociedade de Sistemas de Transporte Inteligente, Sociedade de Instrumentação e Medição, Sociedade de Técnicas e Teoria de Microondas, Sociedade de Fotônica, Sociedade de Processamento de Sinais e Sociedade de Tecnologia Veicular.
Os principais padrões do IEEE relacionados às telecomunicações são aqueles gerados no âmbito do Grupo de Trabalho IEEE 802, que padroniza soluções para PANs (Personal Area Networks), LANs (Local Area Networks) e MANs (Metropolitan Area Networks). 
Internet Engineering Task Force (IETF)
O IETF, fundado em 1986, é uma comunidade internacional aberta composta de projetistas de rede, operadores, fornecedores e pesquisadores que estão interessados na evolução da arquitetura da Internet. Ele é uma organização aberta a qualquer interessado. Ou seja, diferentemente da maior parte das outras organizações padronizadoras, o IETF está mais focado nos indivíduos e não em companhias ou entidades representativas de governos.
Os documentos publicados pelo IETF não têm a constituição formal de um padrão de jure, eles se tornam padrões de facto à medida que são aceitos e utilizados pela comunidade.
Os trabalhos técnicos do IETF são feitos por grupos de trabalho (working groups), que são organizados por tópicos em diversas áreas (como roteamento, transporte, segurança, etc). Os resultados dos trabalhossão publicados na forma de RFCs (Request for Comments).
Referências
[1] - GOLENIEWSKI, Lillian. Telecommunications Essentials: The Complete Global Source for Communications Fundamentals, Data Networking and the Internet, and Next-Generation Networks. Montreal, Canadá: Addison Wesley, 2003. 608 p.
[2] - HAYKIN, Simon. Communication Systems. 4. ed. Chichester: John Wiley & Sons, 2001. 816 p.
[3] - KLEINROCK, Leonard. The History of the Internet and Its Flexible Future. IEEE Wireless Communications, Sydney, n. , p.8-18, fev. 2008. 
[4] - IEEE COMMUNICATIONS SOCIETY. A Brief History on Communications. Toronto: Ieee Foundation, 2002.
[5] - ALENCAR, Marcelo Sampaio de. Historical Evolution of Telecommunications in Brazil. Campina Grande: IEEE Foundation, 2003. 109 p.
[6] - BRASIL. Ministério Das Comunicações. História das Telecomunicações. Disponível em: <http://www.mc.gov.br/o-ministerio/historico>. Acesso em: 01 ago. 2009. 
[7] - SARACCO, Roberto. An Exciting Future. Disponível em: <http://ww2.comsoc.org/sites/ww2.comsoc.org/files/webfm/tut/saracco/Sister%20Society%20Italy/LectureSaraccoOnLine.html>. Acesso em: 03 ago. 2009.
[8] - SARACCO, Robert. An Exciting Future. Technical Report, Telecom Italia, 2009. Não disponível publicamente.
[9] - AOYAMA, Tomonori. A New Generation Network, Beyond NGN. ITU-T Kaleidoscope Academic Conference. 2008 - Disponível em <http://www.itu.int/dms_pub/itu-t/oth/29/01/T29010010010001PDFE.pdf.>. Acesso em: 10 mai. 2009.
[10] – ITU. ITU’s History. Disponível em http://www.itu.int/en/history/overview/Pages/history.aspx. Acesso em: 02 de Março de 2011.
[11] – ISO. The Early Years. Disponível em http://www.iso.org/iso/early.pdf. Acesso em 02 de Março de 2011.
[12] – IEEE. IEEE at a Glance. Disponível em http://www.ieee.org/about/today/at_a_glance.html. Acesso em 02 de Março de 2011.
[13] – IEEE. History of IEEE. Disponível em http://www.ieee.org/about/ieee_history.html. Acesso em 02 de Março de 2011.
� A definição de sinais analógicos e digitais será feita no Capítulo 2.
� A tecnologia de comutação de circuitos será definida no Capítulo 2.
� A tecnologia de comutação de pacotes será definida no Capítulo 2.
� Veja o Capítulo 2 para a definição de bit.
� O autor não conseguiu obter informações que confirmassem se a projeção indicada neste parágrafo foi alcançada.
� Alguns autores de língua inglesa utilizam ISO como acrônimo para International Standards Organization. No entanto, como veremos na Seção 1.3.1, ISO vem do grego ISOS.
� O termo backbone será definido no Capítulo 2.