Módulo 10 - Sistemas de Multimídia e TV Digital

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MÓDULO DE:

SISTEMAS DE MULTIMÍDIA E TV DIGITAL

AUTORIA:

RICARDO DE MAGALHÃES SIMÕES



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Módulo de: Sistemas De Multimídia E Tv Digital

Autoria: Ricardo de Magalhães Simões

Primeira edição: 2008

CITAÇÃO DE MARCAS NOTÓRIAS

Várias marcas registradas são citadas no conteúdo deste módulo. Mais do que simplesmente listar esses nomes

e informar quem possui seus direitos de exploração ou ainda imprimir logotipos, o autor declara estar utilizando

tais nomes apenas para fins editoriais acadêmicos.

Declara ainda, que sua utilização tem como objetivo, exclusivamente a aplicação didática, beneficiando e

divulgando a marca do detentor, sem a intenção de infringir as regras básicas de autenticidade de sua utilização

e direitos autorais.

E por fim, declara estar utilizando parte de alguns circuitos eletrônicos, os quais foram analisados em pesquisas

de laboratório e de literaturas já editadas, que se encontram expostas ao comércio livre editorial.

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Apresentação

A criação da Internet começou em 1969, quando o Departamento de Defesa dos Estados

Unidos, através da Agência de Projetos Avançados, financiou a criação de uma rede de

comunicação entre as unidades da Universidade da Califórnia (Los Angeles e Santa

Barbara), Universidade de Utah e SRI Internacional (SRI é uma instituição de pesquisa

privada financiada principalmente pelo governo dos E.U.A.). Nos primeiros anos, a Internet

era utilizada basicamente para troca de mensagens de texto (correio eletrônico), e era

utilizada basicamente no ambiente acadêmico dos Estados Unidos. No início dos anos 80,

com a popularização dos microcomputadores e criação do Modem, a Internet passou a ser

utilizada também por pessoas em suas casas e empresas, mas ainda possuía um número

muito baixo de computadores conectados: 100.000. A maioria das pessoas que utilizavam o

computador para se comunicar com outras pessoas utilizavam redes privadas com

protocolos proprietários: RENPAC da Embratel e BBS (serviço oferecido por várias

empresas), entre outras. Atualmente a Internet é utilizada por uma grande parcela das

pessoas em todo mundo, são mais de 1,2 bilhão de pessoas, e no Brasil já existem mais de

40 milhões de pessoas com acesso a Internet, sendo 6 milhões com acesso em alta

velocidade.

Mas mesmo com a atual abrangência, a atual versão da Internet, chamada IPv4, não possui

algumas características para que a utilização de aplicações multimídia possa ser confiável. O

protocolo de transferência de informação TCP não possui os mecanismos essenciais para

que informações multimídia sejam utilizadas, como por exemplo: sequenciamento dos

pacotes de dados, garantia de entrega da informação, garantia de tempo máximo de tráfego

na rede, entre outras.

Para que aplicações multimídia possam ser utilizadas em redes de computadores, torna-se

necessária a criação de um protocolo específico para que isso possa acontecer. Este

protocolo deve tratar as informações de maneira específica, considerando as diferenças


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entre textos, imagens, sons e dados. Um filme para ser transmitido em uma rede deve ser

transmitido de maneira sequencial, uma transmissão “Ao Vivo” deve ter garantias de que o

tempo de tráfego será imperceptível ao “telespectador”.

Objetivo

Compreender o funcionamento das Redes Multimídia, sua importância no mundo atual, quais

são as características que devem ser analisadas e também como está sendo realizada a

mudança no Sistema Brasileiro de Televisão para a TV Digital.

Ementa

Multimídia; redes de Computadores; classificação dos Dados Multimídia; tratamento do

Texto; tratamento de Áudio; tratamento da Imagem; vídeo; padrão MPEG; requisitos de uma

Rede Multimídia; segurança em Rede Multimídia; mobilidade em Rede Multimídia; velocidade

de Comunicação; tratamento de Erros; Multimídia na Internet; gerenciamento da Rede;

qualidade de Serviço; serviços Integrados; serviços Diferenciados; ATM; MPLS; Frame

Relay; alterações no Protocolo IPv4 para suporte à Multimídia; Protocolo IPv6; Voz sobre IP;

IP TV; TV digital; Sistema Brasileiro de TV Digital; TV de alta definição; tecnologias em

desenvolvimento – armazenamento; tecnologias em desenvolvimento - transmissão.


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Sobre o Autor

Doutorando em Engenharia Elétrica na área de Redes de Computadores, Mestre em

Informática (2006) e Bacharel em Ciência da Computação (2003) pela Universidade Federal

do Espírito Santo. Atuei como Professor Substituto de Informática no CEFET-ES, Professor

de Programação I no Curso Superior de Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de

Sistemas à Distância no CEFETES.

Tenho experiência na área de Ciência da Computação, com ênfase em Desenvolvimento de

Algorítmos, Educação de Informática para estudantes do Ensino Médio, atuando

principalmente nos seguintes temas: Informática Básica, Programação nas linguagens

C/C++/C#, Java, Pascal. Página pessoal:

http://geocities.yahoo.com.br/rmagalhaess


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SUMÁRIO

UNIDADE 1 ....................................................................................... 9

Multimídia ........................................................................................................... 9

UNIDADE 2 ..................................................................................... 11

Redes de Computadores ................................................................................. 11

UNIDADE 3 ..................................................................................... 15

Classificação dos Dados Multimídia ................................................................ 15

UNIDADE 4 ..................................................................................... 18

Tratamento do Texto ........................................................................................ 18

UNIDADE 5 ..................................................................................... 21

Tratamento de Áudio ........................................................................................ 21

UNIDADE 6 ..................................................................................... 25

Tratamento da Imagem .................................................................................... 25

UNIDADE 7 ..................................................................................... 32

Tratamento de Vídeo ....................................................................................... 32

UNIDADE 8 ..................................................................................... 37

Padrão MPEG .................................................................................................. 37

UNIDADE 9 ..................................................................................... 43

Requisitos de uma Rede Multimídia ................................................................ 43

UNIDADE 10 ................................................................................... 46

Classificação dos Dados Multimídia ................................................................ 46

UNIDADE 11 ................................................................................... 49

Mobilidade em Rede Multimídia ....................................................................... 49

UNIDADE 12 ................................................................................... 53


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Velocidade de Comunicação ........................................................................... 53

UNIDADE 13 ................................................................................... 58

Tratamento de Erros ........................................................................................ 58

UNIDADE 14 ................................................................................... 61

Multimídia na Internet ....................................................................................... 61

UNIDADE 15 ................................................................................... 66

Gerenciamento da Rede .................................................................................. 66

UNIDADE 16 ................................................................................... 70

Qualidade de Serviço ....................................................................................... 70

UNIDADE 17 ................................................................................... 74

Serviços Integrados ......................................................................................... 74

UNIDADE 18 ................................................................................... 76

Serviços Diferenciados .................................................................................... 76

UNIDADE 19 ................................................................................... 78

Tecnologia ATM ............................................................................................... 78

UNIDADE 20 ................................................................................... 84

MPLS ................................................................................................................ 84

UNIDADE 21 ................................................................................... 88

Frame Relay ..................................................................................................... 88

UNIDADE 22 ................................................................................... 92

Alterações no Protocolo IPv4 para suporte à Multimídia................................. 92

UNIDADE 23 ................................................................................... 97

Protocolo IPv6 .................................................................................................. 97

UNIDADE 24 ................................................................................. 103

Voz sobre IP ................................................................................................... 103

UNIDADE 25 ................................................................................. 109

IP TV............................................................................................................... 109


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UNIDADE 26 ................................................................................. 114

TV Digital ........................................................................................................ 114

UNIDADE 27 ................................................................................. 120

Classificação dos Dados Multimídia .............................................................. 120

UNIDADE 28 ................................................................................. 126

TV de alta definição ....................................................................................... 126

UNIDADE 29 ................................................................................. 130

Tecnologias de Armazenamento ................................................................... 130

UNIDADE 30 ................................................................................. 138

Tecnologia em Desenvolvimento - Transmissão ........................................... 138

GLOSSÁRIO ................................................................................. 143

REFERÊNCIAS ............................................................................. 144


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UNIDADE 1

Multimídia

Objetivo: Aprender as características que definem um conteúdo multimídia.

Introdução

Multimídia, por definição, é um tipo de informação que possui múltiplas formas de conteúdo.

As formas de conteúdo que podem ser encontradas são: áudio, vídeo, imagem e texto. E,

além disso, as informações gravadas podem ser acessadas de maneira interativa ou passiva

(sequencial).

Um livro contendo textos e figuras, um programa de televisão com vídeo e áudio, entre

outros, poderiam ser todos considerados multimídias. Um programa de rádio convencional

não é considerado multimídia, pois conta com apenas um tipo de informação, o áudio, que é

veiculado.

A multimídia geralmente é acessada por equipamentos eletrônicos de processamento de

conteúdo, como computadores, leitores de DVD, entre outros. O termo multimídia também

pode ser utilizado para designar um aparelho que exibe conteúdo multimídia, como um

Quiosque Multimídia.

Outra definição utilizada para a Multimídia Interativa é Hipermídia. Entre os melhores

exemplos de Hipermídia temos: Enciclopédias Eletrônicas (MS-Encarta), filmes em DVD e a

Internet.


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Características de Conteúdos Multimídia

Assumindo sua definição original, um conteúdo é dito multimídia quando o seu conteúdo

possui mais de um tipo de informação veiculada simultaneamente, podendo ser: áudio e

vídeo; texto e imagem; texto, imagem e vídeo; texto, áudio, vídeo e imagem.

Algumas pessoas podem achar que um conteúdo multimídia obrigatoriamente deve ter mais

de dois tipos de conteúdo, e que o conteúdo deve ser interativo. Isso é uma consequência da

utilização dos computadores e da indústria da Informática, que há muito tempo utiliza o termo

Multimídia para definir um tipo de conteúdo interativo que possui textos, vídeos, sons,

animações e imagens.

Uma denominação para conteúdo multimídia utilizada, e aceita, atualmente é a seguinte: é a

veiculação simultânea de informação utilizando conteúdo em texto, áudio, imagem e vídeo,

podendo ou não ser interativo, sendo armazenada de maneira digital. Sendo assim, um

Jornal impresso não é considerado multimídia, mesmo tendo textos e imagens, pois essas

informações não são armazenadas de maneira digital. Por outro lado, um Jornal na Internet

pode sim ser considerado um Jornal Multimídia, pois possui informação em texto e imagem

(e alguns também possuem vídeo) armazenada em formato digital e com conteúdo interativo.

Os vários tipos de conteúdos utilizados na Multimídia têm o propósito de aumentar a

quantidade e a qualidade da informação que será veiculada, tornando mais fácil o

entendimento do que está sendo apresentado, através da exposição de várias

representações do mesmo assunto.

E a interatividade no conteúdo Multimídia permite o acesso a qualquer informação que se

deseja, sem a necessidade de uma espera pelo momento da veiculação da informação

desejada. Essa característica facilita o acesso às informações que realmente são desejadas

por quem está diante de um conteúdo multimídia, e também agiliza a busca por informações

específicas.


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UNIDADE 2

Redes de Computadores

Objetivo: Aprender as características e modo de funcionamento das redes de computadores.

Introdução

Sem dúvida alguma, um dos maiores benefícios de uma rede de comunicação é o

compartilhamento de informações entre os usuários. Atenta aos possíveis benefícios e

recompensas, e apesar dos riscos, as empresas estão interconectando seus computadores

em ritmo acelerado.

Uma Rede de Computadores é formada por um conjunto de dispositivos capazes de se

comunicar, trocar informações e compartilhar recursos, interligados por um sistema de

comunicação. O sistema de comunicação vai se constituir de um arranjo topológico

interligando os vários dispositivos através de enlaces físicos (meios de transmissão) e de um

conjunto de regras com a finalidade de organizar a comunicação (protocolos). Rede de

Computadores são ditas confinadas quando as distâncias entre os dispositivos são menores

que alguns poucos metros. Redes Locais de Computadores são sistemas cujas distâncias

entre os dispositivos se enquadram na faixa de alguns poucos metros a alguns poucos

quilômetros. Sistemas, cuja dispersão é maior do que alguns quilômetros são chamados

Redes Geograficamente Distribuídas.

Tipos de Redes de Computadores

Não existe uma definição formal para os tipos de redes de computadores, mas duas

características são utilizadas como principais fatores de determinação de uma rede: a

abrangência física (geográfica) e a tecnologia de transmissão.


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Redes Locais

As redes locais, muitas vezes chamadas de LAN’s, são redes privadas contidas em um

prédio ou em um campus universitário que tem alguns quilômetros de extensão. Elas são

amplamente usadas para conectar computadores pessoais e estações de trabalho em

escritórios e instalações industriais, permitindo o compartilhamento de recursos (por

exemplo, impressoras) e a troca de informações. As redes locais têm três características que

as diferenciam das demais: (1) tamanho, (2) tecnologia de transmissão, (3) topologia.

As LAN’s têm um tamanho restrito, o que significa que o pior tempo de transmissão é

limitado e conhecido com a devida antecedência. O conhecimento desse limite permite a

utilização de determinados tipos de projetos que em outras circunstâncias seriam inviáveis,

além de simplificar o gerenciamento da rede.

A tecnologia de transmissão das LAN’s quase sempre consiste em um cabo ao qual todas as

máquinas são conectadas. As LAN’s tradicionais são executadas a uma velocidade que pode

variar entre 10 Mbps a 1 Gbps, tem baixo retardo e cometem pouquíssimos erros de

transmissão.

Redes Metropolitanas

Uma rede metropolitana, ou MAN, é na verdade uma versão ampliada de uma LAN, pois

basicamente os dois tipos de rede utilizam tecnologias semelhantes. Uma MAN pode

abranger um grupo de escritórios vizinhos ou uma cidade inteira e pode ser privada ou

pública. Uma MAN tem apenas um ou dois cabos e não contêm elementos de comutação,

capazes de transmitir pacotes através de uma série de linhas de saída. A ausência desses

elementos simplifica a estrutura.

A principal razão para se tratar as redes metropolitanas como uma categoria especial é que

elas têm e utilizam um padrão especial. Trata-se do DQDB (Distributed Queue Dual Bus) ou,

para as pessoas que preferem números às letras, do 802.6. O DQDB consiste em dois

barramentos (cabos) aos quais todos os computadores são conectados. Cada barra tem um


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head-end, que é um dispositivo que inicia a atividade de transmissão. O Tráfego destinado a

um computador localizado à direita do emissor utiliza o barramento superior. O tráfego à

esquerda do emissor utiliza o barramento inferior.

Redes Geograficamente Distribuídas

Uma rede geograficamente distribuída, ou WAN, abrange uma ampla área geográfica, com

frequência um país ou continente. Assim como nas LAN’s e nas MAN’s, a WAN contém um

conjunto de máquinas cuja finalidade é executar os programas (ou seja, as aplicações) do

usuário. Seguiremos a tradição e chamaremos essas máquinas de hosts. O termo end

system também é utilizado na literatura específica. Os hosts são conectados por uma sub-

rede de comunicação ou, simplificando, uma sub-rede. A tarefa da sub-rede é transportar

mensagens de um host para outro, exatamente como um sistema telefônico transporta as

palavras da pessoa que fala para a que ouve. Essa estrutura de rede é altamente

simplificada, pois separa os aspectos de comunicação pertencentes à rede (a sub-rede) dos

aspectos de aplicação (hos hosts).

Redes de difusão

As redes de difusão têm apenas um canal de comunicação, compartilhado por todas as

máquinas. As mensagens curtas, que em determinados contextos são chamadas de pacotes,

enviadas por uma das máquinas são recebidas por todas as outras. Um campo de endereço

dentro do pacote especifica seu destinatário. Quando recebe um pacote, uma máquina

analisa o campo de endereço. Se o pacote tiver sido endereçado à própria máquina, ela o

processará; se for destinado a outra máquina, o pacote será ignorado.

Para que você possa entender de que maneira isso funciona, imagine uma pessoa gritando

no final do corredor que leva a uma série de salas: “Watson, cadê você?”. Embora o pacote

possa ser recebido (ouvido) por muitas pessoas, apenas Watson responderá. As outras

pessoas vão ignorá-lo.


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Em geral, os sistemas de difusão também oferecem a possibilidade de endereçamento de

um pacote a todos os destinos por meio de um código especial contido no campo de

endereço. Quando um pacote com esse código é transmitido, ele é recebido e processado

por todas as máquinas da rede. Esse modo de operação é chamado de broadcasting

(difusão). Alguns sistemas de difusão também suportam transmissão para um subconjunto

de máquinas, conhecido como multicasting (multidifusão).

Redes Ponto a Ponto

Por outro lado, as redes ponto a ponto consistem em muitas conexões entre pares

individuais de máquinas. Para ir da origem ao destino, talvez um pacote desse tipo de rede

tenha de visitar uma ou mais máquinas intermediárias. Como em geral é possível ter

diferentes rotas com diferentes tamanhos, os algoritmos de roteamento desempenham um

importante papel nas redes ponto a ponto. Embora haja algumas exceções, geralmente as

redes menores tendem a usar os sistemas de difusão e as maiores, os sistemas ponto a

ponto.

As redes podem também ser classificadas por escala. Na figura 4.1, é mostrado uma

classificação de sistemas com diversos processadores organizada pelo tamanho físico.

Essas redes podem ser divididas em redes locais, metropolitanas e geograficamente

distribuídas. Finalmente, a conexão de duas ou mais redes é chamada de inter-rede. A

Internet mundial é um exemplo bastante conhecido de uma inter-rede. A distância é

importante como fator para classificação métrica, pois diferentes técnicas são usadas em

diferentes escalas.


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UNIDADE 3

Classificação dos Dados Multimídia

Objetivo: Aprender a maneira como os dados multimídia são classificados para serem transferidos por uma rede.

Introdução

Os dados multimídia (texto, vídeo, áudio, etc.) são classificados em tipos diferentes de

informação, de acordo com o tipo de transmissão que será necessário realizar:

Figura 3.1: Tipos de Informação transmitidos em rede


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A primeira separação que é feita diz respeito ao Tempo de transmissão:

Tempo Real: estas comunicações necessitam de um tempo definido para serem

transmitidas. Tempo Real não é sinônimo de “transmissão instantânea”, por exemplo:

informações climáticas devem ser transmitidas a cada 5 minutos, ou transmissões “Ao Vivo”

precisam de um tempo de comunicação mínimo;

Independente de Tempo: nesse caso, as informações não possuem um tempo definido para

serem transmitidas, havendo uma relação direta com a disponibilidade da rede em transmitir

as informações.

Em sistemas de Tempo Real faz-se uma nova separação da transmissão:

Discreta: os dados são transmitidos em pacotes de informação independentes, não

havendo necessariamente uma comunicação durante todo o tempo de utilização da

aplicação envolvida;

Contínuo: os dados são transmitidos a todo instante, a partir do momento de início da

transmissão, de modo sequencial. Um exemplo típico deste caso é a transmissão de

filmes na internet.

E na transmissão contínua ocorre a última separação dos tipos de informação, onde

pode ou não haver atraso na comunicação:

Pode haver atraso: em algumas transmissões a ocorrência de atraso na entrega da

informação é permitida, por exemplo: na transmissão de filmes pode acontecer de em

determinado momento a exibição do filme ser temporariamente paralisada, pois a aplicação

está aguardando o recebimento de uma nova parte do filme;

Não pode haver atraso: algumas informações não podem sofrer atraso na comunicação, pois

a informação que está sendo transmitida deve ser entregue no tempo determinado. Por

exemplo: aplicações distribuídas em rede geralmente possuem um tempo limite de 3

segundos para serem respondidas, caso contrário, a aplicação informa uma mensagem de

erro ao usuário.


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O controle do erro na informação pode ser feito de duas maneiras:

1. Retransmissão: quando o Receptor da informação detecta um erro, envia uma solicitação

de Retransmissão à Origem da informação (em inglês: Automatic Retransmission

reQuest, ARQ);

2. Correção: a informação é enviada, e junto da mesma são anexadas informação

adicionais, que serão utilizadas para a correção da informação no próprio Receptor,

quando houver algum erro, não havendo a necessidade de retransmissão (em inglês:

Forward Error Correction, FEC).

O protocolo TCP utiliza a Retransmissão da informação, já o protocolo UDP utiliza a

Correção da informação, para contornar os erros que podem acontecer durante a

transmissão.


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UNIDADE 4

Tratamento do Texto

Objetivo: Aprender como o texto é tratado em sistemas multimídia.

Introdução

A informação Textual é a mais comum em todos os tipos de comunicação. Textos são

transmitidos na Internet utilizando diversos protocolos:

FTP: File Transfer Protocol, é utilizado para transferir textos em formato ASCII (e

também arquivos em modo binário);

SMTP: Simple Mail Transfer Protocol, é utilizado para a comunicação via correio

eletrônico (e-mail);

HTTP: Hyper Text Transfer Protocol, este protocolo é utilizado para transmitir as

páginas em HTML.

Os textos são representados através de conjuntos de caracteres, podendo ser um dos

seguintes:

ASCII Simplificado: esta representação utiliza 7 bits para cada caractere, abrange

alguns caracteres do formato latino, e foi desenvolvida para ser utilizada

primariamente para o alfabeto Anglicano. Não é capaz de representar caracteres

acentuados e de outros idiomas (grego, espanhol, francês);

ISO-8859: nesta representação utiliza-se 8 bits para cada caractere, e foi desenvolvida

para abranger os principais idiomas ocidentais: português, inglês, grego, espanhol,

francês, entre outros;


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Unicode: utiliza 16 bits para a representação dos caracteres, totalizando mais de

65.000 caracteres. Foi desenvolvido para abranger os principais idiomas do mundo:

português, inglês, grego, espanhol, francês, japonês, chinês, russo, entre outros;

ISO-10646: esta representação é a mais abrangente de todas, e está sendo

desenvolvida para incluir todos os idiomas e símbolos escritos do mundo, utilizando 32

bits para o mapeamento dos caracteres. Possui uma relação muito próxima com o

Unicode, sendo equivalente nos primeiros 65.000 caracteres.

As necessidades de comunicação de informações textuais dependem basicamente do

tamanho do texto, que pode ser reduzido utilizando algum método de compressão da

informação:

Shannon-Fano: este método utiliza palavras de tamanho variável, avaliando a

probabilidade de uma determinada palavra existir no texto. Palavras com alta

probabilidade de ocorrência são representadas por códigos de tamanho reduzido;

Huffman: utiliza um método similar ao Shanon-Fano;

LZW: este método realiza a substituição de palavras no texto por códigos simples. Não

é feita nenhuma análise do texto, e por isso o método LZW é mais rápido que o

método Shannon-Fano. Cada nova palavra encontrada é incluída em uma Tabela de

Palavras, e um código é associado à palavra. Este método é utilizado pelo aplicativo

WinZIP ( e similares ).

GNU: o método GNU é derivado do método LZW, com a diferença de utilizar um

dicionário de palavras pré-definido. O dicionário inicia com 512 palavras, e cada

palavra nova encontrada é incluída no dicionário.

Tratamento da Informação Textual

As necessidades requeridas no tratamento de informação textual não são muito abrangentes.

A quantidade de informação existente em um texto gera uma quantidade de dados digitais


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relativamente pequenas: um texto formatado de 4 páginas contendo 60 parágrafos, 1027

palavras e 6117 caracteres, gerou os seguintes arquivos:

Aplicativo Tipo de Armazenamento Tamanho (bytes)

MS-Word 2003 Codificado 86.528

HTML Natural – com formatação 21.465

OpenOffice 2 LZW 15.735

ASCII Natural – sem formatação 6.357

Unicode Natural – sem formatação 12.716

O aplicativo OpenOffice 2 (e versões posteriores) armazenam as informações salvando os

textos em formato XML e codificando o arquivo com o método de compressão LZW, para

diminuir o tamanho do arquivo.


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UNIDADE 5

Tratamento de Áudio

Objetivo: Entender os princípios básicos do tratamento de áudio em redes multimídia.

Introdução

Informações armazenadas em áudio podem ser: voz, música ou sons (animais, automóveis,

ruído, etc.). O áudio deve ser convertido em formato digital, antes de ser transmitido pela

rede (ou armazenado em alguma unidade de armazenamento do computador). A

digitalização do sinal de áudio pode ser feita de várias maneiras, sendo as principais:

Codec de Áudio Utilizado em Taxa de

Transmissão/Reprodução

PCM ou G.711 Comunicação de Voz em baixa

frequência (300-3300 Hz)

64 Kbps

GSM Comunicação de Voz em baixa


13 Kbps

ACELP ou G.729 Comunicação de Voz em baixa


8 Kbps

G.723.3 Comunicação de Voz em baixa


6,4 Kbps

PCM Adaptativo

ou G.726

Comunicação de Voz em baixa


32 Kbps


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SBC ou G.722 Comunicação de Voz em alta


48 ou 56 ou 64 Kbps

MP3 Conversão de áudio de CD 32 a 384 Kbps

A largura de banda necessária para a transmissão de áudio dependerá do método de

digitalização (e da respectiva velocidade, que é a taxa de bits armazenados em cada

segundo). As informações em áudio podem sofrer uma pequena perda de conteúdo durante

a transmissão (até 2% de perda ou erro irrecuperável), sem haver necessariamente uma

grande degradação da informação.

Na digitalização do áudio, deve-se transformar a informação Analógica em informação

Digital. Esta transformação é feita realizando-se a leitura do áudio, em intervalos de tempo, e

criando-se sequências de bits equivalentes:

Figura 5.1: Digitalização de Áudio através de método PCM


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As aplicações multimídia atuais são feitas para contornarem o problema de erro ou perda de

parte da informação através da utilização de Técnicas de Interpolação de sinal:

Figura 5.2: Interpolação de Sinal

Interpolação de Sinal é uma técnica que realiza uma aproximação do sinal codificado em

relação ao sinal original. Quando o sinal original é codificado, algumas informações são

perdidas. Para recuperar estas informações, calculam-se pontos intermediários entre bits do

sinal digitalizado. Quanto maior for a Interpolação, maior será a aproximação do sinal

codificado em relação ao sinal original:

Figura 5.3: Vários níveis de Interpolação


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As necessidades de transmissão de áudio por uma rede dependem da interação entre as

partes envolvidas, e do tipo de tratamento que deve ser dado ao sinal que está sendo

transmitido.

Em aplicações de Voz sobre IP, VoIP, a necessidade principal é a baixa latência, para que a

comunicação possa acontecer em Tempo Real, para que a comunicação entre as partes

envolvidas possa acontecer de maneira natural;

Já em aplicações de distribuição de áudio, Rádio Musical na Internet (Rádio FM On-Line), a

necessidade será alta largura de banda. Quanto maior for a largura de banda disponível,

maior será a qualidade do sinal transmitido.

A quantidade de informação gerada na codificação do áudio dependerá do tipo de

codificação feita, e dos parâmetros utilizados durante a codificação. Uma mesma música

codificada utilizando o padrão MP3 pode variar de tamanho apenas com a alteração da Taxa

de transmissão/reprodução.


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UNIDADE 6

Tratamento da Imagem

Objetivo: Aprender como a imagem é tratada em sistemas Multimídia.

Introdução

Imagem em Multimídia é qualquer informação representada graficamente de maneira

estática (imagem parada), onde cada partícula de informação, formada por um ponto da

imagem, possui as informações referentes à representação da cor naquele ponto. Em

comparação com informações textuais, as imagens possuem uma quantidade de informação

muito maior, requerendo maiores necessidades tanto de transmissão quanto de

armazenamento.

Uma imagem com resolução de 1024x768 pontos e 16 milhões de cores será armazenada

em um arquivo de 2,3 MBytes. Para transmitir esta informação através de um Modem de

56,6 Kbps serão necessários cerca de 7 minutos. Mesmo utilizando uma conexão de alta

velocidade, Velox de 600 Kbps, por exemplo, serão necessários 40 segundos. Veja a seguir

uma lista com algumas informações sobre transmissão de uma determinada imagem em

diferentes resoluções:

Resolução Cores Tamanho Modem 56,6Kbps Velox 600Kbps

Telef. Celular

160x128 65000 40 KB 7 segundos 0,67 segundos

TV Comum

640x480 1 milhão 750 KB 132 segundos 12,5 segundos


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Resolução Cores Tamanho Modem 56,6Kbps Velox 600Kbps

Computador

1024x768 16 milhões 2,25 MB 7 minutos 40 segundos

TV Alta Def.

1920x1080 16 milhões 5,93 MB 18 minutos 100 segundos

Estes tempos de transmissão são para apenas uma imagem, e não para um vídeo. Desta

forma podemos ver que, se não houver um tratamento das imagens, a sua utilização em uma

rede de computadores é praticamente inviável, ou ficaria limitada a utilização apenas de

imagens de baixa resolução e com uma pequena quantidade de cores.

Para contornar esse problema, várias técnicas foram criadas para realizarem o tratamento da

figura. Essas técnicas irão realizar basicamente uma diminuição da quantidade de

informação que representa a figura, diminuindo assim o tamanho do arquivo, e

consequentemente o tempo necessário para transmissão da imagem.

Técnicas de Codificação de Imagem

Dentre as técnicas mais utilizadas para a codificação de imagens estão as seguintes:

Graphics Interchange Format (GIF), Portale Network Graphics (PNG) e Joint Photographic

Experts Group (JPEG).

Graphics Interchange Format - GIF

O método de codificação GIF faz uma transformação da imagem, criando uma nova imagem

com no máximo 256 cores. A imagem original é mapeada, e no mapeamento é verificada a


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quantidade de cores utilizada para representar a imagem. Este mapeamento gera uma tabela

de cores, e esta tabela é utilizada para criar a imagem codificada. Após o mapeamento das

cores, a imagem final passará por uma compressão de dados, utilizando o método LZW,

para diminuir ainda mais o tamanho do arquivo. Uma característica presente no método GIF

é a possibilidade de combinação de várias imagens em um mesmo arquivo. Esta

característica possibilita a criação de imagens animadas (pequenos filmes) para serem

utilizados em conteúdo multimídia.

Portale Network Graphics - PNG

O método de codificação PNG utiliza até 16 milhões de cores para gerar a imagem

codificada. Além disso, este método suporta a divisão da imagem em camadas, e utilização

de áreas transparentes (variando de 0 a 100% de transparência). A imagem final também

passará por um método de compressão para se obter uma redução maior no tamanho da

imagem.

Joint Photographic Experts Group - JPEG

O método de codificação JPEG é um dos mais utilizados na Internet, tendo sido planejado no

início da década de 1980. Esta codificação obtém melhores resultados quando a imagem a

ser codificada possui atenuação em degradê na transição das cores da imagem (por

exemplo: fotografia). O método de codificação utiliza uma técnica chamada de

Transformação de Cosseno Discreta, mapeando a imagem em blocos, e criando uma tabela

de blocos que representa a imagem.

Comparação do resultado dos métodos de codificação de imagem

Seguem abaixo alguns dos resultados obtidos pelos métodos de codificação de imagem

estudados nesta unidade:


28

Codificação Cores Qualidade Parâmetros Tamanho

Imagem Original 16 milhões Ótima Nenhum 817 KBytes

GIF 256 Boa Degradê,

Quantidade de cores 111 KBytes

PNG 16 milhões Muito Boa Nenhum 545 KBytes

JPG 16 milhões Muito Boa Qualidade da figura 73 KBytes

Figura 6.1: Imagem Original


29

Figura 6.2: Codificação GIF

Figura 6.3: Codificação PNG


30

Figura 6.4: Codificação JPEG

Figura 6.5: Codificação JPEG com 1% de Qualidade (8 KB de tamanho)


31

(a) Imagem Original (b) Codificação JPEG com 1% de

Qualidade

Figura 6.6: Detalhe dos blocos utilizados na codificação JPEG


32

UNIDADE 7

Tratamento de Vídeo

Objetivo: Conhecer como as informações em vídeo são tratadas em ambientes Multimídia.

Introdução

Um vídeo é uma sequência de imagens exibidas em um mesmo tamanho e a uma frequência

constante. O tratamento de informações em vídeo é similar ao tratamento de informações em

áudio.

Assim como em áudio, aplicações que requerem transmissão de vídeo em redes de

computadores apresentam um tráfego contínuo e também são caracterizados por exigirem

que a reprodução do sinal no destino seja feita a uma taxa constante. Deste modo, o atraso

de transferência máximo tem grande importância, e a variação estatística do atraso deve ser

compensada.

A taxa de erro aceitável está intimamente relacionada com a aplicação. Para a maioria das

aplicações uma pequena taxa de erro de bit é aceitável, uma vez que para essas aplicações

não haverá problema de um pixel de um quadro ficar azul ao invés de verde. Mas algumas

aplicações de vídeo – por exemplo, o diagnóstico de imagens médicas – não toleram

qualquer perda de qualidade da imagem.

Utilização de Informação em Vídeo

A aplicação principal da tecnologia de vídeo resultou na televisão, com todas as suas

inúmeras utilizações seja no entretenimento, na educação, engenharia, ciência, indústria,

segurança, defesa, artes visuais.


33

O termo vídeo ganhou com o tempo uma grande abrangência, chama-se também de vídeo

uma gravação de imagens em movimento, uma animação composta por fotos sequenciais

que resultam em uma imagem animada, e principalmente as diversas formas para se gravar

imagens em fitas (analógicas ou digitais) ou outras mídias.

Sistema PAL-M

PAL-M é o sistema de televisão em cores utilizado pelo Brasil desde sua primeira

transmissão oficial, na Festa da Uva em Caxias do Sul, no Rio Grande do Sul, em 19 de

fevereiro de 1972.

Consiste em utilizar o sistema PAL de codificação do sinal de cor em uma subportadora, no

padrão de formação de imagem "M". Foi a solução encontrada na época da adoção do

sistema de cor para que, desta forma, as transmissões em cores pudessem ser recebidas

pelos aparelhos em preto-e-branco sem a necessidade de adaptadores, e vice-versa.

Na verdade, desde 1963 era possível a recepção de programas em cores no Brasil no

sistema NTSC, através de experiências de emissoras como a TV Excelsior e a TV Tupi e da

apresentação de seriados americanos já produzidos em cores, tais como Bonanza.

Entretanto, o custo dos televisores importados dos Estados Unidos era proibitivo, a política

tecnológica brasileira mudou e somente no início da década de 70 o Brasil pôde desenvolver

o PAL-M e viabilizá-lo.

O sistema PAL-M é usado com resolução de 525 linhas, (o mesmo número de linhas do

NTSC, enquanto o PAL europeu usa 625 linhas), 29,97 quadros por segundo (padrão M,

vindo daí o sufixo), utilizando uma frequência próxima à do padrão NTSC. A frequência do

sistema PAL-M e do sistema NTSC é de aproximadamente 60 Hz, diferente da Europa, onde

a frequência dos sistemas PAL-B, PAL-G e SECAM é de aproximadamente 50 Hz.


34

Televisão Digital no Brasil

O ISDB-TB é um padrão de transmissão de TV Digital Terrestre desenvolvido no Brasil,

tendo como base o sistema japonês ISDB pré-existente acrescentando tecnologias

desenvolvidas nas pesquisas das Universidades Brasileiras.

Especificações técnicas da transmissão de televisão digital no Brasil:

Aplicações: EPG, t-GOV, t-COM, Internet;

Codificação de áudio: MPEG-4 AAC;

Codificação de vídeo: MPEG-4 H.264;

Transporte: MPEG-2 (TS padrão para todos os sistemas);

Modulação: COFDM (dividido em 13 canais de 6 MHz).

Em 1999, a Anatel, com o estabelecimento de termo de cooperação técnica com o CPqD,

deu início ao processo de avaliação técnica e econômica para a tomada de decisão quanto

ao padrão de transmissão digital a ser aplicado no Brasil ao Serviço de Radiodifusão de

Sons e Imagens. A escolha do CPqD para a prestação de tais serviços considerou não

apenas o histórico de serviços prestados à Agência e às empresas operadoras da antiga

Telebrás, mas o elevado domínio técnico das tecnologias de compressão digital de sons e

imagens e a influência política do Instituto, que tem relações com vários funcionários da

Anatel e do Ministério das Comunicações. Em 27 de novembro de 2003, foi fundado o comitê

do SBTVD, responsável pelos estudos que definiriam o padrão a ser adotado no país. Após

estudos conduzidos juntamente com universidades e companhias de comunicação, o

sistema foi apresentado no dia 13 de novembro de 2005 pelo Ministro das Comunicações

Hélio Costa. O sistema resultante desses estudos foi baseado no sistema ISDB-T, utilizado

no Japão.

O padrão ISDB-T é usado atualmente nas áreas metropolitanas do Japão, e era

publicamente defendido por Costa e pelas empresas de comunicação brasileiras. Essa

preferência era justificada pela capacidade do sistema atender a equipamentos portáteis,


35

permitindo que o público assista TV, por exemplo, em celulares. Tal capacidade foi um dos

pontos decisivos para a escolha do sistema, que, seguindo o desejo do governo, também

deveria proporcionar alta definição e interatividade, tanto para terminais fixos como móveis.

O início das transmissões do novo padrão se deu em 02 de Dezembro de 2007, em São

Paulo. Em 2008, o sinal chegou ao Rio de Janeiro e Belo Horizonte, além de Goiânia, onde a

afiliada local da Rede Globo iniciou oficialmente as transmissões digitais. Outras capitais e

cidades brasileiras receberão o sinal digital no futuro.

Codificação de Vídeo

A Codificação de vídeo é o processo de compressão e decodificação de um sinal de vídeo

digital. O vídeo digital pode ser considerado como uma representação visual de uma cena

amostrada temporalmente e espacialmente. A cena é amostrada num ponto do tempo

produzindo o quadro representando a imagem completa, tal amostragem é repetida em

intervalos, por exemplo, 30 quadros por segundo, para produzir um sinal em movimento.

Basicamente são necessários três componentes para representar a cena em cores, as

componentes RGB (Red, Green, Blue) têm nas três cores primárias a função de proporcionar

uma grande variabilidade de cores [4]. A captura das componentes RGB envolve a filtragem

de cada uma das cores capturadas cada uma por um sensor diferente. Monitores CRT

(Colour Cathode Ray Tubes) e cristal líquido (LCD) exibem uma imagem RGB

separadamente iluminando o vermelho, verde e azul em cada pixel de acordo com a

intensidade de cada componente. O RGB pode ser convertido para o sistema de cores

YCrCb (luminância, crominância vermelha e crominância azul, respectivamente) para reduzir

tamanho e/ou requerimentos de transmissão separando a luminância (Y) das informações de

cor. Tal conversão não afeta a qualidade visual, pois o sistema de cores YCrCb é baseada

na sensibilidade do sistema visual humano que é mais sensível a luminância (brilho).


36

Na década de 1980 ficou clara a necessidade de aliar imagem com tecnologia digital. Nesse

sentido, em 1988 a ISO regulamentou o MPEG (Moving Picture Experts Group), para

desenvolver padrões para o vídeo digital. Foram definidos três itens a serem desenvolvidos:

1. Vídeo e áudio associados a uma taxa de 1.5 Mbps (MPEG-1);

2. Vídeo e áudio associados a uma taxa de 10 Mbps (MPEG-2);

3. Vídeo e áudio associados a uma taxa de 60 Mbps (cancelado).

MPEG 1 era orientado como imagem digital armazenada em Mídia de armazenagem digital

(DSM - Digital Storage Media). MPEG-2 foi orientado como broadcast. MPEG-3 para

televisão de alta definição (HDTV). Enquanto os padrões se desenvolviam ficou claro que as

técnicas empregadas nos padrões poderiam ser usadas em qualquer bitrate (quantidade de

bits necessários para codificar um segundo de informação, sejam estas vídeo, áudio ou

ambos). Assim o título dos que incluíam a taxa de transmissão, foram alterados para MPEG-

1 e MPEG-2 e ficou claro que MPEG-2 poderia satisfazer as necessidades do HDTV, assim,

o MPEG-3 foi descartado.


37

UNIDADE 8

Padrão MPEG

Objetivo: Conhecer o Padrão de Codificação MPEG, suas características, utilização e variações.

Introdução

O padrão de compressão de vídeo MPEG é utilizado em uma série de produtos. Este padrão

é atualmente o principal padrão de codificação de vídeo existente nos aparelhos de DVD,

Vídeo-Conferência, Internet - Vídeo, e mais recentemente na Televisão Digital. Um arquivo

de vídeo digitalizado, armazenado no formato original (sem transformação ou descarte dos

dados), demanda uma quantidade de informação muito grande. Para que o arquivo de vídeo

possa ser armazenado e distribuído de maneira eficiente, será necessária a codificação das

informações do vídeo para um formato adequado ao tipo de armazenamento e ao tipo de

transmissão.

Um bom exemplo para o entendimento da importância do padrão MPEG é o entendimento do

sistema de TV de Alta Definição que está sendo implantado. Dentre as características do

sistema de TV de Alta Definição temos as seguintes:

Resolução de 1920x1080;

Transmissão de 30 quadros por segundo;

Modelo RGB para definição das cores, com 256 amostras de cada cor (8 bits);

Largura de Banda para transmissão de 6 MHz.

As características de vídeo resultam em uma grande quantidade de informação transmitida a

cada segundo: cerca de 180 MBytes. Essa quantidade de informação não pode ser

diretamente transmitida por um canal de 6 MHz. Para que isso aconteça, deve-se comprimir


38

o vídeo para um tamanho menor, de maneira tal que possa ser utilizada a largura de banda

disponível. Essa compressão do vídeo é feita pelo padrão MPEG.

Funcionamento do Padrão MPEG

A sigla MPEG é a abreviação de Moving Picture Experts Group, que é um grupo formado por

representantes de diversas empresas das áreas de Eletrônica, Informática, Cinema e

Televisão. Atualmente existem três versões do padrão MPEG:

MPEG-1 e MPEG-2: são as atuais versões em uso;

MPEG-4 ou H.264: esta versão está em fase final de desenvolvimento, mas já existem

programas que são compatíveis com ela.

Padrão MPEG-1

O padrão MPEG-1 foi concluído no início da década de 1990, e foi desenvolvido para ser

utilizado como mecanismo de conversão digital de vídeos em formato VHS (analógico) e

armazenamento em CD. Essas duas restrições ocasionaram em um padrão que possuísse

as seguintes características:

Resolução:

o NTSC: 352x240;

o PAL: 352x288;

o O limite máximo para a resolução é 4096x4096, tanto para o padrão NTSC

quanto para o PAL;

Transmissão:

o NTSC: 30 quadros por segundo;


39

o PAL: 25 quadros por segundo;

o O limite máximo de transmissão de quadros é de 60 quadros por segundo,

independente do padrão de imagem ser NTSC ou PAL.

Utilização do modelo YCbCr de representação de cores;

Áudio:

o Taxa de Amostragem: até 48 Khz (qualidade de CD)

o Taxa de Transmissão: até 384KBit/s

o Canais: 1 canal de som

O padrão MPEG-1 foi feito de maneira que os melhores resultados eram obtidos à baixa

resolução. Por causa disso, este padrão raramente era utilizado para armazenamento de

vídeo em resoluções maiores que 352x288.

Padrão MPEG-2

Este padrão foi desenvolvido para gerar vídeos de maior qualidade que o padrão MPEG-1, e

também para ser utilizado em transmissões de TV. O padrão MPEG-2 foi concluído em 1994,

e possui as seguintes características:

Resolução:

o NTSC: 720x480;

o PAL: 720x576;

o HDTV: 1920x1080;

o O limite máximo continua em 4096x4096;


40

Transmissão:

o NTSC: 30 quadros por segundo;

o PAL: 25 quadros por segundo;

o HDTV: 25 quadros por segundo;

o O limite máximo para transmissão em NTSC e PAL é de 50 quadros por

segundo e em HDTV é de 25 quadros por segundo.

Utilização do modelo YCbCr de representação de cores.

Áudio:

o Possui as mesmas características do MPEG-1 na taxa de amostragem e

transmissão;

o Canais: permite a utilização de até 6 canais de som (formato 5.1).

O padrão MPEG-2 foi feito para ser utilizado em transmissões de TV, sendo que o melhor

desempenho é alcançado quando se trabalha a mesma resolução que os sistemas NTSC ou

PAL. Este padrão foi escolhido como o padrão de vídeo do sistema DVD.

Além de possuir uma resolução maior que o padrão MPEG-1, a codificação de áudio no

padrão MPEG-2 é feita produzindo um sinal de áudio de melhor qualidade, isto é, maior

fidelidade ao sinal original (analógico).

Padrão MPEG-4

O padrão MPEG-4 está em fase final de desenvolvimento, já existem alguns programas de

computador que seguem as especificações deste padrão, mas ele ainda não foi totalmente

concluído. Este padrão também é chamado de MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding,

Codificação Avançada de Vídeo) ou H.264. As principais características do padrão MPEG-4

são:


41

Utilização na Televisão Digital;

Aplicações Gráficas;

Multimídia Interativa.

Televisão Digital e Televisão de Alta Definição não são a mesma coisa. Enquanto os

sistemas de TV de Alta Definição padronizam a transmissão do sinal e exibição do sinal, os

sistemas de TV Digital padronizam o conteúdo do sinal transmitido.

Aplicações Gráficas e Multimídia Interativa são definições semelhantes. A diferença é que

Aplicações Gráficas abrangem um espectro maior de possibilidades, e Multimídia Interativa

abrange a criação de vídeos interativos.

MPEG Audio Layer

O padrão MPEG define camadas de codificação. Uma das camadas é a camada de Vídeo, e

outra camada é a camada de Áudio. A camada de áudio é subdividida em 4 sub-camadas,

cada uma oferecendo um tipo de qualidade de sinal codificado: MPEG Audio Layer 1, MPEG

Audio Layer 2, MPEG Audio Layer 3 e MPEG Audio Layer 4, estes últimos são mais

conhecidos como MP3 e MP4.

O padrão MPEG Audio Layer 1 oferece melhor qualidade de som, com taxa de compressão

de 2:1. O padrão MPEG Audio Layer 3 oferece a qualidade de som mais baixa, com taxa de

compressão de 10:1.

Os padrões MPEG Audio Layer 1 e MPEG Audio Layer 2 são utilizados quase

exclusivamente na compressão de áudio de vídeo. Já o padrão MPEG Audio Layer 3 é

utilizado na compressão de áudio geral, sendo bastante popular na compressão de áudio de

CD para armazenamento no computador. O padrão MPEG Audio Layer 4 foi introduzido com

o MPEG-4.


42

Não existe um padrão de vídeo MPEG-3 justamente pela popularidade do MPEG Audio

Layer 3, o que poderia acarretar uma certa confusão entre os consumidores e usuários de

produtos compatíveis com o MPEG.

Os arquivos de vídeo do padrão MPEG possuem a extensão MPG ou .MPEG, independente

da versão utilizada. Os arquivos de áudio possuem uma extensão específica para cada tipo:

MPEG Audio Layer 1: .mp1





43

UNIDADE 9

Requisitos de uma Rede Multimídia

Objetivo: Aprender os aspectos mais importantes que devem ser analisados em uma rede multimídia.

Introdução

Os requisitos para o bom funcionamento de uma rede podem ser divididos em duas

categorias principais: Funcionalidade e Tráfego.

Requisitos de Funcionamento: disponibilidade de acesso aos serviços multimídia, tipo

de distribuição do conteúdo, gerenciamento, segurança dos dados, tratamento de

erros, entre outros;

Requisitos de Tráfego: parâmetros de tempo de transmissão, largura de banda e

garantia de acesso, além de outras características.

Requisitos de Funcionalidade

Os requisitos de funcionamento podem ser alcançados através da utilização de Protocolos

Específicos de Comunicação em conjunto com o protocolo TCP/IP na Internet.

Disponibilidade de Serviço

A principal característica de um serviço multimídia em rede é a sua disponibilização para

acesso ao público. Essa disponibilidade deve ser planejada de acordo com o tipo e

quantidade de acessos que acontecerão ao serviço. Um serviço multimídia com um conteúdo

direcionado para atingir um público específico, como por exemplo: médicos ou engenheiros;


44

pode ser planejado para ter uma determinada frequência de acesso. Outro serviço

multimídia, com outro tipo de conteúdo, como filmes ou música, deve ser planejado

pensando-se em uma frequência de acesso maior, pois o público será mais abrangente.

Figura 9.1: Erro de Acesso mostrado pelo sistema Lahr Fit

A disponibilidade de acesso é garantida através dos equipamentos de comunicação

disponíveis para o serviço. Os equipamentos utilizados em um serviço multimídia para

médicos ou engenheiros terão a capacidade de oferecer acesso ao conteúdo para um

público reduzido, enquanto que, os equipamentos utilizados em um serviço de distribuição de

filmes ou músicas, deverão permitir o acesso simultâneo a um grupo maior de usuários.

Requisitos de Tráfego

Os requisitos de tráfego são alcançados através de alterações na Arquitetura de Rede

utilizada. Um sistema multimídia irá realizar uma grande vazão de informação, e isso exigirá

uma grande capacidade de largura de banda disponível para permitir a distribuição do

conteúdo.

A largura de banda também deve ser calculada pensando-se na quantidade de pessoas que

irão acessar o sistema multimídia. Em um quiosque multimídia teremos uma pessoa

acessando o sistema (outras pessoas poderão acompanhar, mas apenas uma pessoa estará

efetivamente utilizando o sistema).


45

Já em um sistema em rede, podemos ter várias pessoas acessando o conteúdo multimídia

simultaneamente. Isso demandará uma largura de banda proporcional ao público que se

deseja alcançar.


46

UNIDADE 10


Objetivo: Conhecer as técnicas utilizadas para se garantir que os dados trafegados em uma Rede Multimídia estejam protegidos.

Introdução

A segurança em uma rede multimídia é realizada pensando-se mais na proteção do acesso

ao conteúdo disponível. A segurança dos usuários da rede já é estudada e realizada há

várias décadas.

O que existe atualmente é uma preocupação com a gestão de direitos digitais ou GDD (em

inglês Digital Rights Management ou DRM) que consiste em permitir a restrição da difusão

por cópia de conteúdos digitais ao mesmo tempo em que se assegura e administra os

direitos autorais e suas marcas registradas. O objetivo da GDD é poder parametrizar e

controlar um determinado conteúdo de maneira mais restrita. Atualmente é possível

personalizar o varejo da difusão de um determinado arquivo comercializado, como por

exemplo, o número de vezes em que esse arquivo pode ser aberto ou a duração da validade

desse arquivo.

O DRM está sendo incluído em todos os tipos de dispositivos digitais, algumas vezes sem

informar a quem os compra a respeito de suas consequências. Apesar das medidas de

controle técnico sobre a reprodução e uso de programas de computador ser comuns desde a

década de 1980, o termo DRM refere-se geralmente ao crescente uso de medidas

protecionistas referentes ao trabalho artístico.

Atualmente, no mercado, são oferecidos muitos dispositivos equipados com circuitos

eletrônicos de Trusted Computing entre eles os computadores, reprodutores de DVD,

aparelhos de som, telefones, televisores, rádios, jogos, fotocopiadoras, impressoras e muitos

outros.


47

Alguns projetos de lei apoiados pela indústria querem proibir a produção e comercialização

de qualquer dispositivo que tenha a capacidade de gravar ou reproduzir som, vídeo, texto ou

qualquer outra forma de expressão, a menos que esteja equipado com hardware adequado

para a implementação de DRM. Mesmo com a intenção de incluir o sistema no hardware, já

existem muitos sistemas de DRM baseados em software que já são suficientemente fortes

para restringir efetivamente a cópia de conteúdos com direitos autorais. Grande número de

media players disponíveis hoje incluem formas bastante sofisticadas de DRM sem suporte

nativo no hardware.

Outros temas relacionados à Proteção dos Dados

Proteção de Conteúdo para Mídia Gravável

Proteção de Conteúdo para Mídia Gravável (em inglês: Content Protection for Recordable

Media, CPRM) é um mecanismo para controlar a cópia, movimentação e remoção de

arquivos de mídia digital em dispositivos como computadores pessoais, aparelhos multimídia

portáteis e telefones celulares.

Licenças de uso

Licenças de uso para a parte de software (programas de computador) significam de que

forma o tal programa pode ser usado, basicamente se você deve pagar para ter o direito de

usá-lo (o exemplo mais famoso é o sistema operacional Windows), se você pode usá-lo

gratuitamente (freeware, como muitos programas em sites de downloads, muitos

acompanhados de spywares) e se você tem direito total sobre ele, o seu código fonte,

podendo modificá-lo e vendê-lo se desejar, apenas com restrições quanto ao uso de marcas

(o sistema operacional Linux e o navegador Firefox fazem parte desse grupo).


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Proteção anticópia

Proteção anticópia é um método utilizado para dificultar (possivelmente impedir) a cópia de

dados. Podemos proteger arquivos e conteúdos de páginas da internet utilizando essas

proteções. Porém, o uso dessas proteções limitará o uso do conteúdo da página da internet

ou arquivo protegido. Quando um disquete, HD, ou CD é fabricado, é adicionado a ele um

identificador inalterável, o serial. Ele é um número que identifica um disquete de outro, por

exemplo.

FÓRUM I

Quais as reais utilidades na distribuição de filmes em formato reduzido, para serem

assistidos em um telefone celular. Os aparelhos atuais, por mais avançados que sejam,

ainda possuem limitações que não permitem um bom aproveitamento de determinados tipos

de conteúdos. Qual a sua opinião sobre a distribuição de filmes em aparelhos de tamanho

reduzido como relógios e telefone celular, e também na captação da transmissão de

Televisão em telefones?

Antes de dar continuidades aos seus estudos é fundamental que você acesse sua

SALA DE AULA e faça a Atividade 1 no “link” ATIVIDADES.


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UNIDADE 11

Mobilidade em Rede Multimídia

Objetivo: Aprender como estão sendo desenvolvidas as tecnologias de dispositivos móveis para o acesso às Redes de Telecomunicação Multimídia.

Introdução

A mobilidade em redes multimídias será realizada principalmente através da Rede de

Telefonia Celular. Atualmente já existem diversas tecnologias que possibilitam o acesso ao

conteúdo multimídia (Televisão e Internet) em aparelhos de telefonia celular, e um dos

principais fatores para isso é a adoção da 3ª Geração das Tecnologias de Telefonia Celular.

Tecnologias de 3ª Geração em Telefonia Celular

As tecnologias 3G permitem às operadoras da rede oferecer a seus usuários uma ampla

gama dos mais avançados serviços, já que possuem uma capacidade de rede maior por

causa de uma melhora na eficiência espectral. Entre os serviços, há a telefonia por voz e a

transmissão de dados a longas distâncias, tudo em um ambiente móvel. Normalmente, são

fornecidos serviços com taxas de 5 a 10 Megabits por segundo.

Ao contrário das redes definidas pelo padrão IEEE 802.11, as redes 3G permitem telefonia

móvel de longo alcance e evoluíram para incorporar redes de acesso à Internet em alta

velocidade e Vídeo-telefonia. As redes IEEE 802.11 (mais conhecidas como Wi-Fi ou WLAN)

são de curto alcance e ampla largura de banda e foram originalmente desenvolvidas para

redes de dados, além de não possuírem muita preocupação quanto ao consumo de energia,

aspecto fundamental para aparelhos que possuem pouca carga de bateria.

Até dezembro de 2007, 190 redes 3G já operavam em 40 países e 154 redes HSDPA

operavam em 71 países, segundo a Global mobile Suppliers Association. Na Ásia, na


50

Europa, no Canadá e nos Estados Unidos, as empresas de comunicações utilizam a

tecnologia W-CDMA, com cerca de 100 terminais designados para operar as redes 3G.

Na Europa, os serviços 3G foram introduzidos a partir de Março de 2003, começando pelo

Reino Unido e Itália. O Conselho da União Européia sugeriu às operadoras 3G cobrirem 80%

das populações nacionais europeias até ao final de 2005.

A implantação das redes 3G foi tardia em alguns países devido a enormes custos adicionais

para licenciamento do espectro. Em muitos países, as redes 3G não usam as mesmas

frequências de rádio que as 2G, fazendo com que as operadoras tenham que construir redes

completamente novas e licenciar novas frequências; uma exceção são os Estados Unidos

em que as empresas operam serviços 3G na mesma frequência que outros serviços. Os

custos com licença em alguns países europeus foram particularmente altos devido a leilões

do governo de um número limitado de licenças e a leilões com propostas confidenciais, além

da excitação inicial sobre o potencial do 3G. Outros atrasos se devem a despesas com

atualização dos equipamentos para os novos sistemas.

Em Junho de 2007, o assinante 3G de número 200 milhões foi conectado. Se comparado

aos 3 bilhões de assinantes de telefonia móvel no mundo, esse número corresponde apenas

a 6,7%. Nos países onde a 3G foi lançada inicialmente (Japão e Coréia do Sul), mais da

metade dos assinantes utilizam 3G. Na Europa, o país líder é a Itália, com um terço dos seus

assinantes tendo migrado para a 3G. Outros países líderes na migração para a 3G são o

Reino Unido, a Áustria e a Singapura, com 20% de migração. Uma estatística confusa está

computando clientes de CDMA 2000 1x RTT como se fossem clientes 3G. Se for utilizada

essa definição de caráter disputado, o total de assinantes 3G seria de 475 milhões em Junho

de 2007, 15,8% dos assinantes de todo o mundo.

Evolução do 3G

A padronização da evolução do 3G funciona em ambas as 3GPP e 3GPP2. As

correspondentes especificações do 3GPP e 3GPP2 evoluções são nomeadas como LTE e

UMB, respectivamente. 3G evolução utiliza parcialmente fora 3G tecnologias destinadas a

melhorar o desempenho e fazer um bom caminho migração. Há vários caminhos diferentes


51

de 2G para 3G. Na Europa, o principal caminho começa a partir GSM quando GPRS é

adicionado a um sistema. A partir deste ponto, é possível ir para o sistema UMTS. Na

América do Norte o sistema evolução terá início Time divisão de acesso múltiplo (TDMA), a

mudança reforçada Dados Tarifas para GSM Evolution (EDGE) e, em seguida, a UMTS.

No Japão, dois padrões 3G são utilizados: W-CDMA (compatível com UMTS) utilizados pelo

Softbank e NTT DoCoMo, e CDMA2000, utilizado por KDDI. Transição para a 3G foi

concluída no Japão, em 2006.

Vantagens de uma arquitetura de rede em camadas

Ao contrário do GSM, UMTS é baseada em camadas de serviços. No topo está a camada de

serviços, que prevê a implantação rápida de serviços e localização centralizada. No meio

está a camada controle, o que ajuda a atualizar os procedimentos e permite que a

capacidade da rede a ser atribuídos dinamicamente. No fundo é a conectividade camada

onde qualquer transmissão tecnologia pode ser utilizada e deverá transferir o tráfego de voz

sobre IP ou ATM/AAL2 / RTP.

Ao converter uma rede GSM para uma rede UMTS, a primeira nova tecnologia é General

Packet Radio Service (GPRS). É o gatilho para os serviços 3G. A ligação à rede é sempre

relativa, de modo que o assinante está on-line o tempo todo. Desde o operador do ponto de

vista, é importante que o GPRS investimentos são reutilizados quando vai UMTS. Também

capitalizando sobre GPRS negócio experiência é muito importante.

De GPRS, os operadores poderão mudar diretamente para a rede UMTS, ou investir em um

sistema EDGE. Uma vantagem a mais do EDGE UMTS é que ele não necessita de novas

licenças. As frequências também são reutilizadas, não são necessárias novas antenas.

TV no celular

Uma das evoluções e vantagens mais aguardados pelos usuários da telefonia 3G, era que

com a implantação da rede 3G no Brasil, é possível, agora, assistir os canais em HDTV (sigla


52

para High Definition Television, ou no português, Televisão de Alta Definição). Isso somente

é possível graças a Rede 3G, que pode enviar e receber dados em uma velocidade muito

alta, e a chegada, também, da TV Digital, que pode enviar com uma potência muito maior

seus sinais para aparelhos móveis, diferente do sinal analógico.

Entretanto, a TV no celular não é nenhuma novidade para os brasileiros, afinal, desde 2003 a

Vivo e a Tim já ofereciam este serviço, mas devido a tecnologia usada (CDMA e GSM,

respectivamente), não era tão eficiente o sinal recebido, e o serviço tinha uma tarifa muito

alta, além de oferecer poucos canais.

Exemplificando para o nosso dia a dia, seria o mesmo que você assistisse a um programa ao

vivo na internet com uma conexão discada. Provalvemente, poderia ter "travadas" que

dificultariam a visualização do mesmo. Já se você se assistisse com uma conexão Banda

Larga um programa ao vivo, a visualização seria excelente e não haveria essas "travadas". A

conexão discada representa o tipo de sinal atual que cobre o país (GSM e CDMA), e a

conexão Banda Larga representa a geração 3G de sinal. Com a chegada da TV Digital, já é

possível captar várias outras emissoras da TV Fechada, pois o alcance e qualidade da

mesma é muito maior que com relação ao sinal analógico.

A Operadora Claro, por enquanto, é a única operadora no país que presta este serviço para

seus clientes, e em breve, a Vivo já deve prestar seu serviço para seus clientes, também. Os

usuários da telefonia 3G também esperam a chegada da TV aberta no celular, pois diferente

da TV Fechada, o serviço não seria tarifado, afinal, a TV Aberta é, como próprio nome diz,

aberta e é gratuita. A Claro já começou fazer experimentos com algumas emissoras que já

lançaram seu sinal digital, como Globo, SBT e RedeTV! (está, tem 100% de sua

programação própria em sistema digital), mas como o sistema HDTV e a geração 3G ainda

está em fase inicial no Brasil, e a TV Digital somente é possível em três capitais (São Paulo,

Rio de Janeiro e Belo Horizonte), o serviço ainda não é prestado para todo os clientes da

operadora.


53

UNIDADE 12

Velocidade de Comunicação

Objetivo: Conhecer os meios disponíveis para acesso à Internet em Alta Velocidade.

Introdução

O grande aumento de demanda de serviços de multimídia e internet de alta velocidade

observado nos últimos anos, tanto por clientes residenciais quanto comerciais, mostra que o

mercado está ansioso por novas tecnologias que ofereçam acesso de banda larga para a

última milha, ou seja, para o usuário final, de forma eficiente, rápida e com baixos custos de

implementação e manutenção.

Atualmente, o acesso de banda larga é oferecido através de DSL (digital subscriber line), por

cabo ou através de banda larga sem fio (WiMAX).

ADSL

Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) é um formato de DSL, uma tecnologia de

comunicação de dados que permite uma transmissão de dados mais rápida através de linhas

de telefone do que um modem convencional pode oferecer.

Comparada a outras formas de DSL, o ADSL tem a característica de que os dados podem

ser transmitidos mais rapidamente em uma direção do que na outra, assimetricamente,

diferenciando-o de outros formatos. Os provedores geralmente anunciam o ADSL como um

serviço para as pessoas conectarem-se à Internet do seguinte modo: o canal de

comunicação é mais amplo e rápido para receber e menor e mais lento para enviar.

O ADSL pode usar uma grande variedade de técnicas de modulação, mas os padrões da

ANSI e ETSI usam os esquemas de modulação DMT.


54

No ADSL anormal, geralmente as menores taxas de upload começam em 6 Kbit/s e podem

atingir 900 Mbit/s dentro de 300 metros da central onde está instalado o sistema. As taxas

podem chegar a 52 Mbit/s dentro de 100 metros (o tão chamado VDSL). Taxas de envio

geralmente começam em 64 Kbit/s e vão até 256 Kbit/s, mas podem ir até 768 Kbit/s. O

nome UDSL é às vezes usado para versões mais lentas.

Os provedores de serviço ADSL podem oferecer dois tipos de endereço IP: fixo ou dinâmico.

O endereço fixo pode ser mais vantajoso para aqueles que usam a conexão ADSL para

jogos via Internet, para se conectarem aos servidores Web e numa rede virtual privada. Para

usuários domésticos, o endereço IP dinâmico pode ser uma vantagem, pois dificulta o ataque

de hackers.

Padrão ADSL2/2+

Em julho de 2002 foi criada a tecnologia ADSL2, que logo foi aprovada pela ITU-T como

G.992.3 e G.992.4, essa variante da tecnologia de ADSL possui taxas de dowstream de até

24 Mbps e upstream de 1 Mbps, possui uma melhor modulação que o ADSL normal e possui

um reordenador de tonalidades para dissipar os sinais de interferência causados pelas ondas

de rádio AM para ter um melhor ganho devido a nova modulação utilizada.

O primeiro ganho é a eficiência. O ADSL tradicional gasta 32Kbps de banda enquanto o

ADSL gasta apenas 4Kbps para sinalização, deixando mais banda para a transferência

efetiva de dados. Através de novos métodos de codificação, o ADSL2+ chega a até 24Mbps

de banda (contra 8Mbps do ADSL normal) de download e 1 Mbps de upload (o mesmo do

ADSL normal). O grupo de desenvolvedores do ADSL2+ considerou que, para o perfil de

tráfego típico dos usuários ADSL, a banda de 1Mpbs de upload era suficiente, assim todo o

ganho de banda foi passado para e velocidade de download. Como o ADSL2/2+ possui mais

banda, o efeito positivo é que, mantendo a mesma velocidade, o ADSL possui um alcance

maior. Assim, um operador de banda larga que forneça conexões de 4 Mbps, pode chegar a

até 3,5 Km de distância até seus usuários usando ADSL e 4Km em ADSL2/2+.


55

Outro recurso importante dos modens ADSL2/2+ são os recursos de autodiagnóstico: eles

podem medir as características de ruído, margem de ganho (SNR) e atenuação nos dois

lados da linha. Além disso, o ADSL2/2+ monitora esses parâmetros continuamente e geram

alarmes quando a qualidade da linha varia para patamares muitos próximos dos limites.

WiMAX

O padrão IEEE 802.16, completo em outubro de 2001 e publicado em 8 de abril de 2002,

especifica uma interface sem fio para redes metropolitanas (WMAN). Foi atribuído a este

padrão, o nome WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access/Interoperabilidade

Mundial para Acesso de Micro-ondas). O termo WiMAX foi cunhado por um grupo de

indústrias conhecido como WiMAX Forum cujo objetivo é promover a compatibilidade e inter-

operabilidade entre equipamentos baseados no padrão IEEE 802.16. Este padrão é similar

ao padrão Wi-Fi (IEEE 802.11), que já é bastante difundido, porém agrega conhecimentos e

recursos mais recentes, visando um melhor desempenho de comunicação.

O padrão WiMAX tem como objetivo estabelecer a parte final da infraestrutura de conexão de

banda larga (last mile) oferecendo conectividade para uso doméstico, empresarial e em

hotspots.

As redes WiMAX funcionam de maneira semelhante à das redes Bluetooth. As transmissões

de dados podem chegar aos 1Gbps a uma distância de até 50 Km (radial),com estudos

científicos para se chegar a 10Gbps. O funcionamento é parecido com o do Bluetooth e o Wi-

Fi (no ponto de vista de ser transmissão e recepção de ondas de rádio), usado para

comunicação entre pequenos dispositivos de uso pessoal, como PDAs, telefones celulares

(telemóveis) de nova geração, computadores portáteis, mas também é utilizado para a

comunicação de periféricos, como impressoras, scanners, etc. O WiMAX opera na faixa ISM

(Industrial, Scientific, Medical) centrada em 2,45 GHz, que era formalmente reservada para

alguns grupos de usuários profissionais. Nos Estados Unidos, a faixa ISM varia de 2400 a

2483,5 MHz. Na maioria da Europa, a mesma banda também está disponível. No Japão, a

faixa varia de 2400 a 2500 MHz.


56

Wimax no Brasil

Em parceria com universidades, instituições e governos, a Intel liderou testes de WiMAX no

Brasil, desde 2004, nas cidades de Brasília (DF), Ouro Preto (MG), Mangaratiba (RJ),

Parintins(AM) e, mais recentemente, Belo Horizonte (MG). Até o final deste ano, a empresa

promete começar a testar em São Paulo. Brasil Telecom, Vivo, Telefônica e várias outras

empresas já anunciaram, publicamente, planos de implementação do WiMAX no Brasil.

Podemos esperar que o mais breve possível vamos estar utilizando internet como se usa o

celular hoje, a tendência é melhorar ainda mais essa tecnologia.

Cable modem

Esta tecnologia, também conhecida por Cable Modem, utiliza as redes de transmissão de TV

por cabos convencionais (chamadas de CATV - Community Antenna Television) para

transmitir dados em velocidades que variam de 70 Kbps a 150 Mbps, fazendo uso da porção

de banda não utilizada pela TV a cabo. Pesquisas americanas mostraram que, entre 2004 e

2005, houve um aumento de 29% no número de usuários de Internet via cabo.

Utiliza uma topologia de rede compartilhada, onde todos os utilizadores compartilham a

mesma largura de banda.

Para este tipo de acesso à internet utiliza-se um cabo coaxial e um modem. O computador

do usuário deve estar equipado com placa de rede Ethernet. Nela, conecta-se um cabo par-

trançado (UTP). A outra extremidade deste cabo deve ser ligada ao modem. Ao modem,

também é conectado o cabo coaxial da TV, que servirá para conectar o usuário à Internet.

Outra forma de conexão é através de um conector USB, cujo modem de rede conecta-se ao

computador através de um cabo.

Há, atualmente, quatro normas aplicáveis à transmissão de dados via cabo:

DOCSIS 1.0/EuroDOCSIS 1.0



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A diferença entre DOCSIS/EuroDOCSIS prende-se com a forma como se utiliza o espectro

de frequências no cabo, estando a norma EuroDOCSIS mais vocacionada para o mercado

europeu. A norma DOCSIS foi, no entanto, a primeira a ser desenvolvida.

As normas DOCSIS 1.0 e 1.1 são atualmente as mais utilizadas. A norma DOCSIS 2.0 exige

alterações importantes nos equipamentos do ISP e como tal mostra mais resistência na sua

adaptação. A norma DOCSIS 3.0 exige também alterações nos equipamentos dos ISP's e

normalmente a troca de modems de clientes, para utilização da mesma.

Mais recentemente foi desenvolvida a norma PacketCable (e a correspondente

EuroPacketCable) que define a forma como se pode implementar telefone ao cabo.

Atualmente no Brasil, a NET Serviços utiliza a tecnologia no seu serviço NetFone, entre

outras empresas.

Também estão sendo desesenvolvidas novas normas para VideoOnDemand, Televisão

Interactiva e Televisão Digital.

No Brasil, as duas maiores companhias de TV a cabo NET e TVA disponibilizam o serviço.

Requer do usuário um modem apropriado. Em Portugal, todas as companhias de TV a cabo

disponibilizam internet por cabo: TVCabo, Cabovisão, Bragatel, TVTEL, Pluricanal. A maior

velocidade disponível em Portugal é de 60 Mbps e é oferecida pela TVTEL.

A Norma DOCSIS/EuroDOCSIS 3.0, permite aumentos consideráveis de até 150 mbps na

direção de downlink, sendo que também é possível o "bonding" de links, ou seja: A

possibilidade de unir vários modems em um mesmo local em vários circuitos em um único pc

ou roteador, fazendo com que todos juntos, tenham uma única velocidade maior em

balancing ou multilink.


58

UNIDADE 13

Tratamento de Erros

Objetivo: Aprender quais as técnicas utilizadas para o tratamento de erro em transmissão de dados por uma rede de telecomunicação.

Introdução

Em matemática, ciência da computação e telecomunicações detecção e correção de erros é

um assunto de grande importância e relevância na manutenção da integridade dos dados em

canais com ruído ou em sistemas de armazenamento não imunes a falhas.

Há duas formas de implementar um sistema de correção de erros:

Pedido Automático de Repetição ou ARQ (Automatic repeat request): o transmissor

envia os dados e um código de detecção de erros, que permite que o receptor detecte

a existência de erros. Se não encontrar erros, envia uma mensagem (um ACK, ou

seja, aviso de recepção) ao emissor. Se o emissor não receber o ACK, então é porque

a mensagem continha erros e é automaticamente re-transmitida.

Correção Adiantada de Erros ou FEC (Forward error correction): O emissor codifica os

dados com um código de correção de erros e envia a mensagem. O receptor

decodifica a mensagem que recebe para a forma "mais provável", ou seja, os códigos

são implementados de forma a que a quantidade fosse necessária uma quantidade de

ruído "improvável" para que a mensagem chegasse errada ao receptor.

Estratégias de detecção de erros

Existem diversas estratégias para se realizar a detecção de erros de transmissão. Todos os

códigos de detecção de erros (incluindo detecção e correção) transmitem mais informação


59

do que a mensagem original. Na maioria dos esquemas, para além da mensagem, são

transmitidos dados de "confirmação" - dados extra (também conhecidos como dados

redundantes) que servem para a detecção de erros.

Repetição

Existem algumas variantes desta estratégia, mas basicamente consiste em enviar a

repetição da informação. Por exemplo, se fosse pretendido enviar a mensagem "olá", seria

enviada "olá olá olá". Se fosse recebida a mensagem "olá olá olb", como uma das repetições

não coincidia, sabia-se que tinha havido um erro.

Este esquema é pouco eficiente (transmite 3 vezes os mesmos dados) e pode ser

problemático em situações em que o erro ocorre no mesmo sítio - no nosso exemplo "olb olb

olb". Neste caso, a mensagem "olb" era detectada como correta.

Paridade

As mensagens são partidas em vários blocos de bits (uns e zeros numa transmissão digital).

O número de ocorrências do "1" é contado. Depois é ativado um bit de paridade - 1 se o

número de "1" for par e 0 se o número de "1" for impar. Quando a mensagem chega, é

testado o bit de paridade para verificar está de acordo com o número de "1" da mensagem.

Este esquema tem o problema de falhar quando o número de erros na transmissão é impar.

Por exemplo:

Mensagem enviada: 10010100 - 3 ocorrências de 1 - 3 é impar - bit de paridade = 1

Mensagem recebida: 10010111 - 5 ocorrências de 1 - 5 é impar - bit de paridade = 1

Resultado: a mensagem recebida está errada e é detectada como correta.


60

Redundância cíclica (CRC)

Uma forma mais complexa de detecção e correção de erros é a utilização de propriedades

matemáticas da mensagem a ser transmitida.

Este método considera cada bloco de dados da mensagem como um coeficiente polinomial,

dividindo-o depois por outro polinômio predeterminado. Os coeficientes resultantes da divisão

são enviados pelo emissor como dados redundantes, para detecção de erros no receptor. No

receptor, são novamente calculados os mesmos coeficientes e comparados com os que

foram enviados pelo emissor. Se não forem coincidentes, indica que houve um erro na

transmissão.

Checksum

O checksum de uma mensagem é uma soma aritmética de certos componentes da

mensagem - por exemplo, a soma de todos os bytes que a compõem. Esta soma é enviada

pelo emissor e recalculada no receptor, para ser comparada com a soma enviada. Se não

forem coincidentes, indica que houve um erro na transmissão.

Correção de erros

Os métodos descritos acima são suficientes para determinar se houve ou não um erro na

transmissão de uma mensagem. Mas nas maiorias das vezes isto não é suficiente. As

mensagens têm que ser recebidas sem erros e o mero conhecimento de que existiu um erro

não chega.

Haveria uma grande vantagem se o receptor pudesse determinar qual foi o erro e corrigi-lo.

Isto é possível.

Vejamos o seguinte exemplo:

"Se faltarm algmas letrs consguims entndr a mensgm".

Este conceito pode ser aplicado à correção de erros nas transmissões digitais.


61

UNIDADE 14

Multimídia na Internet

Objetivo: Aprender como é realizada a veiculação de informações multimídia na Internet

Introdução

O desenvolvimento de soluções de comunicação multimídia em tempo real na Internet,

impulsionado sobremaneira pela evolução das tecnologias e ampliação da capacidade de

seus backbones, resultou em novas possibilidades de utilização de sua infraestrutura de

comunicação. Aplicações antes limitadas pelos seus altos custos operacionais apresentam-

se agora como novas oportunidades de negócio e utilização dos recursos dessa rede. Nesse

contexto, as soluções tradicionalmente desenvolvidas para conferências multimídia e

trabalhos colaborativos, por exemplo, migraram de enlaces dedicados entre os participantes

da comunicação, para uma rede de acesso público e de menor custo operacional. Verifica-se

assim que a infraestrutura Internet encontra-se num novo estágio de maturação, onde a

integração de mídias de voz, vídeo e dados fundamenta novos serviços de comunicação aos

seus usuários.

Diversos padrões de comunicação em tempo real foram desenvolvidos, a fim de adaptar o

paradigma original da Internet, destinado apenas a garantir a entrega de informações livre de

erros, a esse novo cenário de comunicação. Os novos requisitos operacionais necessários

às aplicações multimídia, com comunicação em tempo real, englobam outras variáveis de

rede, onde o tempo, não mais a confiabilidade, passa a ser o elemento mais importante.

Tecnologias de codificação e armazenamento de conteúdo multimídia digital também foram

desenvolvidas e aperfeiçoadas, dando suporte a aplicações de diversos escopos de

execução não necessariamente ligadas às comunicações em tempo real.


62

Tecnologias de comunicação multimídia em tempo real

Inúmeras tecnologias destinadas a permitir a execução de aplicações de comunicação em

tempo real foram desenvolvidas, proporcionando assim ferramentas inovadoras para áreas

do conhecimento humano que fazem uso de recursos de comunicação multimídia. Para

tanto, diversos aspectos da comunicação em rede tiveram de ser aperfeiçoados, visando,

sobretudo, à execução eficiente dessas aplicações sobre backbones Internet. As subseções

seguintes abordam algumas dessas soluções, todas são padrões oficiais (e gratuitas),

destinadas a tratar aspectos cruciais das comunicações em tempo real. Essas soluções, de

uma maneira geral, compreendem o arcabouço básico das comunicações multimídia sobre

IP.

Arquiteturas de comunicação multimídia

Para permitir a criação, encerramento e controle de conferências multimídia, como

videoconferência, audioconferência ou mesmo uma simples transmissão de dados de vídeo

de uma parte a outra, em tempo real, padrões de comunicação foram desenvolvidos.

Iniciando o processo de desenvolvimento de padrões abertos, o grupo de estudos 16 do ITU-

T (International Telecommunication Union – Telecommunication Section), em 1996,

especificou o padrão H.323. Esse padrão estabelece uma arquitetura de comunicação

destinada ao controle de conferências de voz, vídeo e dados sobre redes TCP/IP. O H.323

se tornou largamente utilizado, uma vez que, a época da especificação de sua segunda

versão, em 1998, não havia qualquer padrão aberto e aceito pelo mercado capaz de atender

às aplicações multimídia. Embora as transmissões multimídia em tempo real, por multicast, já

estivessem sendo realizadas no Mbone há algum tempo, não havia ainda qualquer padrão

aberto para controle de conferências multimídia.

Num período equivalente a maturação do H.323, o IETF (Internet Engineering Task Force)

iniciou o desenvolvimento de uma arquitetura de comunicação mais flexível e poderosa que o

H.323. Alicerçada sobre o protocolo SIP (Session Initiation Protocol), a arquitetura SIP, como


63

ficou conhecida, teve logo potencial reconhecido, uma vez que supria todos os pontos fracos

da arquitetura H.323, como a demora no estabelecimento de conexão (canais H.225 e

H.245) e a complexidade de operação.

As soluções de voz sobre IP sendo desenvolvidas estão utilizando o protocolo SIP para

controle das chamadas, utilizando gateways SIP/H.323 quando necessário. Da mesma

forma, as soluções voltadas a outros escopos de operação, como videoconferência, estão

adotando a arquitetura SIP como padrão de sinalização.

Outras arquiteturas de comunicação estão disponíveis, atendendo outros ambientes de

operação. O MGCP (Media Gateway Control Protocol), por exemplo, destinado a serviços de

voz sobre IP, pretende ser utilizado por operadoras de telecomunicações que desejem ter um

maior controle na prestação desse serviço, garantindo também maior escalabilidade de

operação.

Transmissão de mídias digitais

A transmissão de dados isócronos (tempo real) deve atender a uma série de requisitos,

necessários ao processamento correto das informações enviadas. Entre esses requisitos

está a necessidade de largura de banda mínima de transmissão e a garantia de atrasos

constantes e limitados. Dependendo do tipo de codificação de mídia utilizada, a manutenção

de perdas reduzidas é também desejada.

Devido à natureza da pilha de protocolos TCP/IP, voltada à transmissão de dados pelo

paradigma do “melhor esforço”, sem qualquer cumprimento a requisitos de tempo, novos

protocolos tiveram de ser desenvolvidos para o atendimento das necessidades operacionais

de dados isócronos. Um desses protocolos, o RTP (Real Time Protocol), constitui-se hoje na

base das transmissões multimídias em tempo real na Internet, sendo o padrão adotado em

praticamente todas as soluções multimídia baseadas em IP. Trazendo informações de

número de sequência e marcas de tempo, necessárias às comunicações previamente

mencionadas, além de não realizar qualquer mecanismo de retransmissão de informações


64

perdidas, o RTP oferece um serviço não encontrado em protocolos de transporte da Internet,

como o UDP (User Datagram Protocol), o TCP (Transport Control Protocol) e o SCTP

(Stream Control Transmission Protocol).

Para realizar a transmissão de determinada mídia analógica, como áudio ou vídeo, essa

deve ser “capturada”, digitalizada e codificada seguindo determinado padrão. Na recepção

dos dados isócronos, o processo de decodificação, recuperação e reprodução da informação

original é adotado. Os programas de codificação e decodificação, também chamados de

codecs (enCOder - DECoder), definem o formato em que as informações de áudio e vídeo

serão codificadas e, opcionalmente, comprimidas para transmissão na rede.

Um codec de áudio codifica o sinal de áudio proveniente do microfone do terminal

transmissor e decodifica o áudio recebido, que é então enviado para as saídas de som. Já

um codec de vídeo codifica o sinal de vídeo proveniente de uma entrada (câmera, por

exemplo) no transmissor e decodifica-o na recepção, enviando-o ao display de vídeo. A

qualidade de cada codec, medido na reprodução da mídia original, varia usualmente de

acordo com o tipo de codificação e compressão utilizadas e a taxa de transmissão

empregada, independente das condições atuais de processamento da rede.

Uma medida muito utilizada para a qualidade dos codecs é o MOS (Mean Opinion Score).

Esse valor é calculado por feedback de usuários dos codecs sendo avaliados, com

pontuação variando de 1 a 5. Um valor entre 4 e 5 é considerado como “alta qualidade”,

enquanto entre 3.5 e 4 é equivalente a “qualidade telefônica”, para codecs de áudio. Valores

abaixo desse limite devem ser considerados com restrição antes de sua utilização. A figura 1

apresentada valores para alguns codecs de áudio comumente utilizados. Deve-se notar que

a qualidade do codec empregado está diretamente relacionada à taxa de transmissão

adotada.


65

Técnicas de qualidade de serviço

O roteamento padrão da Internet não contempla, na prática, qualquer priorização de dados, o

que acarreta em não distinção entre pacotes com informações sensíveis ao atraso e pacotes

sem esse requisito. Para as aplicações de comunicação em tempo real, a falta de

mecanismos de priorização pode acarretar em variações do atraso de chegada de pacotes,

conhecido como jitter, tendo essa característica efeito degradante na qualidade dessas

comunicações: o jitter é originado por atrasos variáveis em elementos da rede, usualmente

produzidos em filas de processamento de pacotes em roteadores.

O desenvolvimento do protocolo IP (Internet Protocol) levou em consideração a necessidade

de utilização de mecanismos de priorização de pacotes. No cabeçalho dos datagramas IP,

há oito bits (TOS – Type of Service) que estão reservados para esse fim. Contudo, o próprio

desenvolvimento da infraestrutura Internet não contemplou a adoção efetiva de técnicas de

priorização de tráfego: a baixa qualidade inicial dos backbones não permitia o surgimento de

demanda por aplicações em tempo real.

Técnicas de priorização de tráfego, como as baseadas em Intserv e Diffserv, foram

desenvolvidas para melhorar a eficiência de novas aplicações, como as de comunicação em

tempo real. A redução de atrasos e jitter são alguns dos objetivos dessas técnicas. Pretende-

se, num estágio onde a adoção de técnicas de QoS seja mais comuns, que aplicações de

comunicação multimídia em tempo real possam ser utilizadas com maior eficiência na

Internet, mesmo que trafeguem por muitos enlaces heterogêneos.


66

UNIDADE 15

Gerenciamento da Rede

Objetivo: Aprender como é feito o Gerenciamento de uma Rede de Computadores

Introdução

O protocolo Protocolo Simples de Gerência de Rede (em inglês Simple Network

Management Protocol, SNMP) é um protocolo de gerência típica de redes TCP/IP, da

camada de aplicação, que facilita o intercâmbio de informação entre os dispositivos de rede,

como placas e comutadores (em inglês: switches). O SNMP possibilita aos administradores

de rede gerenciar o desempenho da rede, encontrar e resolver seus eventuais problemas, e

fornecer informações para o planejamento de sua expansão, dentre outras.

O software de gerência de redes não segue o modelo cliente-servidor convencional, pois

para as operações Leitura e Atribuição, a estação de gerenciamento se comporta como

cliente e o dispositivo de rede a ser analisado ou monitorado se comporta como servidor,

enquanto que na operação TRAP ocorre o oposto, pois no envio de alarmes é o dispositivo

gerenciado que toma iniciativa da comunicação. Por conta disso, os sistemas de gerência de

redes evitam os termos 'cliente' e 'servidor' e optam por usar "gerente" para a aplicação que

roda na estação de gerenciamento e "agente" para a aplicação que roda no dispositivo de

rede.

Gerência de Redes

O aplicativo de gerenciamento da rede é a entidade responsável pelo monitoramento e

controle dos sistemas de hardware e software que compõem a rede, e o seu trabalho

consiste em detectar e corrigir problemas que causem ineficiência (ou impossibilidade) na

comunicação e eliminar as condições que poderão levar a que o problema volte a surgir.


67

A gerência de uma rede pode não ser simples, dada sua heterogeneidade em termos de

hardware e software, e de componentes da rede, por vezes incompatíveis. As falhas

intermitentes, se não forem detectadas, podem afetar o desempenho da rede. Um software

de gerência de redes permite ao gestor monitorar e controlar os componentes da sua rede.

Componentes Básicos do SNMP

Uma rede gerenciada pelo protocolo SNMP é formada por três componentes chaves:

Dispositivos Gerenciados

Agentes

Sistemas de Gerenciamento de Redes (NMS - Network-Management Systems)

Um Dispositivo Gerenciado é um nó de rede que possui um agente SNMP instalado e se

encontra em uma rede gerenciada. Estes dispositivos coletam e armazenam informações de

gerenciamento e mantém estas informações disponíveis para sistemas NMS através do

protocolo SNMP. Dispositivos gerenciados, também às vezes denominados de dispositivos

de rede, podem ser roteadores, servidores de acesso, impressoras, computadores,

servidores de rede, switches, dispositivos de armazenamento, dentre outros.

Um Agente é um módulo de software de gerenciamento de rede que fica armazenado em um

Dispositivo Gerenciado. Um agente tem o conhecimento das informações de gerenciamento

locais e traduz estas informações para um formato compatível com o protocolo SNMP.

Um sistema NMS é responsável pelas aplicações que monitoram e controlam os Dispositivos

Gerenciados. Normalmente é instalado em um (ou mais de um) servidor de rede dedicado a

estas operações de gerenciamento, que recebe informações (pacotes SNMP) de todos os

dispositivos gerenciados daquela rede.


68

Arquitetura

A arquitetura de funcionamento do SNMP consiste de:

Agentes Mestres;

Subagentes;

Estações de Gerenciamento.

Agentes Mestres

Os Agentes Mestres em uma rede gerenciada é, na verdade, um software sendo executado

em um dispositivo com suporte a SNMP, por exemplo, um roteador, que interage com uma

estação de gerenciamento. É o equivalente a um servidor, na comunicação cliente/servidor,

ou a um daemon, sob o ponto de vista de sistemas operacionais. Os subagentes são os

responsáveis por passarem informações específicas para o Masters Agent.

Subagentes

Os subagentes são pequenos programas em execução no dispositivo com suporte a SNMP,

responsáveis pelo monitoramento de recursos específicos naquele dispositivo, como por

exemplo, o status de um link ethernet em um roteador, ou a quantidade de espaço livre em

um disco de um servidor. Algumas características dos softwares subagentes são:

Coletar informações de objetos gerenciados

Configurar parâmetros destes objetos gerenciados

Responder a solicitações do software de gerência da rede

Gerar alarmes ou traps em determinadas situações


69

Estações de Gerenciamento

A Estação de Gerenciamento é o componente final da arquitetura de uma solução SNMP.

Funciona como um cliente em uma comunicação cliente/servidor. Realiza requisições de

informações aos dispositivos gerenciados, que podem ser temporárias ou através de

comandos a qualquer tempo. E ainda é o responsável por receber alarmes gerados pelos

agentes e gerar saídas para estes alarmes, tais como, alterar o valor de um determinado

parâmetro gerenciado no equipamento, enviar mensagem para o celular do administrador da

rede, dentre outras.

SNMPv2 e SNMPv3

A versão 2 do SNMP é uma evolução do protocolo inicial. O SNMPv2 oferece uma boa

quantidade de melhoramentos em relação ao SNMPv1, incluindo operações adicionais do

protocolo, melhoria na performance, segurança, confidencialidade e comunicações Gerente-

para-Gerente. A padronização de outra versão do SNMP - o SNMPv3 ainda está em

desenvolvimento, definido nos RFC 3411 -RFC 3418.

Na prática, as implementações do SNMP oferecem suporte para as múltiplas versões (RFC

3584), tipicamente SNMPv1, SNMPv2c e SNMPv3.


70

UNIDADE 16

Qualidade de Serviço

Objetivo: Aprender o conceito de Qualidade de Serviço e quais as estratégias utilizadas para alcançar os níveis de qualidade planejados.

Introdução

Qualidade de serviço (QoS) é algo difícil de definir. Em geral, assume significados diferentes

para pessoas distintas. Para a ISO, QoS é definida como o efeito coletivo do desempenho de

um serviço, o qual determina o grau de satisfação de um usuário do serviço. Essa definição é

bastante genérica e deve ser melhor definida para o problema específico que se deseja

tratar.

No caso de aplicações multimídia alguns parâmetros de QoS podem possuir um componente

subjetivo, já que a qualidade de áudio e vídeo está relacionada com a percepção dos

usuários, que é uma medida variável. Em um sistema multimídia distribuído a qualidade de

serviço pode ser definida a representação do conjunto de características qualitativas e

quantitativas de um sistema multimídia distribuído, necessário para alcançar a funcionalidade

de uma aplicação.

Em redes de computadores, QoS é utilizado para definir tanto o desempenho de uma rede

relativa às necessidades das aplicações, quanto ao conjunto de tecnologias que possibilitam

às redes oferecer garantias de desempenho. Em um ambiente compartilhado de rede, QoS

necessariamente está relacionada à reserva de recursos.

A necessidade da introdução de mecanismos para garantias de qualidade de serviço em

redes de alto desempenho, como a Internet2, é um debate caloroso. Uma opinião é que com

as novas tecnologias (fibras óticas e WDM) a largura de banda se tornará tão abundante e

barata que QoS será obtido automaticamente. Outra opinião diz que largura de banda não


71

elimina a necessidade de QoS. Não importa quanta banda houver, novas aplicações serão

inventadas para consumi-la. Logo, serão necessários mecanismos para prover QoS.

Com certeza as novas aplicações terão um grande impacto no congestionamento das redes

de alta velocidade. Existe um relacionamento recíproco importante entre aplicações, cuja

existência e popularidade motivam melhorias na rede, e a rede em si, cujos avanços

permitem e inspiram novas aplicações. Mesmo que seja impossível prever exatamente quais

aplicações podem evoluir no futuro, é seguro assumir que redes sempre mais rápidas irão

estimular o desenvolvimento de aplicações com altas demandas.

QoS na Internet

Atualmente existe uma grande demanda por QoS na Internet, tanto por parte dos usuários

quanto dos provedores de serviços. Os usuários estão solicitando a definição de níveis

consistentes de QoS que eles gostariam de poder usufruir, para permitir a utilização de

aplicações como videoconferência e voz sobre IP. Por outro lado, provedores estão

desejando atender a essas necessidades dos usuários, e para isso precisam de mecanismos

capazes de implementar uma certa diferenciação de serviços. Mas, para isso é necessário

romper a barreira do modelo de serviços utilizado atualmente na Internet.

O Modelo de Melhor Esforço (Best-Effort)

A Internet atual utiliza um modelo de serviço de melhor esforço, que significa que todos os

usuários e aplicações têm o mesmo tratamento nos roteadores no caminho entre origem e

destino dos pacotes. Em situações de congestionamento, roteadores guardam pacotes em

filas na ordem estrita de chegada (FIFO). Quando a capacidade da fila transborda, os

pacotes são simplesmente descartados.


72

Esse modelo apresenta uma grande simplicidade e robustez, que foi o motivo do sucesso da

Internet. No entanto, não permite o desenvolvimento de aplicações avançadas e a

diferenciação de serviços entre usuários.

Parâmetros de QoS

Disponibilizar QoS basicamente significa proporcionar garantias de transmissão para certos

fluxos de dados. A garantia de transmissão pode ser expressa como a combinação de alguns

dos seguintes parâmetros [Fer98]:

Atraso: É o tempo necessário par um pacote ser passado do emissor, através da rede,

até o receptor. Quanto maior o atraso, maiores são os problemas causados para o

bom funcionamento dos protocolos de transporte, como o TCP. Algumas aplicações

exigem o cumprimento de níveis máximos de retardo para funcionar adequadamente

(vídeo e áudio, por exemplo).

Variação do atraso (jitter): É a variação no atraso fim a fim. Mesmo com níveis de

retardo dentro dos limites aceitáveis, variações acentuadas do retardo podem ter

efeitos negativos na qualidade do serviço oferecido a algumas aplicações.

Largura de banda: É a taxa de transmissão de dados máxima que pode ser

sustentada entre dois pontos finais. Além dos limites físicos (tecnologia utilizada) a

largura de banda é limitada também pela quantidade de fluxos que compartilham a

utilização de determinados componentes da rede.

Confiabilidade: Como uma propriedade dos sistemas de transmissão, pode ser vista

como a taxa de erros do meio físico. Na Internet, no entanto, protocolos como o TCP

consideram que menos de 1% das perdas de pacotes tem causas físicas. O principal

componente para expressar a confiabilidade, é então o roteamento, que pode atrasar

os pacotes, alterar a sua ordem ou mesmo descartá-los quando as filas estão cheias.


73

Um serviço com qualidade pode ser visto como aquele que provê baixo atraso e variação do

atraso, grande quantidade de banda e muita confiabilidade. Quando se refere a QoS na

Internet, no entanto, a questão diz respeito à diferenciação e uma ou mais dessas quatro

métricas básicas de qualidade para uma determinada categoria de tráfego. O serviço

oferecido pela Internet é justo para com todos os usuários, mas o que se quer, na realidade,

é introduzir uma boa dose de injustiça, a fim de beneficiar usuários ou aplicações que

desejam ou podem pagar por serviços de melhor qualidade.


74

UNIDADE 17

Serviços Integrados

Objetivo: Conhecer o funcionamento de uma Rede Multimídia com Serviços Integrados.

Introdução

A arquitetura de serviços integrados (Intserv) propõe um conjunto de extensões ao tradicional

modelo de melhor esforço das inter-redes IP com o objetivo de oferecer qualidade de serviço

(QoS) fim a fim para as aplicações, tanto através da comunicação um para um (“unicast”)

como da comunicação multiponto (“multicast”). Em adição ao serviço de melhor esforço, o

modelo sugere mais duas classes de serviços:

Garantido – Para aplicações que necessitam de limites de retardos fixos.

Carga controlada – Para aplicações que requerem serviços semelhantes aos oferecidos

pela classe de melhor esforço em condições de tráfego sem congestionamento.

A filosofia deste modelo é baseada em fluxos e supõe que seja necessário que os roteadores

reservem recursos de modo a fornecer alguma garantia de QoS para os fluxos dos usuários.

As reservas de recursos são feitas de acordo com as requisições dos receptores. Um fluxo

de dados identifica um conjunto de pacotes que receberá tratamento especial. Esses fluxos

são definidos por sessão, as quais, por sua vez, são identificadas por uma especificação

genérica, contendo o endereço IP, o protocolo de transporte utilizado e o número da porta do

destino, juntamente com uma lista de emissores para aquela sessão. Cada emissor é

identificado pelo seu endereço IP e o número da porta, enquanto o protocolo de transporte

que ele utiliza deve ser o mesmo definido na identificação da sessão.

A arquitetura supõe também que, para realizar essas reservas, algum mecanismo explícito

de sinalização que leve as informações aos roteadores seja utilizado. O protocolo mais

conhecido para este propósito, apesar da arquitetura poder acomodar outros, é o RSVP


75

(“Resource Reservation Protocol”), o qual é independente da arquitetura Intserv. O RSVP é

um protocolo de sinalização, que pode transportar informações Intserv, enquanto a

arquitetura de serviços integrados define os modelos para expressar tipos de serviços,

quantificar as necessidades de recursos, e determinar a disponibilidade dos recursos

requisitados nos elementos relevantes da rede (controle de admissão).

O RSVP, como dito anteriormente, é um protocolo de sinalização que as aplicações podem

utilizar para requisitar recursos da rede. A abordagem do protocolo é baseada no receptor,

de modo que são os receptores que escolhem o nível de recursos a serem reservados.

A rede responde explicitamente, admitindo ou rejeitando essas requisições. As aplicações

que possuem necessidades quantificadas de recursos podem expressar tais necessidades

através de parâmetros, como definido nas especificações dos respectivos serviços

oferecidos pela arquitetura Intserv.

No processo de sinalização, o emissor envia uma mensagem PATH para um ou mais

potenciais receptores, especificando as características do tráfego. Após receber a

mensagem, os receptores interessados respondem com outra mensagem, requisitando os

recursos desejados. Cada nó intermediário ao longo do caminho pode rejeitar ou aceitar a

requisição. Se a requisição for rejeitada, o roteador irá enviar uma mensagem de erro, para o

receptor e o processo de sinalização é finalizado. Se a requisição é aceita, a largura de

banda e espaço em buffer necessários são alocados para o fluxo e as informações

relacionadas ao fluxo são instaladas no roteador.

A arquitetura de serviços integrados/RSVP representa uma mudança fundamental na modelo

da Internet, o qual é baseado na premissa de que todas as informações de estado

relacionadas ao fluxo devem ficar nas extremidades, nos sistemas dos usuários finais. No

entanto, a arquitetura de serviços integrados/RSVP é considerada excessivamente complexa

e pouco escalável. Os principais problemas existentes com ela são a quantidade de

informações de estado em cada roteador, que cresce proporcionalmente ao número de

fluxos e a carga excessiva sobre os roteadores.


76

UNIDADE 18

Serviços Diferenciados

Objetivo: Aprender como é o funcionamento de uma Rede Multimídia com Serviços Diferenciados.

Introdução

Em função dos problemas existentes com a arquitetura de serviços integrados/RSVP,

principalmente no que diz respeito à escalabilidade e à complexidade de implementação,

outra proposta ganhou força, a arquitetura de serviços diferenciados. Em contraste com a

orientação por fluxos do RSVP, as redes de serviços diferenciados (diffserv) foram

projetadas para oferecer classes de serviços agregados, onde os fluxos individuais são

agrupados e tratados pela rede de acordo com a classe de serviços em que se encontram.

Para poder identificar a classe de um pacote, as redes diffserv utilizam o campo chamado

DiffServ (DS), conhecido anteriormente como tipo de serviço (ToS-“Type of Service”), e

situado dentro do cabeçalho dos pacotes IP. Desta forma, um novo tráfego que chega a uma

rede diffserv é primeiro classificado, em seguida passa por um tipo de “filtro de admissão”,

com o intuito de moldá-lo de acordo com a política de controle associada com aquela

classificação. Este fluxo de tráfego é então atribuído a um comportamento agregado

específico, através da (re) marcação apropriada do campo DS. A partir disso, em cada

roteador diffserv intermediário os pacotes são sujeitos a um tratamento específico, chamado

comportamento agregado por nó (PHB-“Per Hop Behavior”), o qual dependerá do valor do

campo DS dos pacotes.

Para um consumidor poder usufruir dos serviços diferenciados, a ideia é que ele deve definir

um contrato com o seu provedor de serviços Internet (ISP), chamado de acordo do nível de

serviço (ou “SLA- Service Level Agreement”).


77

Os SLA’s especificam basicamente as classes de serviço suportadas e a quantidade de

tráfego permitida por classe. Além disso, os SLA’s podem ser estáticos ou dinâmicos.

Os estáticos são negociados de forma regular (por exemplo, mensal, anual), enquanto os

dinâmicos devem usar um protocolo de sinalização (por exemplo, RSVP) para requisitar os

serviços sob demanda. Definido o SLA entre o consumidor e o ISP, os pacotes oriundos da

rede do consumidor devem vir com o campo DS marcado de acordo com a classe desejada,

podendo esta marcação ser feita tanto pela aplicação do consumidor como pelo roteador de

borda da rede. Ao ingressar na rede de serviços diferenciados os pacotes, como dito antes,

são classificados, policiados e possivelmente moldados de acordo com o SLA. Quando um

pacote passa de um domínio para outro, seu campo DS pode ser remarcado dependendo do

que foi determinado pelo SLA entre os domínios.

A arquitetura de serviços diferenciados é significativamente diferente da de serviços

integrados. Primeiro, porque existe um número limitado de classes de serviço, indicadas pelo

campo DS. Como os serviços são alocados de acordo com as classes, a quantidade de

informações de estado é proporcional ao número de classes ao invés do número de fluxos,

fazendo com que a arquitetura de serviços diferenciados seja mais escalável. Segundo

porque nela a classificação, a marcação, o policiamento e a moldagem são tarefas

necessárias apenas nos elementos de borda das redes, tornando a arquitetura mais simples

e fácil de desenvolver.

No entanto, apesar de mais escalável em função de sua reduzida complexidade, a

arquitetura de serviços diferenciados também possui alguns problemas, os quais são

atribuídos justamente ao excesso de simplicidade desta. Entre as principais críticas à

arquitetura diffserv, pode-se destacar: a dificuldade de uma rede ficar sabendo das políticas

de ingresso da rede vizinha quando o tráfego precisa ser passado por esta última, a

dificuldade dos elementos de borda em aplicar técnicas de controle de admissão sem

informações suficientes e atualizadas sobre a utilização dos recursos no seu respectivo

domínio e a dificuldade de redes diffserv em atender as características heterogêneas dos

grupos multiponto, entre outras.


78

UNIDADE 19

Tecnologia ATM

Objetivo: Compreender a estrutura de uma rede ATM e como ela é utilizada nas atuais redes de comunicação.

Introdução

A tecnologia ATM (sigla para Asynchronous Transfer Mode, Modo de Transferência

Assincrono) foi desenvolvida para aprimorar o desenvolvimento das redes de comunicação.

Uma questão importante no setor de Redes de Comunicação é o surgimento de um grande

número de serviços emergentes com diferentes necessidades e características a serem

atendidas.

No atual estágio de utilização das redes de comunicação, tanto de telefonia, computadores e

televisão, os usuários requisitam cada vez mais um número maior de serviços. Dentre estes

serviços que surgiram nos últimos anos, o mais importante, ou melhor, o que necessitará de

maiores cuidados, é a utilização da Televisão de Alta Definição, e além deste, ainda

precisam de um tratamento especial os seguintes serviços: vídeo conferência, transferência

de dados com alta performance, multimídia, videofone (telefone com voz e vídeo), biblioteca

de vídeos, educação à distância, vídeo sob demanda (distribuição de filmes) e telemedicina.

Esta ampla gama de serviços necessitará de uma rede de comunicação que seja ao mesmo

tempo universal e que possua uma flexibilidade suficiente para suportar esta demanda.

Dois outros fatores estão relacionados ao desenvolvimento da tecnologia ATM:

Rápida evolução das tecnologias de semicondutores e componentes ópticos;

Evolução das ideias de concepção de sistemas de comunicação que transfere para a

borda da rede as funções complexas de transporte da informação, como, por exemplo,

a definição de rotas de transporte.


79

Assim sendo, tanto a necessidade de flexibilidade nas redes de comunicações, como o

progresso tecnológico e conceitual de sistemas, levaram ao desenvolvimento das bases da

tecnologia ATM.

Com o passar dos anos, diante do surgimento de novas tecnologias de alta performance em

redes (com destaque para Fast Ethernet de 100 Mbps e Gigabit Ethernet de 1000 Mbps) e o

uso cada vez maior de aplicações que utilizam o Protocolo IP, a visão geral da tecnologia

ATM passou por várias fases.

Nos últimos anos a visão dos técnicos e engenheiros em relação à tecnologia ATM foi

modificada. ATM era visto como uma rede de comunicação para empresas de telefonia, que

agora passa a fazer parte do planejamento de redes de comunicação para todos os tipos de

telecomunicações. Muitos pensavam que a tecnologia Gigabit Ethernet substituiria às redes

ATM, mas o que acontece na prática atualmente é a junção destas duas tecnologias para a

implantação de redes de comunicação, com cada uma operando em uma determinada parte

da rede: Gigabit Ethernet atuando nas redes Locais e ATM nas redes de Interconexão:

Figura 19.1: Rede de Comunicação utilizando ATM e Gigabit Ethernet


80

Conceitos Gerais ATM

A tecnologia ATM introduziu novos conceitos no tratamento da informação transmitida,

diferentes daqueles utilizados em redes Ethernet. Neste capítulo serão abordadas as

seguintes características: Célula, Endereçamento e Circuitos Virtuais.

Célula

De acordo com o modelo de referência Open Systems Interconnection – OSI para

interconexão de sistemas abertos de redes, na camada de rede (3) as Unidades de

Informação - UI são chamadas “pacotes” (packets) e na camada de enlace (2) de “quadros”

(frames). Como exemplos, podemos citar quadros Ethernet, Token Ring e Frame Relay e

pacotes IP e IPX.

Normalmente existe uma relação 1:1 entre eles, ou seja, um pacote IP normalmente é

transportado por um quadro Ethernet, por exemplo. Falando de uma maneira geral, as UI que

circulam pelas redes possuem duas características básicas:

1. Tamanho variável para adaptar eficientemente a quantidade de dados a ser

transmitida;

2. Tamanho máximo muito grande, tipicamente maior que 1k.

A principal dificuldade em tratar pacotes e quadros está no fato do tamanho ser variável. A

ideia de trabalhar com UI de tamanhos fixos, chamadas de “células” é atraente, pois os

equipamentos usados para juntar ou compartilhar fluxos de informação, chamados

multiplexadores, possuem uma eletrônica capaz de manipular células com facilidade e

rapidez.

Sendo assim, a questão está em definir o tamanho desta célula, e este foi um dos principais

temas de discussão na década de 1980. Cada célula deve conter duas partes: um cabeçalho

que caracterize: origem, destino e demais parâmetros relevantes, e uma segunda parte

contendo os dados propriamente ditos. Para o usuário da rede este cabeçalho pode ser


81

considerado um overhead e deve ser minimizado. Pensando em quadros Ethernet, foi

sugerido um tamanho de 1500 bytes para o transporte de dados. Células deste tamanho

levariam cerca de 12ms para percorrer uma rede de 1Mb/s. No caso do transporte de dados,

estes valores são aceitáveis, porém se a informação fosse áudio, ficaria inviabilizada a sua

compreensão da comunicação entre os usuários participantes.

A estratégia passa a ser a adoção de células de tamanho reduzido, que dentre outras

vantagens, evitaria o típico eco encontrado em transmissões de telefonia. Foram sugeridos

dois tamanhos: na Europa foi proposto 4+32 bytes de cabeçalho e dados respectivamente,

enquanto os EUA porpos 5+64 bytes.

Curiosamente e sem uma explicação tecnicamente razoável, foi escolhido um tamanho

intermediário: 5+48 bytes, o que nos leva à famosa célula de 53 bytes, número primo e sem

nenhuma relação com a estrutura de registros das CPUs, que foi definida em 1988.

Endereçamento

A estrutura para realizar o endereçamento de Switchs Fim-a-Fim foi definia pelo Forum ATM

foi modelado posteriormente à definição feita pela OSI Network Service Access Point –

NSAP e especificado pela norma ISO-8348.

Existem 3 formatos de endereçamento ATM: DCC (Data Country code), E.164 (Specific

Integrated Service Digital Network Number) e ICD (Internetional Code Designator). Estes

formatos são constituídos por 20 bytes que são divididos em duas seções: Prefixo de Rede

com 13 bytes e End System Part – ESI com 7 bytes.

Circuitos Virtuais

A palavra circuito é utilizada em eletrônica para representar caminhos contínuos por onde

circulam diferentes correntes elétricas entre os diversos componentes. Circuitos Virtuais


82

(Virtual Circuits – VC) no contexto de redes significa caminhos contínuos onde circulam os

diversos fluxos de dados.

Quando um destes fluxos existe em um VC, uma conexão está em andamento. Em redes do

tipo Ethernet e Token Ring este conceito não é utilizado apesar de apresentar as seguintes

vantagens:

As características do VC são definidas antes do seu estabelecimento;

Pode ser atribuída ao VC uma largura de banda fixa, ou pelo menos um mínimo;

A utilização de VC s para fluxo de dados otimiza a utilização de buffers;

VCs simplificam o processo de construção de switches rápidos. VCs são criados para

conexão entre switches e assim as células do fluxo entre eles são identificadas por

números;

O processo de chaveamento realizado pelo equipamento fica assim facilitado se baseado

nestes números que caracterizam cada VC.

O conceito de VC é uma das principais diferenças entre as tecnologias ATM e Ethernet. Os

VC's podem ser definidos dinamicamente, Switched Virtual Circuits – SVCs, ou definidos pelo

administrador de rede, neste caso o circuito fica conectado todo o tempo, Permanent Virtual

Circuits – PVCs.

Uma rede ATM é fundamentalmente orientada a conexão. Isto significa que uma conexão

virtual necessariamente deve ser estar estabelecida através da rede ATM antes de qualquer

transferência de dados. A tecnologia ATM oferece dois tipos de conexão de transporte que

se completam: Virtual Path – VP e Virtual Channels – VC. Um VC é um acesso unidirecional

feito da concatenação de uma sequência de elementos de conexão. Um VP consiste de um

grupo destes canais. Sendo assim, para cada VP existem vários VCs.


83

Velocidade de Operação

O ATM Forum estabelece quatro padrões diferentes para a Camada Física, que é a camada

onde a transmissão será realizada de fato. No entanto, os mais importantes baseiam-se nos

modelos SONET (Synchronous Optical Network) e SDH (Synchronous Digital Hierarchy).

Esses modelos são praticamente equivalentes, e surgiram como tentativa de adaptação do

TDM (Time Division Multiplexing) às grandes frequências de transmissão possibilitadas pelas

fibras óticas. Basicamente, as diferenças entre os dois estão relacionadas à: frequência e

velocidade de operação, ao meio físico utilizado e a estrutura dos dados.

No quesito transmissão, o SONET estabelece a taxa de 51,84 Mb/s, conhecida como STS-1

para sinais elétricos e OC-1 para sinais óticos. Existem ainda frequências maiores, múltiplas

da frequência básica (OC-n ou STS-n), sendo a máxima (n=48) 2488,32 MB/s.

No padrão SDH, a frequência básica de operação é de 155,52 Mb/s, chamada de STM-1. Da

mesma forma, existem taxas maiores (STM-n), sendo a máxima igual a do padrão SONET. O

SONET e o SDH também são responsáveis pela estrutura dos pacotes de dados enviados.


84

UNIDADE 20

MPLS

Objetivo: Aprender os componentes que caracterizam o MPLS e as vantagens introduzidas por este novo protocolo.

Introdução

Em um ambiente de rede homogêneo, os pacotes passam de um ponto de origem a um

ponto de destino passando pelas conexões entre os nós da rede. Os roteadores avaliam o

cabeçalho da camada 3 de cada pacote e executam uma consulta na Tabela de Rotas para

determinar a próxima conexão que o pacote irá percorrer na rede. Isto tende a reduzir o

desempenho em uma rede, por causa das exigências intensivas do processador de cada

roteador verificar cada pacote em circulação (no roteador). Embora alguns roteadores

executem técnicas de roteamento por Hardware e Software para acelerar o processo de

avaliação criando entradas de alta velocidade do esconderijo, estes métodos confiam no

protocolo de distribuição da camada 3 para determinar o trajeto ao destino.

Infelizmente, os protocolos de roteamento têm pouca visibilidade (ou nenhuma) das

características da camada 2 da rede, particularmente com respeito à Qualidade de Serviço

(QoS) e do desempenho. As alterações que houve no tipo e na quantidade de tráfego

realizado na Internet, e a explosão no número de usuários, está colocando em cheque a

atual infraestrutura da Rede Mundial de Computadores. Esta situação necessita de novas

soluções na Gerência de Tráfego da Internet. O protocolo MPLS e seu antecessor, Tag

Switching, são vistos como soluções para muitos dos desafios que enfrentamos no

desenvolvimento da Internet e em redes de transmissões de dados à alta velocidade.


85

Para solucionar estas novas demandas, o MPLS alterou o funcionamento do roteamento,

permitindo que as rotas sejam definidas de acordo com o planejamento de QoS, ou seja a

seleção do trajeto pode agora tomar em consideração atributos da camada 2. Antes de

MPLS, a solução adotada era a inclusão de informações (e tratamento dessas informações)

nos pacotes que estavam sendo transmitidos na rede, mas cada empresa (Cisco, 3COM,

Alcatel, entre outras) utilizava um método diferente.

Definição do MPLS

O termo MPLS significa MultiProtocol Label Switch, que pode ser traduzido para:

Multiprotocolo para Roteamento por Etiqueta (do pacote de dados). O Protocolo MPLS tem

uma herança adquirida do Protocolo do Tag Switching da Cisco.

Muitas similaridades existem entre os dois protocolos. Existem diferenças significativas

também, principalmente em relação à distribuição da Tag e do Label.

XXX trocar figura – tá na UFES XXX


86

As definições a seguir definem o protocolo MPLS:

Label (Etiqueta) - Um cabeçalho criado por um roteador de borda (LSR de borda) e

usado pelos roteadores de etiqueta (LSR) para enviar pacotes. Em um ambiente do

LAN, o cabeçalho é uma informação adicional situada entre os cabeçalhos da camada

2 e da camada 3.

Base de Informação de Entrega de Etiquetas – Uma tabela de roteamento criada por

um dispositivo LSR que indica como e onde os pacotes com determinadas Etiquetas

deve ser enviados.

Roteador LSR - um dispositivo tal como um switch ou um roteador que envia os

pacotes etiquetados baseados no valor da etiqueta.

Roteador de Borda LSR - dispositivo que adiciona a etiqueta do pacote no início do

transporte (ou remove ao término do transporte).

Caminho LSP - o trajeto definido para os pacotes etiquetados através de vários LSR's

entre o ponto de origem e o ponto de destino.

Caminho LVC - Um LSP através de uma rede ATM.

Qualidade de Serviço e de Tráfego

Uma das capacidades propostas inicialmente no MPLS é garantia da Qualidade de Serviço

(QoS). Dois mecanismos fornecem uma escala de QoS aos pacotes que passam através de

um roteador ou de um switch:

Classificação dos pacotes em classes diferentes;

Manipulação dos pacotes através das características apropriadas de QoS (tais como a

largura de banda e a perda).


87

O uso exato de MPLS para finalidades de QoS depende diretamente de como o QoS é

definido

FÓRUM II

Os custos de aquisição de um aparelho de alta definição no Brasil ainda são muito altos, da

ordem de R$ 3.000,00. Além disso, o equipamento conversor Digital/Analógico, para ser

utilizado em aparelhos de TV antigos possui um preço um pouco elevado para os padrões da

classe média brasileira, custando cerca de R$ 800,00. Em sua opinião, quando e como

acontecerá de fato a adoção do Sistema Brasileiro de Televisão Digital?

Antes de dar continuidades aos seus estudos é fundamental que você acesse sua

SALA DE AULA e faça a Atividade 2 no “link” ATIVIDADES.


88

UNIDADE 21 Frame Relay

Objetivo: Entender a estrutura básica de funcionamento do protocolo Frame Relay.

Introdução

O Frame Relay é um protocolo WAN de alta capacidade que opera nas camadas físicas e de

ligação de dados do Modelo OSI. O Frame Relay foi projetado originalmente para ser

utilizado em conjunto com os Serviços Integrados de Redes Digitais (Integrated Services

Digital Network, ISDN). Hoje, é usado sobre uma grande variedade de outras interfaces de

rede também.

O Frame Relay é um exemplo de uma tecnologia comutável por blocos, o próprio nome

Frame Relay significa Transmissão de Blocos. As redes comutáveis por blocos permitem

estações na extremidade possam compartilhar dinamicamente os equipamentos da rede e a

largura de banda disponível.

As seguintes técnicas são utilizadas na tecnologia de comutação por blocos:

Pacotes de Tamanho Variável: são usados para transferências de dados mais

eficientes e mais flexíveis. Estes pacotes estão comutados entre os vários segmentos

na rede até que o destino esteja alcançado.

Multiplexação estatística: controlam o acesso de rede em uma rede comutável por

blocos. A vantagem desta técnica é que acomoda mais flexibilidade e uso mais

eficiente da largura de faixa.

O Frame Relay é descrito frequentemente como uma versão aerodinâmica de X.25, com a

seguinte diferença: o Frame Relay é um protocolo da camada 2, e o X.25 proporciona

serviços nas camadas 2 e 3. Isto permite ao Frame Relay oferecer um desempenho mais


89

elevado e de maior eficiência na transmissão que X.25, e faz do Frame Relay um protocolo

apropriado para aplicações WAN atuais, tais como a interconexão do LAN.

Padronização do Frame Relay

As propostas iniciais para a padronização do Frame Relay foram apresentadas ao CCITT em

1984. Por causa da falta da interoperabilidade e da falta da padronização completa,

entretanto, o Frame Relay não conseguiu uma distribuição significativa durante o final da

década de 1980.

O desenvolvimento principal na história de Frame Relay ocorreu em 1990 quando as

empresas Cisco, Digital Equipment Corporation (DEC), a North Telecom, e StrataCom deram

forma a um consórcio para se centrar sobre o desenvolvimento de tecnologia do Frame

Relay. Este consórcio desenvolveu uma especificação que se conformasse ao protocolo

básico do Frame Relay que era discutido no CCITT, mas estendeu o protocolo com

características que fornecem capacidades adicionais para ambientes complexos do

funcionamento entre redes. Estas extensões do Frame Relay são referidas coletivamente

como a Interface de Gerenciamento Local (Local Management Interface, LMI).

Desde que a especificação do consórcio foi desenvolvida e publicada, muitas outras

empresas anunciaram seu apoio a esta definição extendida do Frame Relay. O ANSI e o

CCITT padronizaram posteriormente suas próprias variações da especificação original de

LMI.

Internacionalmente, o Frame Relay foi padronizado pela ITU e nos Estados Unidos, o Frame

Relay também é um padrão ANSI.


90

Dispositivos do Frame Relay

Os dispositivos que fazem parte de uma WAN Frame Relay são divididos em duas

categorias:

Equipamento Terminal de Dados (DTE): são considerados os equipamentos terminais

para uma rede específica e tipicamente localizada nas instalações de um cliente.

Inclusive estes equipamentos podem literalmente pertencer ao cliente. Os exemplos

de dispositivos DTE são terminais, computadores pessoais, roteadores e pontes;

Equipamento de Circuito de Dados (DCE): são os dispositivos que irão realizar a

comunicação entre as redes. A finalidade do equipamento DCE é proporcionar os

serviços de Sincronização e Switching em uma rede. São os dispositivos que

transmitem realmente dados em uma WAN. Na maioria dos casos, estes são

Switches de Pacote.

Figura 21.1: Diagrama de uma Rede Frame Relay


91

Formatos do Bloco no Frame Relay

Para entender o funcionamento do Frame Relay, é útil compreender a estrutura do bloco de

transmissão do Frame Relay.

Figura 21.2: Formato do Bloco no Frame Relay

Figura 21.2: Formato do Bloco no Frame Relay

Descrição dos campos:

Marcador: Indicam o início e fim do bloco, têm o valor 01111110;

Endereço: É dividido nas seguintes partes:

o DLCI: é o cabeçalho do bloco Frame Relay, possui 10 bits de tamanho;

o Endereço Extendido;

o C/R;

o Congestion Control.

Dados: contém os dados a serem transmitidos, pode ter até 16.000 bytes de

comprimento;

Integridade: Utilizado para realizar a verificação da integridade dos dados ao serem

recebidos pelo nó de Destino.


92

UNIDADE 22

Alterações no Protocolo IPv4 para suporte à Multimídia

Introdução

Criado na década de 1970, o protocolo IP apresenta restrições diante das atuais

necessidades das aplicações de rede.

Como resposta ao crescimento exponencial das aplicações de rede e da Internet, está em

desenvolvimento o protocolo IPv6, sendo que a atual versão em uso na maior parte do

mundo é chamada de IPv4.

A nova versão introduz melhoramentos significativos, destacando-se: nível de

endereçamento, encaminhamento e segurança e apresenta os seguintes objetivos:

Solucionar problemas de endereçamento do IPv4 ;

Evitar saturação das tabelas de roteamento na Internet;

Introduzir mecanismos de transição para uma passagem transparente e gradativa do

protocolo IPv4 para Ipv6;

Introduzir mecanismos de segurança na camada de rede;

Providenciar suporte para aplicações multimídia e em tempo real.

O protocolo IPv6 não deve ser visto como uma atualização do IPv4, mas sim como um

protocolo totalmente novo. O seu mecanismo de endereçamento é diferente, os cabeçalhos

dos pacotes são especializados e flexíveis, permitindo o controlo de fluxo, segurança,

autoconfiguração e outros aspectos novos.


93

O Mecanismo SIT

O SIT, Simple Internet Transition, é um conjunto de mecanismos criados para permitir a

transição gradual entre o protocolo IPv4 e o protocolo IPv6. Este protocolo foi planejado com

o objetivo de facilitar os usuários, administradores de sistemas e operadores, a instalação e

integração do IPv6. Os objetivos do SIT são:

Permitir a atualização progressiva e individual de nós e roteadores;

Completar a transição antes do esgotamento do espaço de endereçamento IPv4.

Os mecanismos introduzidos pelo SIT asseguram que nós IPv6 possam operar com nós IPv4

até ao momento em que os endereços IPv4 se esgotem. Com a utilização do SIT há a

garantia de que a nova versão do protocolo IP não vai tornar incompatível a versão atual,

protegendo assim o enorme investimento já realizado no IPv4. Os nós que necessitem

apenas de uma conexão limitada (por exemplo, impressoras de rede) não precisarão de uma

atualização para IPv6.

Algumas das técnicas introduzidas pelo SIT são:

Endereços IPv6 compatíveis com IPv4: o endereço IPv4 é incluído em endereço Ipv6;

Túneis IPv6 em IPv4: mecanismo para transporte de pacotes IPv6 em redes Ipv4;

Camada IP dupla: implementação que suporta ambas as versões do protocolo IP, para

hosts e routers.

Endereçamento IPv6 compatível com IPv4

Os endereços Ipv6 podem ser compatíveis com os endereços IPv4, para permitir que um

pacote IPv6 seja transportado em uma rede IPv4 sem que haja a necessidade de qualquer

tipo de mapeamento de endereço (ou de re-empacotamento da informação).


94

Para que isso aconteça, é necessário que os primeiros valores do endereço IPv6 contenham

o valor 0 (zero), e os últimos 32 bits do endereço IPv6 contenham o endereço do nó de

destino:

IPv6: 0000:0000:0000:0000:0000:0000:WWXX:YYZZ

IPv6: 0000:0000:0000:0000:0000:0000:w.x.y.z

IPv6: ::w.x.y.z

IPv4: w.x.y.z

Figura 22.1 - Endereço IPv6 compatível com IPv4.

Túneis IPv6 em IPv4

O desenvolvimento e instalação das infraestruturas de roteamento para a rede IPv6 não será

imediato. Para aproveitar a atual infraestrutura, pode-se encaminhar os pacotes IPv6 através

de uma rede IPv4 utilizando “túneis IPv6 em IPv4”. Um roteador realiza o encapsulamento do

pacote IPv6 em uma das extremidades da rede IPv4 e um outro roteador irá retirar o pacote

IPv6 do pacote IPv4 em outra extremidade da rede IPv4.

O primeiro roteador irá transformar o pacote IPv6 em um pacote de dados comum, e os

demais roteadores na rede IPv4 irão realizar o roteamento destes dados sem envolvimento

do protocolo IPv6. Na outra extremidade do túnel encontra-se outro roteador de

transformação, que tem a função de desencapsular o pacote IPv6, retirando o cabeçalho

IPv4, e encaminhar o pacote para o seu destino, usando as funções do protocolo IPv6.


95

Figura 22.2: Transmissão de um pacote IPv6 dentro de uma rede IPv4

Existem dois tipos de túneis IPv6 em IPv4, configurado e automático, que diferem

principalmente no modo como é determinado o endereço do final do túnel:

Túneis Configurados: o endereço do nó de saída do túnel é determinado com base na

informação de da tabela de roteamento do nó onde se faz o encapsulamento. Este nó

necessita armazenar o endereço final de cada túnel que nele se inicia. Quando um

pacote IPv6 é transmitido através de um túnel, o endereço final configurado para esse

túnel é usado como endereço destino do cabeçalho IPv4 que encapsula o pacote.

Túneis Automáticos: o endereço do nó de saída do túnel é determinado a partir do

pacote que vai ser encapsulado. O endereço de destino do pacote original tem de ser

um endereço IPv6 compatível com IPv4. O endereço do final do túnel corresponde ao


96

componente IPv4 do primeiro, isto é, os 32 bits menos significativos do endereço IPv6

compatível com Ipv4.

Camada dupla

Para permitir a comunicação em uma rede que possua Nós apenas IPv6 e Nós apenas IPv4,

criou-se uma camada dupla, que implementa as duas versões do protocolo IP. Assim, os Nós

da rede que implementam esta camada têm a designação de Nós IPv6/IPv4 e conseguem se

comunicar com as duas versões do IP.

Para permitir a utilização de aplicações para o protocolo IPv6, foram efetuadas alterações

em algumas funções de acesso à rede:

getaddrname e getaddrinfo: estas funções foram alteradas de modo a permitirem

mapeamentos de endereços de 128 bits em nomes e vice-versa.

inet_ntop e inet_pton: estas funções convertem um endereço IPv4 ou IPv6 de seu

formato binário para o forma de texto, os 32 bits ou 128 bits são transformados em

caracteres numéricos.

sockaddr_in e sockaddr6_in: estrutura que mantém informação sobre o IPv4 (ou o

IPv6) e o número da porta de protocolo.

O DNS - Domain Name Service - é usado em ambas as versões do protocolo IP, para

mapear nomes de máquinas em endereços. Um novo parâmetro, denominada "AAAA" foi

definido para o IPv6. Uma vez que Nós de Camada dupla (Ipv6/IPv4), o DNS deve interpretar

corretamente o mapeamento dos nomes e números destes Nós.


97

UNIDADE 23

Protocolo IPv6

Objetivo: Apresentar um resumo sobre o Protocolo Ipv6, suas principais características e inovações em relação ao IPv4 atualmente em uso.

Introdução

O Protocolo Ipv6 é um dos principais padrões a ser implantado no mundo. Embora as atuais

especificações do IPv6 não se transformem oficialmente em um padrão, é importante ter-se

uma visão geral do atual desenvolvimento deste protocolo. Algumas alterações nas

especificações do protocolo são esperadas, à medida que se aproxima do fechamento das

características do Protocolo IPv6 como um padrão, assim este resumo se apresenta como

um guia ao IPv6, não sendo a informação definitiva.

A versão 4 do Protocolo IP, IPv4, é o protocolo o mais popular em uso hoje, embora haja

algumas questões abertas sobre sua capacidade para servir à comunidade da Internet por

muito mais tempo. IPv4 foi concluído na década de 1970 e atualmente começou a mostrar

sua idade. A questão principal que cerca IPv6 é o endereçamento, pois muitos peritos

acreditam que atualmente estejam em uso cerca de quatro bilhões de endereços, um valor

muito próximo do limite disponível no IPv4. Embora isto pareça um número muito grande de

endereços, os grandes blocos múltiplos são dados às Agências Governamentais e às

Grandes Organizações. IPv6 poderia ser a solução de muitos problemas, mas ainda não foi

plenamente desenvolvido e não é um padrão de fato!

O Protocolo IPv6 está em desenvolvimento desde a década de 1990, tendo sido criado

centenas de documentos com especificações sobre o funcionamento específico em

determinados aspectos, incluindo: Endereçamento Expandido, Formato Simplificado do

Cabeçalho, Etiquetas de Transporte, Autenticação e Privacidade.


98

Descrição do Endereçando

Um exemplo de endereço IPv4 é “172.146.17.10”. No Protocolo IPv4 os endereços IP são

formados por 4 números de 8 bits. Isto permite que existam no máximo 4 bilhões de

endereços diferentes (número que está sendo alcançado atualmente). No Protocolo IPv6

utiliza-se 8 números de 16 bits para formar um endereço, por exemplo, pode-se ter o

seguinte número para um endereço “A462:19C0:0102:3109:AC12:512D:0192:BC43”. Os

números que formam um endereço são escritos em Hexadecimal, e para cada parte do

endereço existe um número hexadecimal de 4 dígitos, totalizando um endereço de 128 bits.

Uma diferença no formato do endereço do IPv6 em relação ao IPv4 é a possibilidade de se

escrever o endereço de forma reduzida, caso uma parte seja formada por zeros:

A462:0000:0000:0000:0000:512D:0192:BC43 = A462::512D:0192: BC43

A462:0000:0000:3109:0000:0000:0000:BC43 = A462::3109::BC43

Descrição do Cabeçalho do pacote IPv6

O formato do cabeçalho no IPv6 é simplificado, sendo formado por 8 partes:

Figura 23.1: Cabeçalho do IPv6

As partes do cabeçalho do IPv6 são descritas na tabela a seguir:


99

Parte Descrição

Versão Número de versão IP, o valor é 6.

Classe Valor de prioridade de cada pacote. Especifica a classe de tráfego:

0 à 7 são definidos para tráfegos controlados no caso de congestionamento (dados);

8 à 15 para tráfegos não controlados no caso de congestionamento (vídeo e áudio).

Etiqueta de

Transporte

Utilizado para aplicações que necessitam garantia de desempenho. Um fluxo é

definido como uma sequência de pacotes enviados de uma fonte particular até um

destino particular. É identificado pela combinação do endereço da fonte e um rótulo

de fluxo de 24 bits. Desse modo, todos os pacotes que pertencem a um mesmo

fluxo, possuem um único rótulo.

Tamanho do

Pacote

Especifica o tamanho dos dados transportados.

Próximo Líder Identifica o tipo de cabeçalho que se segue imediatamente após o cabeçalho de

base. Por exemplo, um cabeçalho TCP/UDP ou um cabeçalho opcional do IPv6.

Limite de

Saltos

Número de saltos (hops) restante para um particular pacote. Esse número é colocado

pela fonte e decrementado por 1 em cada nó. Se esse número chega a zero, o

pacote em questão é descartado.

Endereço de

Origem

Endereço de quem está enviando o pacote.

Endereço de

Destino

Endereço de quem está recebendo o pacote.


100

O formato do cabeçalho do IPv4 é mais complexo, sendo formado por 14 partes, e isso exige

um maior tempo de processamento que o cabeçalho do IPv6. Um cabeçalho mais

simplificado implica em menos processamento para cada pacote, sendo extremamente útil

para redes de alta velocidade.

Métodos da transmissão

O Protocolo IPv6 possui os seguintes métodos de transmissão: Unicast, Multicast e

Anycast.

Unicast

Unicast é uma comunicação entre um único servidor e um único receptor:

Figura 4.1: Transmissão Unicast


101

Multicast

O multicast é uma comunicação entre um único servidor e vários receptores múltiplos:

Figura 4.2: Transmissão Multicast


102

Anycast

Os pacotes de dados não são transmitidos diretamente para um destino final, e sim para uma

rede final. Anycast é uma comunicação entre um único servidor e uma lista de endereços:

Figura 4.3: Transmissão Anycast


103

UNIDADE 24

Voz sobre IP

Objetivo: Aprender como é realizada a comunicação de voz sobre a rede IP.

Introdução

Na atualidade, o aumento das operadoras de telefonia desencadeou uma baixa considerável

nos preços das ligações de longa distância, e isso não acontece somente devido à

concorrência estabelecida entre essas empresas, mas principalmente pelo surgimento de

alternativas de comunicações de baixo custo.

A tecnologia que permite a comunicação de Voz sobre uma rede IP realiza a transformação

dos sinais de voz em pacotes digitais para transmissão tanto na Intranet (dentro de uma

empresa) quanto na Internet (na rede global de computadores).

Como funciona VoIP

Esses serviços permitem a comunicação de voz entre computadores através de um

programa, conhecido por Soft-phone, que implementa todas as funcionalidades e todos os

protocolos necessários para estabelecer a comunicação por Voz utilizando pacotes de dados

que trafegam através de redes IP, como é o caso da Internet.


104

O diagrama básico desse tipo de serviços é apresentado na figura a seguir.

Figura 24.1: Diagrama básico para uma rede VoIP

Para que seja possível a interligação das redes telefônicas convencionais com o VoIP,

geralmente usa-se um equipamento específico denominado Gateway de Voz. Ele é

responsável por fazer a conversão do sinal analógico em digital e vice-versa, além de fazer a

conversão para os sinais das chamadas telefônicas. Existe ainda o Gateway Controller (ou

Call Agent), que é responsável por controlar as chamadas feitas pelo Gateway.

A seguir os passos de como funciona a transmissão de VoIP:

1. O usuário, com um microfone e fone de ouvido, ouve a sinalização que indica telefone

fora do gancho para a parte da aplicação sinalizadora da VoIP no roteador. Esta emite

um sinal de discagem e aguarda que o usuário tecle um número de telefone. Esses

dígitos são acumulados e armazenados pela aplicação da sessão;

2. O gateway compara estes dígitos acumulados com os números programados. Quando

há uma coincidência, ele mapeia o número discado com o endereço IP do gateway de

destino;


105

3. Em seguida, a aplicação de sessão roda o protocolo de sessão H.245 sobre TCP, a

fim de estabelecer um canal de transmissão e recepção para cada direção através da

rede IP. Quando a ligação é atendida, é estabelecido, então, um fluxo RTP (Real-Time

Transport Protocol, ou Protocolo de Transmissão em Tempo Real) sobre UDP (User

Datagram Protocol, algo como Protocolo de Pacote de Dados do Usuário) entre o

gateway de origem e o de destino;

4. Os esquemas de compressão do codificador-decodificador (CODECs) são habilitados

nas extremidades da conexão. A chamada, já em voz, prossegue utilizando o

RTP/UDP/IP como pilha de protocolos.

Outras transmissões de dados podem ser realizadas simultaneamente à chamada telefônica.

Os sinais de controle de andamento da chamada e outros indicativos que podem ser

transportados dentro da banda cruzam o caminho da voz assim que um fluxo RTP for

estabelecido.

Após a ligação ser efetivada, é possível também enviar sinalizações dentro da conexão

realizada, como por exemplo, sinais DTMF (freqüências de tons) para ativação de

equipamentos como Unidade de Resposta Audível (URA), muito comuns em Serviços de

Atendimento ao Cliente, SAC's, automatizadas.

Quando qualquer das extremidades da chamada desligar, a sessão é encerrada, como em

qualquer chamada de voz (ligação telefônica) convencional.

Protocolos utilizados em VoIP/Telefonia IP

Os protocolos de comunicação utilizados para VoIP podem ser divididos em:

Protocolos de Sinalização: para o gerenciamento de conversação;

Protocolos de Controle: para o gerenciamento da conexão;

Protocolos de Mídia: para o transporte da voz;


106

Protocolos de Sinalização

Os protocolos utilizados para o gerenciamento da conversação entre as pessoas no VoIP

são:

H.323 - Packet Based Multimedia Communications Systems (ITU-T). Utilizado pelos

telefones IP, computadores, adaptadores IP, controladores de sinalização (soft-

switches e call managers) e gateways para estabelecimento, controle e término das

chamadas (algo como: tirar o telefone do gancho, e colocar o telefone no gancho). É

um protocolo mais antigo e complexo e atualmente tem sido menos utilizados pelos

sistemas de telefonia IP.

SIP - Session Initiation Protocol (IETF). Tem a mesma finalidade do H323, porém é

mais moderno e menos complexo, e vem sendo adotado com maior frequência pelos

sistemas VoIP.

Protocolos de Controle

Os protocolos utilizados para o gerenciamento da conexão entre as pessoas no VoIP são:

MGCP - Media Gateway Control Protocol (IETF). Utilizado pelos controladores de

gateways e gateways para estabelecimento, controle e término das chamadas.

MEGACO - Media Gateway Control Protocol (IETF/ITU-T). Tem a mesma finalidade do

MCGP, porém foi desenvolvido para ser uma alternativa a esse protocolo, adequando-

se também a controladores distribuídos de gateways, aos controladores multipontos

(Conferência) e a unidades interativas de resposta audível.


107

Protocolos de Mídia

Os protocolos utilizados para o transporte de voz entre as pessoas no VoIP são:

RTP - Real-Time Transport Protocol (IETF). Protocolo responsável pelo transporte de

Voz em tempo real entre os computadores e gateways. É o padrão mais utilizado

atualmente para esta finalidade;

RTCP - Real-Time Transport Control Protocol (IETF). Protocolo responsável pelo

controle do transporte de Voz realizado pelo RTP nos sistemas VoIP.

Protocolo RTP

Existem atualmente vários padrões de VoIP, mas praticamente todos utilizam como base o

protocolo RTP (Real Time Protocol), que irá realizar a ordenação dos pacotes para que

sejam recebidos conforme a ordem de envio. O RTP não apenas ordena os pacotes de

dados, mas também garante que a transmissão de dados será realizada em tempo real.

Caso algum pacote chegue atrasado, o RTP causa uma interpolação entre o "intervalo"

deixado pelo pacote e este não é entregue.

Para melhor entendimento, veja o seguinte exemplo:

Imagine que para transmitir a palavra “Multimídia” seja utilizado um pacote por letra.

Se o pacote da letra “t” se atrasar é melhor que o destinatário receba "Mulimídia" do

que "Mulimtídia". O atraso de pacotes acontece quando os mesmo são enviados por

caminhos diferentes (passando por Roteadores diferentes) para chegar ao destino.

Isso não é um problema se você estiver transmitindo um arquivo, pois as transmissões

de arquivo não precisam garantir que o sequenciamento dos dados aconteça, mas sim

que seus pacotes sejam entregues e o arquivo seja “remontado” ao chegar ao destino.

Mas com sinais de voz e vídeo, em tempo real, isso não pode acontecer.

Tal fato deixa claro que o RTP é um recurso muito útil em aplicações que envolvem som e

vídeo. Devido a esta característica, seu funcionamento é atrelado a outro protocolo, o RTCP


108

(Real Time Control Protocol). Este é responsável pela compressão dos pacotes dos dados e

também atua no monitoramento destes.

Existem ainda outros protocolos extras, que adicionam funcionalidades e maior qualidade à

comunicação. Dentre os quais: G.711, G.722, G.723, G.727, e vários outros. O que os

diferencia são os algoritmos utilizados, o tratamento do atraso na comunicação e

principalmente a qualidade da voz. Neste último aspecto, o G.711 é considerado excelente.

Todos esses protocolos são recomendados pela entidade ITU-T (International

Telecommunications Union - Telecommunications standardization sector) e geralmente

trabalham em conjunto com mais outro protocolo: O CRTP (Compressed Real-Time

Protocol), responsável por melhorar a compressão de pacotes e assim dar mais qualidade ao

VoIP.


109

UNIDADE 25

IP TV

Objetivo: Entender as características e o funcionamento de um sistema de transmissão de televisão por uma rede IP.

Introdução

O IPTV ou TVIP é um novo método de transmissão de sinais televisivos. Assim como o VoIP

(Voz sobre IP), o IPTV usa o protocolo IP como meio de transmissão do conteúdo.

O fato do IP significar Internet Protocol não quer dizer que os conteúdos de televisão sejam

distribuídos via “streaming” na internet. A IPTV não é, portanto, uma Web TV.

No que se diz respeito à IPTV, toda a comunicação (tanto a imagem e som, quanto também

as ações do usuário) são realizadas por uma rede IP controlada, e especialmente preparada

para este propósito. Alguns serviços possíveis e que já existem em alguns países (No Brasil

ainda há uma limitação por parte da ANATEL, mas que está para cair em breve):

Start over TV: você começou a assistir ao programa pela metade? Sem problemas, é

possível voltar ao início para assistir.

Pause: Possível dar pausa no programa.

Fast Forward & Rewind: possível avançar ou retroceder em um programa. No caso de

broadcast, claro, é possível avançar somente até o ponto em que ele se torna real-

time.

PVR - Personal Video Recording: Esta funcionalidade já existe em alguns outros

sistemas, mas resume-se na possibilidade de gravar um programa, de maneira

simples seria um VCR digital.


110

nPVR - Netword Personal Video Recording: diferencia-se do PVR pois o conteúdo é

armazenado pela empresa que disponibiliza o serviço e não em um equipamento na

casa do assinante.

VOD - Video on Demand: Compra de conteúdo sobre demanda. Quer assistir a um

filme, não vá mais a locadora, compre-o diretamente pela sua televisão. Diferencia-se

dos serviços oferecidos por SKY e NET atualmente, pois é possível começar a

exibição no momento que quiser, as operações de Pause, FF RW também estão

disponíveis.

Bookmark: Gosta de uma cena de um filme? Coloque uma marcação e vá diretamente

para ela sempre que desejar

Advertisement localizado: Gostou do sofá da novela? Compre-o através de sua

televisão.

Benefícios da Tecnologia

Na prática, as empresas de telecomunicações poderão entrar no negócio de TV por

Assinatura, oferecendo assim um pacote completo: Telefonia, Banda Larga, Telefonia Móvel

e TV por Assinatura.

Nas Redes convencionais todos os canais são enviados para o consumidor, estando

presentes á entrada do receptor. No IPTV os canais são disponibilizados a pedido. Em

situações mais favoráveis de compressão estarão presentes dois canais, o que permite a

visualização de um e a gravação de outro, limitando-se apenas a banda disponível do

usuário.

O IPTV é a oportunidade das operadoras de telecomunicação de definitivamente se tornarem

Triple Players, ou seja, provedoras de telefonia, internet e televisão, assim como já são

muitas das Operadoras de TV a cabo no país.


111

No Brasil a NET já oferece o pacote 3Play, com TV, Banda Larga e Telefonia, com o VOIP

da Embratel.

Além de beneficiar as empresas de telecomunicações, esta tecnologia permite maior

interação dos usuários com a TV, trazendo a escolha de conteúdo para suas mãos, além de

poder significar uma redução significativa no valor do pacote fechado, em uma única conta.

O IPTV opera, portanto de forma diferente dos sistemas tradicionais de televisão (cabo,

satélite e terrestre), dado que só os programas selecionados e os conteúdos "on-Demand"

são distribuídos ao consumidor. O IPTV dispõe sempre de duas vias de comunicação,

oferecendo uma verdadeira interatividade entre o utilizador e o sistema.

Com a IPTV é possível, por exemplo, atender a uma chamada telefônica na televisão e ver,

em uma janela Picture-in-Picture, a imagem da pessoa com quem se está falando. É

possível, também, comprar imediatamente um produto que esteja sendo anunciado, ou que

seja exibido em uma novela.

Diferenças entre: WebTV, IPTV e TV Digital

IPTV

Na IPTV o conteúdo é enviado apenas em streaming, porém com garantia de qualidade na

entrega. O receptor é uma aparelho set-top box conectado a televisão (semelhante ao

aparelho da televisão a cabo ou DTH).

Permite entrega de áudio e vídeo com altas qualidades, e depende de uma conexão Banda

Larga (normalmente vendida junto com o serviço como parte integrante) de no mínimo 4

Mbps. A banda destinada ao IPTV não interfere na banda de internet.


112

Figura 25.1: Utilização do sistema IP TV

WebTV

Na Televisão na Internet ou WEBTV, além do conteúdo ser visto principalmente no

computador, pode-se montar uma programação para ser enviada por download. Entretanto,

se o sistema escolhido for streaming, não há garantia de qualidade, podendo haver pausas

ou interrupções no envio do conteúdo (por se tratar da rede pública). O dispositivo receptor

usualmente é o computador.


113

Figura 25.2: Utilização do sistema Web TV

TV Digital

A Televisão digital, ou TV digital, usa um modo de modulação e compressão digital para

enviar vídeo, áudio e sinais de dados aos aparelhos compatíveis com a tecnologia,

proporcionando assim transmissão e recepção de maior quantidade de conteúdo por uma

mesma frequência (canal) podendo atingir o alvo de muito alta qualidade na imagem (alta

definição).

Os padrões em operação comercial são capazes de transportar até 19 Mbps. Em termos

práticos, isto é o equivalente a um programa em alta definição, que ocupa 15 Mbps, ou

quatro programas em definição padrão, que consomem em média 4 Mbps cada.


114

UNIDADE 26

TV Digital

Objetivo: Conhecer o desenvolvimento e os padrões de Televisão Digital existentes atualmente.

Introdução

Nos EUA, em 1987, foram iniciados os estudos com o objetivo de desenvolver novos

conceitos no serviço de televisão. Foi então criado o ACATS (Adivisory Commitee on

Advanced Television). No início dos trabalhos, o comitê decidiu desenvolver um sistema

totalmente digital, que foi denominado DTV (Digital Television). Foi então criado um

laboratório, o ATTC (Advanced Television Test Center), que, entre 1990 e 1992, testou seis

propostas. Nos testes realizados, nenhuma das propostas satisfez a todos os requisitos. Em

1993, sete empresas e instituições participantes dos testes (AT&T, GI, MIT, Phillips, Sarnoff,

Thomson e Zenith) se uniram formando a “Grande Aliança” para desenvolver um padrão

juntas. Numa decisão arrojada foi adotado como padrão para compressão do vídeo o padrão

MPEG-2.

No final de 1993, os europeus também decidiram desenvolver um padrão totalmente digital e

adotaram o padrão MPEG. Criou-se então o consórcio DVB (Digital Vídeo Broadcasting). A

versão DVB para a radiodifusão terrestre (DVB-T) entrou em operação em 1998, na

Inglaterra.

Em 1995, o ATSC (Advanced Television System Commitee) recomenda a FCC a adoção do

sistema da Grande Aliança como o padrão para a DTV norte-americana. Só em 1997 os

Japoneses decidiram desenvolver um padrão totalmente digital. O sistema Japonês

denominado ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting) assemelha-se ao europeu e

entrou em operação com transmissão via satélite em 2000.


115

Como funciona a TV Digital

O grande diferencial da TV digital é a capacidade de fornecer aos telespectadores novos

serviços que antes não eram possíveis no sistema analógico. Dentre estes serviços,

destacam-se:

As recepções móveis, que dizem respeito à recepção em meios de transporte ou em

receptores pessoais portáteis (celular);

A gravação de programas, que possibilita o armazenamento em um disco rígido dentro

do aparelho para exibição posterior, mesmo quando o espectador estiver assistindo

outro canal;

Acesso à Internet;

Sistemas computacionais;

Jogos Eletrônicos.

Essas e outras aplicações se devem, principalmente, ao fato de a TV digital proporcionar a

interatividade com o espectador, por meio de um canal de retorno. Essa é uma vantagem da

TV digital, pois, assim como acontece com a Internet, em que sistemas e tecnologias são

desenvolvidos a cada dia em todo o mundo, novos sistemas para TV digital serão

desenvolvidos ao longo dos anos.

Padrões Existentes

Um sistema de televisão digital interativa deve adotar e integrar um conjunto de diferentes

tecnologias de hardware e software para implementar suas funcionalidades. Conjuntamente,

estas tecnologias permitem que um sinal eletromagnético, que transporta fluxos elementares

de áudio, vídeo, dados e aplicações, possa ser transmitido para o STB e, então, que estes

fluxos sejam recebidos, processados e apresentados aos usuários.


116

Considerando a diversidade de soluções tecnológicas que podem ser adotadas para a

implementação de um sistema de televisão digital interativa, diversos órgãos de

padronização concentraram esforços na especificação de padrões. Como resultado destes

esforços, atualmente, existem três padrões mundiais de sistema de televisão digital interativa

reconhecidos, sendo estes: ATSC (Padrão Americano), DVB (Padrão Europeu) e ISDB

(Padrão Japonês), descritos a seguir.

ATSC – Padrão Americano

Os Estados Unidos foram os pioneiros na pesquisa sobre TV digital. No final dos anos 80, foi

iniciada a discussão sobre “televisão avançada”, mais precisamente HDTV (High Definition

Digital Television). Em 1987, a Comissão Federal de Comunicações dos EUA criou um

comitê para elaborar um plano político e técnico sobre televisão avançada. Em 1993, o

comitê já havia descartado 23 propostas de sistemas de televisão avançada, quando foi

formada a Grande Aliança, que veio a divulgar o ATSC em 1996. Hoje, o ATSC é uma

organização composta por aproximadamente 140 membros (entre empresas, universidades

e centros tecnológicos) e é encarregada de normatizar a utilização do padrão, inclusive por

outros países.

Em 1997, a FCC iniciou a transição do sistema analógico para o digital, estabelecendo

canais digitais gratuitos para todas as emissoras em operação, as quais continuaram a

transmitir, também analogicamente, até 2006 ou até quando o número de receptores

domésticos digitais atingir 85% do total de existentes. As maiores cidades do país foram as

primeiras contempladas com o novo sistema e, em 1998, as transmissões digitais terrestres

já estavam disponíveis para mais da metade da população norte-americana.

Nesse primeiro momento, aproveitando algumas especificações disponibilizadas pelo padrão

ATSC quanto ao formato de tela, a FCC estabeleceu "uma grande flexibilidade em termos da

resolução da imagem". Todavia, a referida agência passou a admitir apenas o formato HDTV,

a principal novidade oferecida até agora pelo sistema nas transmissões terrestres, enquanto

a programação em SDTV (Standard DigitalTelevision) é apenas utilizada para completar a


117

grade horária, devido à insuficiência de programas feitos em resolução mais elevada. Essa

reconsideração deveu-se a fatores de ordem econômica e política. A motivação econômica é

que a FCC acredita que, se não houver um firme apoio das emissoras a HDTV (ou seja, a

uma maciça transmissão de programas desse tipo), os consumidores não se sentirão

atraídos a adquirir um receptor de HDTV, que por enquanto apresenta preços bastante

elevados. Por outro lado, a inexistência de uma grande massa de consumidores com

terminais de alta definição poderia inibir a produção desses programas, devido ao seu alto

custo. "O fato político é que houve protestos de outros segmentos econômicos, com a

argumentação de que as emissoras estariam pretendendo utilizar a faixa obtida

gratuitamente (concedida para a transmissão simulcast) para a prestação de outros serviços

de telecomunicações - circunstância para a qual, normalmente, haveria um leilão de uso de

frequência".

DVB – Padrão Europeu

Apesar de todos os países da Europa que iniciaram as transmissões digitais terrestres terem

optado, pelo menos num primeiro momento, pela disponibilização da programação apenas

em SDTV (antes somente no formato 4:3 e mais recentemente em 16:9), modalidade de

transmissão sem grandes diferenciais para a qualidade obtida em aparelhos analógicos, mas

que requer unidades decodificadoras para a recepção do sinal digital mais barato do que

aquelas exigidas para captar o sinal em HDTV. Fato que repercutiu, portanto, em menores

custos para o consumidor, estes últimos tenham tido acesso às set-top boxes a um custo

menor e, muitas vezes, gratuitamente, a transmissão digital não encontrou tantos adeptos no

continente.

Independentemente da realidade local desses países, esse novo suporte tecnológico vem

apresentando uma série de dificuldades semelhantes, sobretudo no que se refere à

viabilidade dos canais pagos terrestres, bem como dos serviços interativos. A adesão a eles

ficou aquém do esperado, perante a concorrência empreendida pela TV por assinatura via

satélite ou cabo, em particular esta última. Diante desse quadro, as políticas de apoio à


118

televisão digital, geralmente escassa no continente, tende a se tornar mais relevante. Uma

demonstração disso foi a aprovação por parte do parlamento Europeu, em setembro de

2002, de uma resolução para o desenvolvimento de um plano de ação para a introdução com

êxito da transmissão de televisão digital e do MHP (Multimedia Home Platform), na Europa,

objetivando, assim, orientar o desenvolvimento da televisão digital com vistas à redução da

separação digital entre as diferentes camadas da população.

ISDB – Padrão Japonês

O ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting), sistema japonês de TV Digital foi criado

em 1999 pelo consórcio Dibeg (Digital Broadcasting Experts Group), que tem a emissora

NHK como principal sustentáculo.

Inicialmente, o ISDB substituiu o antigo MUSE (Multiple Sub-Nyquist Sampling Encoding), um

sistema analógico de televisão de alta definição, com modo de transmissão era via satélite.

Já em 2003, os primeiros receptores para televisão digital terrestre começaram a ser

comercializados, expandindo assim a TV digital no território japonês.

Desta forma, o Japão, que havia começado as primeiras pesquisas sobre televisão de alta

definição em meados dos anos setenta, tinha agora um padrão completamente digital que

também englobava o conceito de televisão de alta definição.

O padrão ISDB é formado por um conjunto de documentos que definem as medidas

adotadas em relação ao meio de transmissão, transporte, codificação e middleware, camada

de comunicação entre o software e hardware.

Do ponto de vista de tecnologia e desempenho, o padrão japonês pode ser considerado o

mais avançado, pois teve a mobilidade e flexibilidade como principal pré-requisito durante o

seu desenvolvimento, sendo assim adequado para recepção portátil de dados e imagens.

Além deste fato, este padrão tem uma intensa convergência, suporta modulação digital de

alta qualidade e ainda engloba os conceitos de televisão de alta definição. Outro grande

diferencial do ISDB é a segmentação de canais. Isto significa que o canal digital é


119

subdividido em vários subcanais que permitem assim a transmissão paralela de vários

serviços.

Enfim, o ISDB utilizou as qualidades do já existente DVB (europeu) e incrementou novos e

poderosos conceitos que tornaram este padrão o mais robusto da atualidade.


120

UNIDADE 27


Objetivo: Conhecer como está sendo desenvolvido o Sistema Brasileiro de Televisão Digital.

Introdução

A televisão digital no Brasil remete à implementação do sistema digital de televisão no Brasil

que entre 2005 e 2007 se definiu de maneira significativa, apesar de muitas polêmicas

quanto ao padrão adotado e alguns impasses ainda pendentes.

A primeira transmissão oficial de sinal de TV digital no Brasil ocorreu em 2 de dezembro de

2007, às 21h20, na Sala São Paulo, na cidade de São Paulo. A solenidade reuniu mais de

2000 pessoas e contou com a presença do Presidente da República Luiz Inácio Lula da Silva

e de grandes empresários do setor.

Em 7 de abril esta televisão chegou a Belo Horizonte e, no dia seguinte (8 de abril), ao Rio

de Janeiro. Em ambas, a televisão digital foi inaugurada pela RedeTV!.

Figura 27.1: Primeira Transmissão de TV Digital no Brasil


121

Desde maio de 2008 começou uma campanha para popularização da televisão digital

brasileira. Esta incluiu demonstrações em pontos de grande circulação.

Desenvolvimento da TV Digital

O Brasil foi o único país emergente onde, emissoras e indústrias de equipamentos

financiaram parte dos testes de laboratório e de campo para comparar a eficiência técnica

dos três padrões tecnológicos existentes em relação à transmissão e recepção dos sinais.

Desde 1994, 17 emissoras de televisão e pouco mais de uma dezena de empresas

interessadas criaram o grupo SET/Abert juntamente com a Universidade Mackenzie e

passaram a pesquisar os três sistemas de transmissão de TV Digital: o modelo ATSC

americano, o modelo DVB europeu e o modelo ISDB japonês. Em 1996, Goiás é um dos

estados diretamente empenhados na corrida tecnológica para a implementação da televisão

digital. O ano de 1996 também ficou marcado pela chegada da DirecTV, primeiro sistema de

TV digital no país, porém pago e inacessível à maioria da população. No final daquele ano

chegou a SKY pra competir nesse mercado. Em 1998 foram iniciados os trabalhos do

primeiro consórcio técnico com a Universidade Mackenzie, que resultou nos primeiros testes

de laboratório e de campo que duraram seis meses: entre agosto de 1999 e março de 2000.

O governo federal criou 22 consórcios técnicos envolvendo 106 universidades públicas e

privadas brasileiras, institutos de pesquisa e empresas privadas. Cerca de R$60 milhões do

Fundo para o Desenvolvimento Tecnológico das Telecomunicações foram aplicados para a

criação de inovações brasileiras, incluindo o aperfeiçoamento de equipamentos e tecnologias

e de softwares nacionais.

Em 2003 o Presidente Luiz Inácio Lula da Silva assinou o Decreto n.º 4.901, que criou o

Sistema Brasileiro de TV Digital Terrestre, ou SBTVD, e o Comitê de Desenvolvimento,

responsável pela sua implementação. Após o término da primeira fase de estudos em 2006,

o presidente Lula assinou o decreto de n.º 5.820 que criou o Fórum do Sistema Brasileiro de

TV Digital Terrestre, responsável por padronizar e harmonizar as tecnologias nacionais,


122

desenvolvidas pelas universidades e centros de pesquisas brasileiros, com a tecnologia da

ARIB (Association of Radio Industries and Businesses) do Japão e outras.

Modelos, sistemas e padrões de TV digital para o Brasil

Para compreender alguns dos impactos sociais, culturais, políticos, econômicos e

tecnológicos é importante diferenciar alguns pontos:

O modelo de televisão digital incorpora a visão de longo prazo e o conjunto de

políticas públicas. O modelo deve articular todas as iniciativas, atividades e ações

relacionadas à questão. O modelo define as condições de contorno para o

estabelecimento do sistema e respectiva definição do padrão;

O sistema de televisão digital é o conjunto de toda a infraestrutura e atores

(concessionárias, redes, produtoras, empresas de serviços, ONG’s, indústrias de

conteúdo e de eletroeletrônicos);

O padrão de televisão digital é o conjunto de definições e especificações técnicas

necessárias para a correta implementação e implantação do sistema a partir do

modelo definido.

Atualmente existem diferentes modelos, sistemas e padrões de TV Digital no mundo. No

Brasil, a definição final do padrão adotado dependeu da harmonização de um modelo

(arcabouço legal e institucional) e de diferentes sistemas (tecnologias de software e

hardware). A legislação brasileira foi bastante flexível com relação à portabilidade da

televisão digital no Brasil, permitindo a sua utilização nos mais variados dispositivos.

Padrão ISDB-TB

O padrão de televisão digital adotado no Brasil é o ISDB-TB, uma adaptação do ISDB-T

(Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial), padrão japonês acrescida de


123

tecnologias desenvolvidas nas pesquisas das universidades brasileiras. O padrão japonês foi

escolhido, conforme dito anteriormente, por atender melhor as necessidades de energia nos

receptores, mobilidade e portabilidade sem custo para o consumidor, diferente do padrão

europeu, onde esta operação é tarifada pelas empresas telefônicas. A principal diferença

constatada inicialmente após a decisão de se adotar o padrão japonês para ser utilizado na

televisão digital brasileira, em junho de 2006, foi a substituição do formato de compressão

MPEG-2 para o MPEG-4.

O formato ISDB-TB também permite, além da transmissão em alta definição, a transmissão

em multiprogramação, onde é possível transmitir, no lugar de um único programa em alta

definição, quatro programas diferentes simultaneamente em definição padrão (720 × 480

pixels, a mesma do DVD). Para comparar, a televisão analógica, por ter perdas na

transmissão pelo ar, chega a no máximo 333 × 480. Com o codec h.264 do formato MPEG-4,

será possível transmitir até 2 canais HD e 8 SD pela mesma transmissora.

Especificações técnicas do padrão ISDB-TB

Aplicações EPG, t-GOV, t-COM, Internet

Middleware Ginga

Compressão de áudio MPEG-4 AAC 2.0 , 5.1 canais

Compressão de vídeo MPEG-4 H.264

Transporte MPEG-2 TS

Modulação COFDM dividido em 13 segmentos da

portadora de 6 MHz


124

Desenvolvimentos recentes

Alguns desenvolvimentos recentes merecem destaque. Um deles é o middleware Ginga,

camada de software intermediário open source que permite o desenvolvimento de aplicações

NCL interativas para a TV Digital de forma independente da plataforma de hardware dos

fabricantes de terminais de acesso (set-top-boxes).

Resultado de anos de pesquisas lideradas pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de

Janeiro (PUC-Rio) e pela Universidade Federal da Paraíba (UFPB), o Ginga reúne um

conjunto de tecnologias e inovações brasileiras que tornam a especificação de middleware

mais avançada e, ao mesmo tempo, mais adequada à realidade do país.

O Ginga pode ser dividido em dois subsistemas principais, que permitem o desenvolvimento

de aplicações seguindo dois paradigmas de programação diferentes. Dependendo das

funcionalidades requeridas no projeto de cada aplicação, um paradigma possuirá uma

melhor adequação que o outro.

Outro avanço importante foi a aprovação do contrato que dá início a fabricação do primeiro

chip nacional para a TV Digital. A diretoria do Banco Nacional de Desenvolvimento

Econômico e Social (BNDES) destinou recursos não reembolsáveis do Funtec, no valor R$

14,6 milhões para a União Brasileira de Educação e Assistência (UBEA) da Pontifícia

Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUC-RS) e o Centro de Excelência em

Tecnologia Eletrônica Avançada (CEITEC) vinculado ao Ministério da Ciência e Tecnologia.

Também participam do projeto a empresa Telavo Digital que apoiou a pesquisa e o design do

chip e o Instituto Ábaco, de Campinas, SP, responsável pelo hardware do projeto. O chip

criado pela PUC-RS e pelo Ceitec atenderá aos três sistemas de modulação

internacionalmente reconhecidos para transmissão de TV Digital.

Chegada da Televisão digital a outras cidades

Quando a Televisão Digital foi inaugurada em São Paulo, imaginava-se que ela chegaria ao

Rio de fevereiro em março. O que ocorreu é que essa inauguração foi adiada.


125

Tanto em Belo Horizonte quanto no Rio, os testes das emissoras começariam em 15 de abril

e as transmissões iniciariam formalmente em 25 de abril de 2008. As emissoras, entretanto,

realizavam testes de seus sinais independentemente uma da outra. A Rede TV! adiantou seu

projeto o suficiente para lançar sozinha (e com surpresa) a televisão na capital mineira em 7

de abril, e na capital fluminense em 8 de abril, fazendo elas serem, respectivamente, a

segunda e a terceira metrópole brasileira a receber e transmitir os sinais.

A rede Globo também iniciou as transmissões em Belo Horizonte nesse mesmo mês (abril),

porém, o início das transmissões no Rio de Janeiro começaria em 16 de junho de 2008 (dois

meses depois) por motivos desconhecidos.

Em 4 de agosto de 2008, a TV Anhangüera de Goiânia foi a primeira afiliada da Rede Globo

a iniciar oficialmente a sua transmissão digital.


126

UNIDADE 28

TV de alta definição

Objetivo: Aprender como é o funcionamento e quais as características da nova tecnologia para televisão chamada TV de Alta Definição.

Introdução

High-definition television (também conhecido por sua abreviação HDTV) é um sistema de

transmissão televisiva com uma resolução de tela significativamente superior à dos formatos

tradicionais (NTSC SECAM, PAL). Com exceção de formatos analógicos adotados na

Europa e Japão, o HDTV é transmitido digitalmente e por isso sua implementação

geralmente coincide com a introdução da televisão digital (DTV): esta tecnologia foi lançada

inicialmente nos EUA durante a década de 1990 por um consórcio envolvendo AT&T,

General Instrument, MIT, Philips, Sarnoff, Thomson e Zenith.

Apesar de vários padrões de televisão de alta definição terem sidos propostos ou

implementados, os padrões HDTV atuais são definidos pelo ITU-R BT.709 como 1080i

(interlaced), 1080p (progressive) ou 720p usando uma proporção de tela de 16:9. O termo

"alta definição" pode se referir à própria especificação da resolução ou mais genericamente

ao meio (ou mídia) capaz de tal definição, como filme fotográfico ou o próprio aparelho de

televisão.

O que talvez possa vir a ter algum interesse num futuro próximo é o vídeo de alta definição

(através dos sucessores do DVD, o HD-DVD e Blu-Ray, sendo este último adotado como

padrão) e, por consequência, os projetores, televisores LCD e de plasma (ambos

ultrapassados por novas tecnologias que serão abordadas mais à frente) com resolução de

1080p (1920 x 1080), bem como nos retro-projetores e filmadoras com definição de 1080p.


127

Desenvolvimento no Japão

Pesquisas feitas no Japão pela NHK, na década de 70, identificaram a viabilidade de um

formato de TV capaz de proporcionar “uma nova experiência visual” ao espectador, similar à

sensação conferida pelo cinema de tela larga. Estas pesquisas culminaram com a adoção de

uma imagem com proporções de 16:9, dimensionada para visualização sob um ângulo

horizontal de 30 graus, formato este denominado Hi-Vision.

Este formato (atualmente classificado como HDTV ou TV de Alta Definição), além de

aproveitar melhor o material cinematográfico disponível em tela larga, abrangeria ainda parte

do campo de visão periférica do observador, o que proporciona um nível mais intenso de

ilusão de realidade.

O ângulo visual aproximado de 10 graus da TV convencional abrange a chamada visão

central do observador. É a parte da visão mais sensível a detalhes e à cor. A visão periférica,

por outro lado, possui maior sensibilidade ao movimento, e contribui para a sensação de

equilíbrio do espectador.

O sistema Hi-Vision original, cuja radiodifusão comercial iniciou-se em 1985 no Japão, é

caracterizado por 1035 linhas visíveis, com 1840 elementos de imagem por linha, 60 Hz.

Este formato exige mais de 20 MHz de banda para transmissão, sendo que para isso era

utilizado um canal de satélite de banda larga.

A proporção de 16:9 foi adotada para manter compatibilidade com múltiplas imagens no

formato 4:3, além de se aproximar bastante da proporção utilizada na maioria dos filmes

produzidos na época.

O sistema Hi-Vision japonês é um serviço independente, com programação exclusiva,

veiculado algumas horas por dia. Já a intenção da FCC era autorizar um serviço de TV de

alta definição com exibição simultânea, compatível com o sistema NTSC convencional. Essa

exigência de “Simulcasting” (Simultaneous Broadcasting) traz novos problemas de

compatibilidade, devido à natureza diferente dos dois meios, principalmente no que diz

respeito ao enquadramento e ao movimento de câmera.


128

TV de Alta Definição nos EUA

Em resposta às solicitações de espectro adicional das redes de TV, para radiodifusão de

HDTV, a FCC fez as seguintes concessões:

Liberação de um canal adicional de 6 MHz, não adjacente, para radiodifusão de

HDTV;

A transmissão de HDTV deveria manter compatibilidade com a TV convencional

(Simulcast);

O canal adicional estaria sujeito a interferências por parte de emissoras de TV

convencional;

O canal adicional não poderia interferir nos serviços de TV já existentes.

Várias empresas desenvolveram protótipos totalmente analógicos respeitando essas

exigências, porém com resultados decepcionantes. Parecia impossível encaixar um sinal que

exige 20 MHz de banda em dois canais de 6 MHz não contíguos. O impasse técnico foi

resolvido com o uso de técnicas de compressão digital, que permitiram a codificação de um

sinal de HDTV em um único canal de 6 MHz.

Havia ainda um impasse político: 4 propostas digitais diferentes foram avaliadas pela FCC,

que não reconheceu superioridade técnica de nenhuma delas. A decisão de liberar 4

sistemas diferentes, para que o mercado definisse qual seria o vencedor, foi considerada

uma catástrofe para a indústria de TV, prevendo-se um fracasso comercial semelhante ao já

conhecido no caso da rádio AM estéreo.

A solução encontrada pelos participantes foi retirar as 4 propostas, fundindo-as em uma

única que, teoricamente, teria as partes melhores de cada uma das originais. Essa união foi

denominada “Grande Aliança”. A FCC não teve outra alternativa a não ser homologar o

sistema proposto, denominado ATSC.

Enquanto a TV de Alta Definição aguardava o desenrolar dos fatos políticos, as tecnologias

de processamento e compressão digital, desenvolvidas para a HDTV, encontraram aplicação


129

imediata em sistemas de TV digital com resolução convencional (SDTV, ou Standard

Definition Television). Sistemas como Digisat, Sky, e DirecTV utilizam técnicas de

compressão digital para transmitir vários programas de TV, onde antes era possível transmitir

apenas um canal.

Brasil

Quando a Novela “DANCE DANCE DANCE” entrou no ar pela TV Bandeirantes, estava

sendo firmado um marco histórico na trajetória da televisão brasileira. Com essa novela

totalmente produzida em alta definição (HD) a emissora se antecipava à chegada da tevê

digital prevista para 2 de dezembro: "A Band se orgulha de inaugurar essa nova era. Produzir

uma novela em High Definition significa investir pesado”.

Figura 28.1: Exibição da Novela Dance Dance Dance da TV Bandeirantes

No passado o Brasil desenvolveu o PAL-M, pois o PAL original é de 50 Hz, porém o padrão

energético no país é de 60 Hz. O termo "M" fez essa adaptação do sistema PAL, desta forma

o PAL-M é o único sistema PAL com suporte a 60 Hz. Esses mesmos 60 Hz são nativamente

suportados pelo sistema NTSC. A escolha brasileira pelo ISDB é justamente nesse ponto.

O ISDB tem suporte a 60 Hz, já o europeu é desenvolvido com o padrão 50/60 hz. Como no

Brasil a rede elétrica está baseada nos 60 Hz de frequência, então o sistema ISDB se saiu à

frente dos demais. Além disso, o sistema de correção de perdas também foi melhor no ISDB.


130

UNIDADE 29

Tecnologias de Armazenamento

Objetivo: Aprender como é o funcionamento e quais as características da nova tecnologia para televisão chamada TV de Alta Definição.

Introdução

O modo mais clássico de armazenamento de informação é através da palavra escrita,

impressa. O acesso à informação estocada dessa forma é lento, difícil, e de pouco

rendimento. Para todas as etapas da manipulação da informação é necessária a presença do

ser humano, e suas limitações na capacidade de aquisição de dados e processamento de

grande volume constituem o principal gargalo do processo. Esse mecanismo é

especialmente inconveniente para armazenamento de informação dinâmica, de atualização

constante. Um exemplo pitoresco ocorre na prática legislativa brasileira: é comum encerrar

diplomas legais com a expressão “revogam-se as disposições em contrário''. Entretanto, é

praticamente impossível saber quais disposições foram revogadas, e, para uma dada lei, é

difícil saber se não foi suplantada por uma lei posterior. A dificuldade está em consultar e

interpretar o grande número de textos legais.

Com o advento da computação surgiram meios bem mais eficientes de se armazenar

informação, com vistas a uma recuperação expedita e posterior transformação. Os discos

magnéticos são no momento, os mais utilizados para combinar grande capacidade e alta

velocidade de acesso. Já é viável para uma empresa média ter em um escritório uma

capacidade de estocar o equivalente a uma biblioteca de porte razoável.

O crescimento da capacidade dos discos é um exemplo de processo exponencial, a ser

delineado mais adiante. Assim, enquanto que na década de 1970 o megabyte (MB) era uma

unidade cara até para empresas e de uso raro, atualmente, discos de 1 terabyte já são

comercializados para serem utilizados em computadores domésticos.


131

Blu-Ray

Um disco de camada única Blu-Ray pode conter cerca de 25 GB de dados ou cerca de 6

horas de vídeo de alta definição mais áudio, e, no modo de dupla camada (Double Layer),

este espaço é duplicado, podendo conter, aproximadamente, 50 GB. Suporta os formatos de

compressão MPEG-2, MPEG-4 e VC-1. A velocidade de transferência de dados é de 36

Mbit/s (54 Mbps para BD-ROM), mas protótipos a 2x de velocidade com 72 Mbit por segundo

de velocidade de transferência estão em desenvolvimento. O BD-RE (formato regravável)

padrão já está disponível, assim como os formatos BD-R (gravável) e o BD-ROM, como parte

da versão 2.0 das especificações do Blu-ray. Em 19 de Maio de 2005, TDK anunciou um

protótipo de disco Blu-ray de quatro camadas (100 GB). Outros discos Blu-ray com

capacidades de 200 GB (oito camadas) estão também em desenvolvimento.

Como esperado, as subsidiárias da Sony, Sony Pictures Entertainment e Metro-Goldwyn-

Mayer, anunciaram seu apoio ao formato.

Em 3 de outubro de 2004, a 20th Century Fox anunciou que iria juntar-se à BDA, e em

29 de julho de 2005 o estúdio anunciou oficialmente seu apoio ao formato.

Em 8 de dezembro de 2004, a Walt Disney Company (e sua divisão de home video,

Buena Vista Home Entertainment) anunciou seu apoio não-exclusivo ao Blu-ray.

Em 7 de janeiro de 2005, a Vivendi Universal Games (VU Games) e a Electronic Arts

anunciaram seu apoio ao formato.

Em 10 de março de 2005, a Apple Computer anunciou seu apoio ao formato e juntou-

se à BDA.

Em 17 de agosto de 2005, a Lions Gate Home Entertainment anunciou que iria lançar

seus produtos utilizando o formato Blu-ray.

Em 7 de setembro de 2005, a Sansung confirmou que sua próxima geração de leitores

ópticos suportaria tanto Blu-ray quanto HD DVD.


132

Em 2 de outubro de 2005, a Paramount anunciou que iria apoiar o Blu-ray, mas ainda

ofereceria produtos no formato HD DVD para dar uma escolha aos seus clientes.

Em 20 de outubro de 2005, a Warner Bros. anunciou que iria lançar títulos no formato

Blu-ray, além do HD DVD, deixando apenas a Universal Studios apoiando

exclusivamente o HD DVD; os outros apóiam tanto ambos ou somente Blu-ray Disc.

Em 9 de novembro de 2005, a Metro-Goldwyn-Mayer anunciou que apoiará o Blu-ray

Disc e que planeja ter títulos a disposição quando o formato for lançado.

Em 19 de novembro de 2005, a Sony Pictures Home Entertainment anunciou que

tinha terminado o processo de produção de um longa-metragem, Charlie's Angels: Full

Throttle (As Panteras: Detonando), em um disco Blu-ray. O disco usa compressão

MPEG-2 a uma resolução de 1920 × 1080 (1080i ou 1080p; não foi informado qual foi

usado) e diz ter usado uma interface de menus que iria suceder as interfaces atuais

do DVD-Video.

Em 12 de janeiro de 2006, a Digital Playground, grande estúdio de filmes

pornográficos, anunciou que iria lançar seu conteúdo no formato Blu-ray.

Em 3 de abril de 2006, a Blueray, uma empresa italiana de produção de vídeo,

anunciou que lançaria seus produtos no formato.

Em 10 de abril de 2006, a TDK anunciou que começou a expedir mídia BD-R e BD-RE

de 25 GB (a US$ 19,99 e US$ 24,99, respectivamente) e que iria lançar, mais tarde no

ano, mídia BD-R e BD-RE de 50 GB (a US$ 47,99 e US$ 59,99, respectivamente).

Em 20 de agosto de 2007, a Paramount e a Dreamworks anunciaram o apoio em

exclusivo ao HD DVD em detrimento ao Blu-Ray.

Em 4 de janeiro de 2008, a Warner Bros anunciou o apoio em exclusivo ao Blu-Ray

começando em 1 de junho de 2008.


133

Em 19 de fevereiro de 2008, a Toshiba anunciou a parada na produção de aparelhos

de HD-DVD, sendo esse um importante passo para o blu-ray.

Figura 29.1: Aparelho Blu-Ray da Philips disponível no Brasil

Todos os jogos do PlayStation 3 são em formato Blu-ray. Alguns chegam a mais de 30 GB

de tamanho, como por exemplo, Metal Gear Solid 4 e Ratchet & Clank.

HD-DVD

O HD DVD (High Density Digital Versatile Disc - Disco Digital Versátil de Alta Densidade ou

High Definition Digital Video Disc - Disco Digital de Vídeo de Alta Definição) é um formato de

mídia óptica digital, desenvolvido como sendo o primeiro padrão de vídeo de alta definição.

HD DVD é similar ao seu competidor, o disco Blu-ray, que também utiliza o mesmo tamanho

de CD (120 mm de diâmetro) de mídia de compartimento óptico de dados e 405 mm leitura

de ondas de laser azul.

O HD DVD é promovido pela NEC, Sanyo e mais recentemente recebeu o apoio da

Microsoft, HP e Intel. O HD DVD é apoiado agora por um grande estúdio de Hollywood, a

Universal Studios. A Universal apoia em exclusivo o HD DVD. Em novembro de 2006, a

Microsoft lançou, ao preço de 199 dólares, um dispositivo externo de HD DVD para seu

console de vídeo game Xbox 360, compatível também com PCs e MACs via porta USB. Na

CES 2006, as companhias de estúdio disseram que lançariam mais de 200 títulos que foram

habilitados pelo formato até o final do ano de 2006. Em 31 de março de 2006, a Toshiba


134

lançou o primeiro HD DVD Player no Japão por 934 dólares. O HD DVD foi lançado nos

Estados Unidos em 18 de abril de 2006.

Este formato tem a capacidade de 15 GB em discos de 1 camada, e capacidade de 30 GB

em discos de dupla camada. A Toshiba anunciou que um disco de camada tripla está em

fase de pesquisa e desenvolvimento, que poderá oferecer 45 GB de compartimento, pouco

menos que o concorrente Blu-Ray. A superfície de cada camada de um HD DVD é de 0,6

mm, o mesmo do tamanho do DVD, porém 0,1 mm a menos do que a camada de um disco

Blu-ray. A abertura numérica do cabeçote de feixe ótico tem 0,65 mm, comparado aos 0,6

mm do DVD. Ambos os formatos serão compatíveis com o DVD e ambos serão utilizados

assim como as técnicas de vídeo compressão: Mpeg-2. Video Codec 1 (vc1, baseado no

formato do Windows Media 9) e H.264/ Mpeg-4 AVC.

Algumas fontes supunham que a venda de produtos que utilizam o formato estaria próxima

do fim. Em 19 de fevereiro de 2008, a Toshiba comunicou a decisão de não continuar com o

desenvolvimento, fabrico e comercialização do HD DVD. Segundo Atsutoshi Nishida,

presidente da Toshiba, a decisão da Warner Bros. em usar exclusivamente o Blu-ray foi

preponderante para a tomada dessa decisão.

EVD

Enhanced Versatile Disc (EVD) é um formato de áudio e vídeo digital baseado em mídia

óptica desenvolvida na China com o objetivo de substituir o DVD e eliminar os custos com o

pagamento de royalties. O EVD possui a capacidade de armazenar vídeos em alta definição,

recurso indisponível no DVD.

O EVD foi anunciado pela primeira vez em 18 de novembro de 2003 pela agência de notícias

estatal chinesa Xinhua. A China começou o desenvolvimento da tecnologia em 1999. Após

disputas judiciais entre a On2 Technologies, desenvolvedora do codec utilizado no padrão, e

o consórcio Beijing E-World, responsável pelo formato EVD, o desenvolvimento do formato

parece ter sido interrompido, mesmo já tendo sido proposto ao governo chinês como padrão.


135

Após a disputa contratual em 2004, pouco se ouviu sobre o EVD até 6 de dezembro de 2006,

quando 20 empresas chinesas de eletrônicos demonstraram 54 protótipos de reprodutores

de EVD, anunciando sua intenção de trocar completamente para o formato em 2008, como

um esforço para reduzir a dependência de produtos e tecnologias estrangeiras, além de

estabelecer um mercado para o produto. Apesar da indústria já ter se esforçado

anteriormente, nunca houve tanto apoio como dessa vez.

Especula-se que, atualmente, nenhum EVD esteja codificando conteúdo em resolução

HDTV, ou que exista um bloqueio que esteja prevenindo que os discos sejam reproduzidos

na sua resolução completa. O formato não é mais vendido pela Livraria Xinhua em Wuhan,

devido ao baixo número de vendas.

VMD

Enquanto um DVD utiliza apenas uma ou duas camadas, um VMD utiliza múltiplas camadas,

portanto sua capacidade de armazenamento é consideravelmente maior. Cada camada

adicional representa um aumento de 5GB sobre a capacidade de um DVD. A tecnologia VMD

permite colocar até 20 camadas em um único disco, sem perda de qualidade no conteúdo.

Isso representa uma capacidade de 100GB ou mais. O VMD conta com recursos que podem

oferecer grande qualidade de imagem e som, pois possui capacidade de armazenamento

comparável aos caros Blu-Ray Disc e HD-DVD, e em contrapartida custa o mesmo que os

dispositivos convencionais. O VMD é a solução do armazenamento móvel para instituições

que necessitam de uma alta capacidade de armazenamento, especialmente aquelas que

precisam arquivar informações constantemente. Ele também é adequado para uma série de

aplicações, incluindo armazenamento de dados de computadores (back-up) e é uma ponte

de convergência entre aplicações para computadores e produtos eletrônicos de

entretenimento.


136

Figura 29.2: Aparelho da empresa Nme que utiliza discos VMD

HVD

Holographic Versatile Disc ou HVD é a próxima tecnologia de discos ópticos, que promete

suceder o Blu-ray e o HD-DVD. As vantagens deste disco é a sua capacidade, incríveis 3.9

TBs , que podem ser lidos a uma velocidade de 1 Gbps. O disco é composto por duas

camadas, que são acedidas através de dois lasers, um verde-azulado (532 nm) e outro

vermelho (650 nm). A primeira camada, a acedida pelo laser verde, contém a informação

propriamente dita, já a segunda camada contém um índice dos ficheiros (ou dos seus

segmentos) e a sua posição na camada de dados, o que permite poupar espaço e têm um

ganho bastante significativo na velocidade de leitura.

Ultimamente, referente ao HD DVD, Blu-ray, DVD, e ao CD, andamos tentando compactar

memória com lasers menores, linhas de leitura em verticais, e também com camadas e

duplas-faces. A vantagem da Tecnologia Holográfica, é que ao contrário das mídias citadas

anteriormente, que marcam cada ponto como um bit, é que ela pode marcar vários bits no

mesmo ponto, através de "queima por ângulos".

Quando se grava um CD, por exemplo, nós "imprimimos" os dados na superfície do produto,

como se fossem "marcas de fogo". Por outro lado, quando se grava em uma mídia

holográfica, como o HVD, o laser lança uma "luz", um holograma, a mídia "fotografa" o

holograma, registrando a informação. E já que a holografia é uma forma de se registrar ou


137

apresentar imagens em dimensões, significa que podemos marcar hologramas em uma

mídia, várias vezes no mesmo ponto. E, já que a longitude dos lasers é bem menor que a

das mídias de hoje em dia, podemos associar essa tecnologia com mídias holográficas em

várias camadas, como 6, 12 camadas.

Acredita-se que as mídias do futuro serão investidas somente na tecnologia holográfica, com

hologramas menores, mais pontos e camadas, e "espaçamento" entre os pontos. Isso

poderá ser aplicado não só em mídias portáteis, mas em Discos rígidos, por exemplo.

Figura 29.3: Unidade de 300GB desenvolvida pela Maxell


138

UNIDADE 30

Tecnologia em Desenvolvimento - Transmissão

Objetivo: Conhecer as novas tecnologias que estão sendo desenvolvidas para permitir a transmissão de TV Digital a outros dispositivos de comunicação.

Introdução

A Qualcomm antecipou em cerca de um mês o lançamento mundial do chip Universal

Broadcast Modem (UBM), que permite receber sinal de programação televisiva no celular em

três padrões: o americano MediaFlo, criado por ela mesmo, além do DVB (europeu) e do

ISDB (japonês), este último de quem o Brasil vai adotar a modulação na TV digital nacional.

Do momento em que a Qualcomm coloca o chip no mercado até o desenvolvimento de um

aparelho celular com ele e sua chegada ao consumidor costuma levar entre nove e 12

meses, como explicou Breviglieri.

O ministério das Comunicações espera que em julho já comecem os testes de transmissão

no padrão digital de TV em São Paulo, enquanto a estreia comercial está marcada para

dezembro, também a partir da capital Paulista.

De acordo com o executivo, as adaptações que o governo brasileiro pretende implantar no

sistema japonês não influenciarão na possibilidade de que o mesmo chip da companhia

possa ser usado pelos brasileiros em seus celulares, já que o governo pretende implantar

tecnologia nacional no middleware ou nos aplicativos de vídeo.

Segundo Breviglieri, Motorola e Samsung já se preparam para lançar no mercado aparelhos

celulares que contenham o chip UBM, "mas outros virão". Essas duas fabricantes já fizeram,

inclusive, demonstrações dos modelos em feiras do setor.

Além de já ter dois contratos fechados nos Estados Unidos com a Cingular e a Verizon, para

a transmissão de TV no celular pelo padrão MediaFlo, a Qualcomm concluiu recentemente


139

testes com uma empresa de radiodifusão no Reino Unido, a British Sky Broadcasting Limited

(BskyB).

Sansung V820L

O modelo de telefone celular Sansung V820L recebe o sinal das emissoras de TV aberta e

também integra MP3 Player com memória expansível, acesso à internet em alta velocidade

via 3G e câmera de 2 MP.

A Sansung já fez o lançamento oficial do SGH-V820L, primeiro celular no mercado nacional

capaz de receber as transmissões para dispositivos móveis (1Seg) do SBTVD, o Sistema

Brasileiro de Televisão Digital. O trabalho de adequação do aparelho, que tem design

baseado em um modelo japonês, ao mercado nacional foi feito pelo centro de Pesquisa e

Desenvolvimento da Sansung em Campinas, no interior de São Paulo.

Figura 30.1: Sansung V820L exibindo o programa Jornal Hoje da TV Globo

O V820L não é um celular pequeno: mede 10,3 x 1,8 x 5,1 cm (largura, altura, profundidade),

tamanho devido à tela OLED de 2,6 polegadas usada para exibir a programação de TV


140

digital, que é captada com o auxílio de uma antena telescópica (estilo "vareta") externa. A

tela pode girar 180 graus e se fechar sobre o teclado, o que transforma o aparelho em uma

verdadeira TV de bolso. A recepção de sinal é de ótima qualidade, mesmo com a antena

recolhida, e o aparelho conta com recursos como guia eletrônico de programação,

transmitido junto com o sinal de TV pelas operadoras.

Além disso, o aparelho também é um celular 3G, equipado com recursos como câmera

digital de 2 MP com flash e autofoco, player de músicas em MP3/AAC e de vídeos (MPEG-

4), vídeo chamada, Bluetooth estéreo (AD2P) e memória expansível com o uso de cartões

MicroSD (até 2 GB).

Segundo André Vargas, gerente de Produtos da Divisão de Telecomunicações da Sansung,

a autonomia de bateria enquanto assistindo TV é de cerca de três horas e meia, suficiente

para "um jogo de futebol com prorrogação e pênaltis". Em conversação a autonomia chega a

5 horas, e até 250 horas em standby.

O Sansung V820L já está disponível no mercado nacional, inicialmente na cidade de São

Paulo (único local onde já há transmissões regulares de TV Digital), com preço sugerido pelo

fabricante de R$ 1.499. O aparelho será comercializado por todas as operadoras, e o preço

pode variar de acordo com o plano de serviços contratado pelo usuário.

FÓRUM III

A utilização de Internet através de conexões de alta velocidade (Velox e Speed, por exemplo)

já é uma realidade no Brasil. Atualmente se discute muito sobre a Internet 2.0, principalmente

em relação às necessidades de maior velocidade que serão demandadas. É possível hoje, e

num futuro próximo, continuar acessando a Internet por uma conexão discada comum, a 50

Kbps, e conseguir acessar conteúdos que estejam adequados a essa velocidade?


141

Atividade Dissertativa

Desde o surgimento da Televisão tem-se uma preocupação com o conteúdo passado ao

telespectador.

Com o surgimento das empresas de TV à Cabo uma quantidade muito grande de opções

tem-se apresentado à disposição daqueles que têm tempo para assistir TV.

Atualmente a quantidade e opções é tão grande que torna até difícil a tarefa de realização da

escolha do conteúdo que será visto.

Alguns pesquisadores dizem que seria possível a construção de um equipamento que

ofereceria centenas de canais de TV para as pessoas.

A dúvida em questão é: Como uma empresa iria disponibilizar e administrar esta quantidade

imensa de conteúdo?

Faça uma pesquisa, e um artigo de 2 páginas, identificando quais são as opções de

tecnologias existentes para que a construção de uma Rede de TV com centenas de canais

fosse possível (sem considerar custos de instalação).

A formatação do texto deverá ser:

Fonte: Verdana,

Tamanho: 12,

Espaçamento entre linhas: Simples,

Espaçamento entre Parágrafos: 0,0cm.


142

Antes de dar início à sua Prova Online é fundamental que você acesse sua SALA

DE AULA e faça a Atividade 3 no “link” ATIVIDADES.


143

GLOSSÁRIO Caso haja dúvidas sobre algum termo ou sigla utilizada, consulte o link glossário em sua sala

de aula, no site da ESAB.


144

REFERÊNCIAS Caso haja dúvidas sobre algum termo ou sigla utilizada, consulte o link Blibliografia em sua

sala de aula, no site da ESAB.

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Módulo 10 - Sistemas de Multimídia e TV Digital