Redes de Telecomunicações - Técnico Lisboa · As redes de telecomunicações compreendem o conjunto dos meios técnicos (de natureza electromagnética) necessários para transportar

Redes de Telecomunicações

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

1º semestre 2010/2011

©João Pires Redes de Telecomunicações (10/11) 2

Capítulo 1

Introdução

Redes de Telecomunicações


Aspectos da Evolução das Telecomunicações

1837 – Telégrafo1844 – Código de Morse1866 – 1º cabo submarino transatlântico1875 – 1º cabo submarino Lisboa-Brasil

1876 – Telefone (Bell)1882 – Primeira rede telefónica em Portugal (concessão)1891 – Comutação automática (Strowger)1894 – Telegrafia sem fios (Marconi)1925 – Transmissão de imagens em movimento (Bird) – televisão1928 – Teorema da amostragem (Nyquist) 1936 – Invenção do PCM (Reeves) – transmissão digital1948 – Transistor1956 – 1º cabo submarino telefónico transatlântico analógico (35 circuitos)


Aspectos da Evolução das Telecomunicações

1964 – Concepção da comutação de pacotes (Baran)1965 – 1ª satélite geo-estacionário (Intelsat1, 240 circuitos)1966 – Proposta de utilização de fibra óptica (Kao)1967 – Projecto da 1ª rede de comutação de pacotes (ARPAnet)1968 – Primeira central de comutação digital (tecnologia TTL) 1973 – Ethernet (Metcalfe)1978 – 1º sistema de rádio móvel celular analógico1981 – TCP/IP1982 – Correio electrónico1985 – Proposta da SONET (Belcore)1991 – GSM (Global System for Mobile Communications)1996 – Cabo submarino óptico TAT12/13 (122 880 circuitos)2002 – UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)2008/2009 – Instalação em Portugal da FTTH em larga escala


Princípio do Telefone


Telefone: instrumento multimédia?

Fonte: Rogério Santos, Olhos de Boneca, Uma história das telecomunicações 1880-1952, Edições Colibri e Portugal Telecom, 1999


Primeira rede telefónica Lisboa-Madrid


Comutação Manual Versus Automática

Comutação Manual

Foi usada na rede telefónica portuguesa até ao início da década de 80

Comutação Automática Strowger

Foi usada na rede telefónica portuguesa até meados da década de 90


Central de Comutação Digital (EWSD)


Rede da Eastern Telegraph Company (1901)

Fonte: Wikipedia


Cabos Submarinos Ópticos

Fonte: Alcatel Lucent


Cabos Submarinos Ópticos: Panorama Mundial

Fonte: http://image.guardian.co.uk/sys-images/Technology/Pix/pictures/2008/02/01/SeaCableHi.jpg


FTTH/FTTB Panorama Internacional


EvoluEvoluçãção Histo Históórica rica –– FasesFases

• Telefone e telégrafo (XIX)

• Comunicações via satélite (1960s)

• Comunicações digitais (1980s)

• Comunicações ópticas (1980s)

• Internet (1990s)

• Telemóvel (1990s)

• Século XXI: Convergência fixo-móvel, convergência voz, dados e vídeo em suporte IP (Internet Protocol)


Tráfego de Telecomunicações Global

Fonte: H. Kogelnick, “Perspectives on Optical Communications”, OFC 2008


Evolução/Previsão Tráfego Internet (USA)

• As análises de tráfego nos Estados Unidos mostram que o tráfego Internet passou a ser dominante a partir do ano 2000, com um crescimento que duplica todos os anos.

Fonte: Maurizio Dècina, ECOC 2003

Cresce 35% ao ano

Previsão para 2010 : > 50 EB/mês


Bolha das Telecom (≈ 2000)


Tráfego Internet (USA) até 2009

0.001

0.01

0.1

1

10

100

1000

10000

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010

PByt

e/m

ês mínimo

máximo

Fonte : http://www.dtc.umn.edu/mi

nts/igrowth.html

Previsão para 2010 : 2.5 EB/mês (min) 4 EB/mês (max)

Estimativa para 2009: 1.8 EB/mês (min) 2.7 EB/mês (max)

Tendências Evolutivas do Tráfego Internet (USA):Entre 1990 e 2002 verifica-se que o tráfego Internet duplica todos os anos de um modo sustentável. Exceptuam-se os anos 1995 e 1996 em que se tem um crescimento de cerca de 10x devido ao facto do tráfego WEB ter substituído o tráfego baseado na transmissão de informação em texto.

Desde 2003 até 2009 têm-se verificado um crescimento de tráfego ligeiramente superior a 50% ao ano.


Lei de Moore

Fonte: Wikipedia

A lei de Moore indica que o número de transístores que pode ser inserido num único chip duplica todos os 18 meses, ou seja tem-se um crescimento anual de cerca de 60%. A lei actualizada indica uma duplicação todos os 24 meses, ou seja um crescimento anual de cerca de 50%.

A evolução do tráfego Internet (USA) nos últimos anos parece

seguir a lei de Moore


Cenários de Evolução dos Requisitos de Largura de Banda

Fonte: P. Morin, “The NewEconomy, Global Megatrends

Driving Optical Inovation,” Nortel, OFC´09


Como dar Resposta ao Aumento dos Requisitos de Largura de Banda?

Explorando as potencialidades das redes ópticas

Fonte: P. Morin, “The New Economy, Global Megatrends Driving Optical Inovation,” Nortel, OFC´09


Transmissão Óptica: Estado da Arte

Fonte: Diário Económico, 01/10/09

Débito binário for fibra óptica: 155 comprimentos de onda × 100 Gb/s = 15. 5 Tbit/s

Tráfego Internet (USA) 2009: 2 700 Pbyte/mês ≈ 1 Tbyte/s = 8 Tbit/s

15. 5 Tbit/s × 7000 km = 108. 5 Pbit/s × km


Lei de Nielsen

• A lei de Nielsen prevê um crescimento na velocidade de acesso à Internet na terminação do utilizador de cerca de 50% ao ano.

Fonte: http://connectedhome2go.com/2008/03/18/nielsens-law/

2005 – 2.3 Mbps

2010 – 17 Mbps

2015 – 129 Mbps

2020 – 980 Mbps


Utilizadores por Tecnologia de Banda Larga (Mundial)

Fonte: H. Kogelnick, “Perspectives on Optical Communications”, OFC 2008


Penetração das soluções FTTH e FTTB em 2009

Fonte:Fiber-to-the-HomeCouncil, Fev. 2009


Implementações FTTH/B na Europa


Definição e Ramos

• Transmissão: Transporte fiável da informação à distância.

• Comutação: Encaminhamento da informação (pôr em contacto dois utilizadores quaisquer, de acordo com as suas ordens).

• Controlo e gestão: Responsável pela dinâmica (controlo) e pela fiabilidade (gestão) das redes. A função de controlo é implementada através da sinalização.

As redes de telecomunicações compreendem o conjunto dos meios técnicos (de natureza electromagnética) necessários para transportar e encaminhar tão fielmente quanto possível a informação à distância.

Ramos das telecomunicações


Critérios de Qualidade

As redes de telecomunicações devem garantir que a informação nas suas diversas formas (voz, música, vídeo, texto, etc.) é transmitida sem perdas e alterações.

As redes de telecomunicações públicas devem assegurar um serviço permanente e sem falhas (menos de duas horas de indisponibilidade em 40 anos).

Fidelidade

Fiabilidade


Normalização em Telecomunicações

• O carácter internacional das telecomunicações implica normalização em aspectos tais como:

aspectos técnicos (qualidade de serviço, interfaces, etc.);planificação geral da rede (estrutura da rede, números telefónicos internacionais,etc.);problemas de exploração e gestão (preços das chamadas internacionais, análise de tráfego, etc.).

• No plano das redes nacionais a normalização também é importante de modo a:

garantir a compatibilidade dos sistemas de diferentes fabricantes;assegurar uma qualidade de serviço mínima a todos os utilizadores;respeitar as convenções internacionais.


Principais Organismos de Normalização (I)

• International Telecommunication Union (ITU)Agência da ONU responsável por todos os sectores das telecomunicações. Os seus principais órgãos são:

ITU Telecommunications Sector (ITU-T)Estudo de questões técnicas, métodos de operação e tarifas para as redes de transporte, redes telefónicas e de dados.ITU Radiocommunications Sector (ITU-R)Estudo de questões técnicas e operacionais relacionadas com rádio-comunicações, incluindo ligações ponto-a-ponto, serviços móveis e de radiodifusão e ligações via satélite.

• O ITU é o principal organismo de normalização a nível mundial naárea das telecomunicações e das tecnologias de informação e inclui 191 países como membros.


Principais Organismos de Normalização (II)

• European Telecommunications Standards Institute (ETSI)Criado em 1988 para desenvolver as normas necessárias para uma rede de telecomunicações pan-europeia. Teve um papel importante no desenvolvimento da norma GSM.

• International Organization for Standardization (ISO)É uma federação de organismos de normalização de vários países (mais de 130). A norma OSI (Open System Interconnection) é a mais conhecida na área das telecomunicações. O organismo americano ANSI (AmericanNational Standards Institute) também tem dado contribuições importantes. Refira-se, por exemplo a normalização das cablagens.

• The Intitute of Electrical and Electronics Engineering (IEEE)É a maior organização profissional em todo o mundo. O LAN/MAN standards committee tem tido um papel muito importante na área das redes com várias normas relevantes, como sejam a 802.3 (Ethernet) e o 802.11(Wireless LAN).

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