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Circuitos Elétricos 3
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TELECOMUNICAÇÕES E TELECOMUNICAÇÕES E REDES DIGITAIS REDES DIGITAIS SISTEMAS DE TRANSMISSÃO SISTEMAS DE TRANSMISSÃO Autor Me Marcelo Takashi Uemura Revisor José Frederico Rehme Tempo de leitura do conteúdo estimado em 1 hora e 24 minutos Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 1 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Introd uca Oo Ola estudante Seja muito bemvindo Neste material falaremos sobre os sistemas de transmissao utilizados em redes de telecomunicagoes Iniciaremos com os sistemas de radiodifusao buscando entender como as ondas de radio ajudam na propagagao das comunicaoes de radio telefonia TV e dados Na sequéncia comentaremos sobre as redes de transmissao digital focando o tratamento dado aos canais PCM e a busca por altas velocidades por meio das hierarquias digitais Também serao apresentados os principais elementos utilizados em redes Opticas Por fim falaremos sobre os sistemas de satélites que estao permitindo uma transmissao de dados em nivel global Bons estudos 2 of 51 15052023 0548 Caroa estudante Segundo Medeiros 2016 os sistemas de radiodifusão são sistemas de transmissão de rádio em AM FM e televisão destinados às comunicações com o público por voz música e imagem Para que os milhares de usuários possam receber as informações em suas residências conceitos e técnicas de transmissão de ondas eletromagnéticas são utilizados Vamos conhecêlos Radiodifusão e Radioenlace Nos sistemas de radiodifusão são utilizados enlaces de comunicação ponto multiponto denominados radioenlace em que a transmissão é feita de um ponto para a recepção em diversos outros pontos através de ondas de radiofrequência Os radioenlaces são utilizados em redes de acesso interconexão entre estações rádiobase sistemas de comunicações móveis redes de transporte redes VSAT Very Small Aperture Terminal e no caso da radiodifusão em transmissões e retransmissões de rádio AM e FM e emissoras de TV GOMES 2013 Veja que para a transmissão em radioenlaces são utilizadas técnicas de modulação em que um sinal a ser transmitido áudio vídeo ou dados é misturado com um sinal senoidal de frequência diferente denominada portadora e transmitido pelo ar como uma onda eletromagnética que será Sistemas de Radiodifusão Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 3 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud captada pelos dispositivos receptores para a regeneragao e reprodugao do sinal original No caso da radiodifus4o em AM Amplitude Modulation é utilizada uma faixa de frequéncia de 535 a 1605 kHz com poténcias a partir de 100 Watts modulando sinais de audio limitados a 5 kHz Na radiodifusao FM adotase a faixa de frequéncias de 88 a 108 MHz com poténcias da ordem de 15 kW modulando sinais de audio de até 15 kHz tendo transmissoes que podem ser feitas em mono ou estéreo Ja a radiodifusao de televisao no sistema SBTVD Sistema Brasileiro de TV Digital apresenta a transmissao de som e imagem em alta definigao com recursos que possibilitam ao usuario interagir com multiplas programacgées multimidia disponiveis MEDEIROS 2016 O desligamento do sinal de TV analdgico possibilitou ampliar a faixa de frequéncia FM em 12 MHz A faixa de frequéncias FM entao foi estendida de 76 MHz a 108 MHz permitindo a inclusdo de canais de radio AM BRASIL 2021 Um sistema de radiocomunicagao digital para transmissao de sinais analdgicos pode ser representado pelo diagrama em blocos conforme a figura a seguir 4 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud m onte oral onte fore Fel A m g Figura 21 Sistema de radiocomunicagao digital Fonte Jeszensky 2004 p 490 PraCegoVer a imagem apresenta um diagrama em blocos de um sistema de radiocomunicagao digital tendo os seguintes blocos da esquerda para direita condicionador codificador de fonte codificador de canal modular e transmissor O bloco transmissor se conecta com o canal e este com o bloco receptor Da direita para a esquerda temos o bloco receptor demodulador decodificador de canal decodificador de fonte e outro condicionador Os blocos tém a seguinte funcao JESZENSKY 2004 e Condicionador faz a filtragem para delimitagao do espectro de frequéncias e amplitudes do sinal de entrada m e Codificagao de fonte promove a conversao analdgicodigital do sinal da 5 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud fonte condicionado além de fungdes de compressao que ajudam a reduzir a taxa de transmissao e Codificagao de canal introduz codigos corretores ou detectores de erros para aumentar a confiabilidade da transmissao e Modulador adéqua o sinal para posterior transmissao e Transmissor adéqua 0 sinal ao meio de transmissao adotado Demodulador trata o sinal recebido com relagao ao sincronismo a equalizacao etc e Condicionador de saida restaura o sinal recriado no processo de decodificagao No proximo subtopico falaremos sobre os processos de codificaao de fonte e codificagao de canal utilizados nos sistemas de radiodifusao Estudante 0 processo de codificagao do sinal a ser transmitido em um sinal digital passa pelas etapas de codificagao de fonte e codificagao de canal sendo passivel um processo de criptografia para garantir a segurana da informagao A codificagao de fonte trata do processo de conversao do sinal da fonte como um sinal de audio analdgico para um formato digital buscando a melhor eficiéncia para envio da informagao com a menor quantidade de bits possivel Na codificagao de fonte podem ser adotadas técnicas de compressao com ou sem perdas para remocao das redundancias como a adogao de cddigo de Huffman LZW e Bitplane 6 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud No processo de codificagao pode ser aplicada a criptografia a fim de prevenir que usuarios nao autorizados acessem as informagdes das mensagens ou que insiram indevidamente mensagens falsas no sistema A codificagao de canal tem como objetivo reduzir os erros introduzidos pelo canal por meio de mecanismos de detecao e correcao Dois codigos de deteccao e corregao de erros sao comumente utilizados cddigo de bloco exemplos céddigos de Hamming cddigos ciclicos cédigo ReedSolomon e cdédigo convolucional Na sequéncia falaremos da modulagao que pode ser utilizada para a modulagao de sinais digitais vindos das etapas de codificagao do sistema Gomes 2013 cita que a modulacdo é o processo pelo qual um sinal de informagao produz alteragoes em uma ou mais caracteristicas da forma de onda de um sinal senoidal amplitude frequéncia ou fase Isso significa que um sinal de portadora a ser transmitido tera uma ou mais de suas caracteristicas alteradas em funcao das variagdes que ocorrem no sinal proveniente da fonte audio video ou dados 7 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Modulacgao Modulacdo em amplitude A informagao é enviada por variacdes na amplitude do sinal a transmitir A Modulacdo em frequéncia A informagao é enviada por variacdes na frequéncia do sinal a transmitir 0 1 0 Modulazione 4PSK Modulacao em fase 00 ot 11 10 4 0 3x A informacao é enviada por variagdes na 2 2 fase do sinal a transmitir 00 o1 10 7 Fonte Kmiki87 Demm Giacomo Alessandroni Wikimedia Commons PraCegoVer o infografico tem o titulo Modulagao na cor branca sobre uma tarja verde no topo Abaixo do titulo ha um subtitulo a esquerda em que lemos Modulagao em amplitude na cor branca sobre uma tarja azul e abaixo ha a 8 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud descriao A informagao é enviada por variagdes na amplitude do sinal a transmitir A direita do subtitulo ha um quadrante de eixo x com valores de 0 a 2 com marcacoes a cada 02 e eixo y com valores de 15 a 15 com marcacgoées a cada 05 Ha um comprimento de onda em verde que oscila subindo e descendo por todo o quadrante e acima dessas oscilagoes ha uma linha vermelha que faz um contorno externo Abaixo do subtitulo ha outro em que lemos Modulagao em frequéncia na cor branca sobre uma tarja azul e abaixo ha a descricao A informagao é enviada por variacées na frequéncia do sinal a transmitir A direita do subtitulo ha um grafico onde 0 eixo x é t sendo uma seta retilinea em 0 sem outros valores e eixo y é A que varia de 10 a1 Ha um comprimento de onda em vermelho que sai de 0 passando por 1 descendo a 1 e subindo a 1 e assim sucessivamente O grafico esta dividido verticalmente por linhas pontilhadas quase imperceptiveis com marcadores 0 1 0 O terceiro subtitulo é Modulagao em fase escrito na cor branca sobre uma tarja azul e abaixo ha a descrigao A informagao é enviada por variagdes na fase do sinal a transmitir A direita do subtitulo ha um grafico com titulo Modulazione 4PSK com eixo x para Tempo ms com intervalos marcados de 50 em 50 de 0 a 400 0 eixo y em crescente de 0 a 8 As modulacées caroa estudante podem ser utilizadas para a transmissao de sinais analdgicos modulagao analdgica e sinais digitais modulagao digital Na modulagao analdgica temos as aplicagdes de radio AM e FM como principais exemplos na modulagao AM Amplitude Modulation a amplitude do sinal de portadora é alterada de acordo com a variagao da amplitude do sinal da fonte Isso faz com que o formato da envoltoria da portadora seja o formato do sinal que se deseja transmitir Na transmissao FM Frequency Modulation as variagdes de frequéncia da portadora ocorrem em fungao da amplitude do sinal de audio a ser transmitido No caso da modulagao digital temos a modulacao OOK OnOff Keying como técnica para modulacao em amplitude para sinais digitais ASK Amplitude Shift Keying Para a modulagao em frequéncia pode ser utilizada a modulacao BFSK Binary Frequency Shift Keying em que variagdes de frequéncia sao 9 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud enviadas de acordo com o valor binario Na modulagao em fase temos como exemplo o BPSK Binary Phase Shift Keying em que a portadora pode assumir os valores de 0 ou Ttradianos conforme a informagao seja 0 ou 1 Sistemas hibridos de modulagao por sua vez podem ser utilizados como o QAM Quadrature Amplitude Modulation em que a informacdo é enviada por variagdes na amplitude e fase do simbolo transmitido Apos o processo de modulagao o sinal deve ser transmitido por um sistema transmissor por intermédio de uma antena Na sequéncia apresentaremos o conceito das antenas e suas principais caracteristicas As antenas sao utilizadas na transmissao dos sistemas de radio irradiando as ondas eletromagnéeticas bem como na recepao dessas ondas para captalas Fazem a conversao da corrente de RF gerada pelo transmissor em ondas eletromagnéticas e no lado receptor a conversao de ondas eletromagnéticas em corrente elétrica de RF obtendo a informagao na forma como foi transmitida MEDEIROS 2016 Segundo Medeiros 2016 os principais tipos de antena sao e Antena de fio feita de fio condutor elétrico cobre usada para comunicacoes de longas distancias superiores a 100 km em faixas de frequéncia de HF de 3 a 30 MHz Exemplo antena dipolo horizontal e Antena de tubos metalicos feita de tubos metdlicos de cobre ou aluminio usada em radios transceptores veiculares nas faixas de HF e VHF Exemplos antenas Yagi telescdpica e logperiddica e Antena vertical destinada as transmissdes em HF podendo ser do tipo 10 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud mastro ou torre A antena mastro se assemelha a um poste sendo instalada fixa e isolada do solo ou do piso usada em embarcaoes de porte para o servico movel maritimo HF A antena do tipo torre é utilizada com montagem vertical em treligas metalicas empregada em transmissores de estagdes comerciais em AM 535 a 1615 kHZ irradiando ondas terrestres e Antena de fitas metalicas pode ser feita de segmentos de fitas metalicas paralelas utilizadas em transceptores portateis militares na faixa VHF ou conjunto de dupla trena na faixa de HF e Antena de abertura possui diferentes formas de abertura também conhecida como antena com refletor parabodlico é utilizada em aplicagdes nas faixas de microondas e Antena microstrip um pedaco de metal com qualquer formato montado sobre uma placa plana de substrato com uma das faces aterrada Foi utilizada em aplicagdes de veiculos espaciais satélites e misseis teleguiados e hoje pode ser utilizada em aplicagdes comerciais Observe estudante que os principais parametros utilizados para antenas sao MEDEIROS 2016 a banda passante faixa de frequéncias aceita pela antena sem causar prejuizos ao desempenho da transmissao ou recepcao b polarizagao a forma de irradiar da antena c radiagdopadrao representa as propriedades de radiagao da antena em fungao de um sistema de coordenada representada por um diagrama de radiaao indicando os ldbulos principais diregdo com maior volume concentrado de energia e Idbulos secundarios radiacdes voltadas para outras diregdes com menos energia d impedancia que deve ter o mesmo valor da linha de transmissao ou de recepao para o funcionamento adequado do sistema e resistncia da antena e poténcia 11 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud irradiada transformaao da poténcia entregue a antena em energia irradiada e dissipacao térmica f diretividade propriedade de cada tipo de antena de irradiar mais fortemente em algumas direcdes que em outras g rendimento ou eficiéncia de radiagao relacao entre poténcia efetivamente irradiada e poténcia de RF entregue a antena h rendimento ou eficiéncia do feixe relacado entre energia contida no feixe da direcao principal e toda a energia irradiada pela antena i ganho produto da diretividade pela eficiéncia do feixe da antena j abertura efetiva da antena relacdo do ganho com as dimensées da antena k relagao frentecostas relacao entre a poténcia irradiada na direcao principal para a frente e a poténcia irradiada na direcado oposta para tras e EIRP de transmissao expressa a poténcia direcionada de irradiagao de um sistema na faixa de microondas No campo das antenas vale mencionar duas regides de estudo SOARES NETO 2015 as que estado préximas da antena chamadas zonas de Fresnel que consistem em campos de irradiagao cuja energia representa a energia reativa armazenada durante uma parte da vida do ciclo e que é devolvida a fonte durante a outra parte e as que estao longe da antena denominadas regiao de Fraunhofer onde se determinam as propriedades de irradiagao da antena Teste seus Conhecimentos Atividade ndo pontuada 12 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud As informagées a serem transmitidas em um sistema de comunicagées ou sao digitais por natureza ou podem ser digitalizadas A tendéncia a digitalizagdo cada vez maior devese entre outros fatores também importantes a possibilidade de regeneragdo ao longo da cadeia de transmissdo JESZENSKY P J E Sistemas telef6nicos Barueri Manole 2004 Com base no contexto apresentado assinale a alternativa correta a qual apresenta o elemento responsavel pela adequagdo do sinal digital para transmissao em uma frequéncia propria dentro de um sistema de radiocomunicagao digital a Codificador de canal b Codificador de fonte c Transmissor d Modulador e Condicionador lransmissGdo Digital 13 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Seguindo nossos estudos caroa estudante abordaremos agora as caracteristicas de uma rede de transmissao digital em especial por meio do uso da multiplexagao TDM Analisaremos como as informagdes sao digitalizadas pela codificagao PCM bem como a multiplexagao dos canais de transmissao e as hierarquias digitais utilizadas A codificagaéo PCM Pulse Code Modulation ou Modulacgao por Cddigos de Pulsos 6 um padrao utilizado para a digitalizagao da voz e envio através de sistemas de transmissao em especial os que adotam a multiplexagao TDM Time Division Multiplexing Veja que no processo de conversao analogicodigital utilizado pela codificagao PCM sao utilizados quatro estagios amostragem quantizagao codificagao e compressdo MEDEIROS 2016 Observe a seguir Amostragem esta etapa é responsavel pela amostragem do sinal analdgico recebido por meio da modulagao PAM Pulse Amplitude Modulation ou Modulagao de Amplitude por Pulsos que coleta amostras de sua amplitude Para determinar a frequéncia de amostragem é utilizado o critério de Nyquist que recomenda que a frequéncia seja o dobro do valor da frequéncia maxima do sinal a ser amostrado PraCegoVer a imagem apresenta uma onda senoidal representando no eixo vertical a 140f 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud amplitude em volts e no eixo horizontal o tempo em segundos A onda senoidal esta dividida em barras verticais representando as amostras do sinal senoidal Quantizagao nesta etapa o sinal proveniente da amostragem é recebido sendo realizado o processo de mapeamento de cada amostra para um nivel de quantizagao A quantidade de niveis de quantizagao depende da quantidade de bits que serao utilizados para representar cada amostra por exemplo para 12 bits serao necessarios 212 4096 niveis de quantizaao que serao utilizados para representar amostras de sinais positivos e negativos PraCegoVer a imagem apresenta um grafico de barras com a amplitude das barras fazendo o Figura Amostragem contorno de uma onda senoidal A direita também Fonte Medeiros 2016 D 68 é apresentado um grafico em degraus como uma escada sendo cada degrau um nivel em volts representando 2048 niveis positivos e 2048 niveis negativos Codificagao a etapa de codificaao realiza a formatagao dos cédigos binarios em fungao dos niveis de quantizagao mapeados para as amostras No caso dos cddigos de 12 bits é adicionado 1 bit de paridade compondo assim cddigos de 13 bits para cada amostra quantizada 15 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud PraCegoVer a imagem apresenta uma série de numeros 0 e 1 representando um cédigo binario Compressao a etapa de compressao consiste na redugao da quantidade de bits a ser transmitida comprimindo o numero de bits de cada amostra No caso da codificagado PCM a compressao é feita para obterse 8 bits 1 byte por amostra Este processo auxilia a reduzir distorgdes no sinal a ser regenerado do lado de recepao Curvas de compressao sao utilizadas sendo as mais conhecidas a lei Aealeip PraCegoVer a imagem apresenta um grafico cujo eixo vertical representa a amplitude em volts e o eixo horizontal representa o tempo em Figura Codificagao com compressao microssegundos Ha uma série de bits 0 e 1 Fonte Medeiros 2016 p 771 sendo que cada bit 0 é representado por um nivel baixo de amplitude e cada bit 1 por um nivel alto de amplitude No que se refere a transmissao de voz é considerada uma faixa de frequéncias de 300 Hz a 3400 Hz para fins praticos é utilizada uma frequéncia maxima de 4000 Hz Com isso a frequéncia de amostragem é determinada em 8000 Hz 2 16 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud X 4000 Hz conforme o critério de Nyquist Considerando uma codificagao com compress4o de 8 bits por amostra teremos entao uma taxa de 64000 bitss 8 bits X 8000 amostrass para a transmissao de um canal PCM Ao lado da recepgao do sinal digital PCM temos o processo de regeneragao em que os pulsos digitais sao reconstituidos para eliminagao de ruidos inseridos pelo meio de transmissao a decodificagao em que é feita uma expansao dos bits e a conversao digital analdgica e a filtragem para que somente as frequéncias do sinal analégico sejam reproduzidas no canal de recepcao Ele Tl Por meio da multiplexagao TDM varios canais PCM podem ser multiplexados sendo que o CCITT atual ITUT padronizou categorias nas quais existem as hierarquias europeia norteamericana e japonesa No Brasil adotada a hierarquia TDM europeia que se baseia em 30 canais PCM multiplexados ALENCAR 2011 Neste padrao de 30 canais sao adicionados um canal de sinalizagao e outro para necessidades do sistema sincronismo e alarmes totalizando 32 canais Tendo em vista que cada canal tem uma taxa de 64 kbps temos entao um sinal multiplexado TDM de 2048 kbps Esta interface com este sinal multiplexado é conhecida como interface 2M ou interface E1 A multiplexacao TDM se baseia na alocagao de canais em time slots janelas de tempo Na interface E1 cada canal PCM também conhecido como DS11 Digital Signal ocupa um time slot de 39 up s dentro de um quadro de 32 canais Isso significa que cada quadro ocupara 125 p s de tempo Um multiquadro corresponde a um conjunto de 16 quadros ocupando entao um tempo de 2 ms No caso de Estados Unidos e Japao em vez da interface E1 é utilizado o padrao de multiplexagao de 24 canais obtendose assim uma taxa de 1544 kbps Esta 17 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud interface ficou conhecida como interface T1 Estudante na sequéncia trataremos da hierarquia TDM para interfaces de sinais multiplexados PCM E1 e T1 conhecida como Hierarquia Digital Plesiécrona e e e e sf Hierarquia Digital Plesiocrona As interfaces E1 e T1 sao consideradas tributarios de primeira ordem em uma rede de transmissao digital Podese criar hierarquias superiores como as categorias de segunda terceira quarta e quinta ordens por meio dos agrupamentos desses tributarios utilizando novas etapas de multiplexaao Na figura a seguir obServamos que no caso do Brasil o tributario de primeira ordem E1 de 2048 Mbps pode ser agrupado em quatro tributarios totalizando uma taxa de 8448 Mbitss Uma categoria de segunda ordem denominada E2 contempla 120 canais PCM Na sequéncia podemos ter uma hierarquia de terceira ordem E3 com o agrupamento de quatro tributarios E2 obtendo uma taxa de 34368 Mbitss com 480 canais multiplexados Na quarta ordem temos Oo tributario E4 obtendo uma taxa de 139264 Mbps a partir do agrupamento de quatro E3s e transportando 1920 canais Observe 18 of 51 15052023 0548 Figura 22 Hierarquia de transmissão digital Fonte Alencar 2011 p 88 PraCegoVer a imagem apresenta seis linhas representando os países Estados Unidos e Canadá Inglaterra Alemanha Brasil e França Itália e Japão Também são apresentadas cinco colunas representando a primeira segunda terceira quarta e quinta etapas de multiplexação Para Estados Unidos e Canadá temos na primeira etapa 1544 Mbps o que é multiplicado por 4 e levado para uma segunda etapa de 6312 Mbps o que é multiplicado por 7 e vai para uma terceira etapa com 44736 Mbps sendo multiplicado por 6 e indo para a quarta etapa com 274176 Mbps Para Inglaterra Alemanha Brasil e França e Itália temos na primeira etapa 2048 Mbps o que é multiplicado por 4 e levado para uma segunda etapa de 8448 Mbps Na sequência para Inglaterra multiplicase por 14 indo diretamente para a quarta etapa com 120 Mbps Para Alemanha a segunda etapa é multiplicada por 4 indo para a terceira etapa com 34368 Mbps assim como para Brasil e França e Itália Para a Alemanha a quarta etapa recebe 108 Mbps e a quinta etapa com 442 Mbps Para Brasil e França a quarta etapa recebe 139264 Mbps como a Itália que recebe na Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 19 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud quinta etapa 565 Mbps Para o Japao temos na primeira etapa 1544 Mbps o que é multiplicado por 4 e levado para uma segunda etapa de 6312 Mbps o que é multiplicado por 5 e indo para uma terceira etapa com 32064 Mbps sendo multiplicado por 4 indo para a quarta etapa com 97728 Mbps e esta sendo multiplicada por 4 e indo para a quinta etapa com 3972 Mbps A Hierarquia Digital Plesidcrona conhecida como PDH Plesiochronous Digital Hierarchy consiste na primeira geragdo de multiplexagado de ordem mais elevada utilizando bits de ajuste para a sincronizacdo do TDM E considerada uma hierarquia quase sincrona Esta hierarquia digital estudante apresenta algumas dificuldades como a possibilidade de encontrar um canal especifico dentro de hierarquias de maior ordem Tal dificuldade veio a ser resolvida pela Hierarquia Digital Sincrona SDH conhecida como SDH nosso préximo tema abordado Hierarguia Digital Sincrona Segundo Jeszensky 2004 para superar as dificuldades e limitagdes dos sistemas PDH a organizagao ITUT propds a Hierarquia Digital Sincrona Synchronous Digital Hierarchy SDH Esta hierarquia 6 uma variacdo do sistema SONET Synchronous Optical Network proposto nos Estados Unidos A rede SDH apresenta algumas vantagens JESZENSKY 2004 e projetada para uma rede de telecomunicagoes eficiente em custo e flexivel baseada em multiplexagao sincrona direta e tem capacidade interna de sinal facilitando gerenciamento e manutengao da rede e capaz de transportar diferentes tipos de informagao 20 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud e permite a interconexao de equipamentos de rede de diferentes fabricantes Segundo Alencar 2011 a SDH especifica a taxa de 15552 Mbps como padrao basico e sua estrutura de sinais digitais para a interface de no esta disposta na figura a seguir 21 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud x3 5184 x Mbps x7 x4 x3 1544 Mbps 2048 Mbps Figura 23 Estrutura SDH Fonte Alencar 2011 p 181 PraCegoVer a imagem apresenta um diagrama Na parte de baixo dele estao as taxas de 1544 Mbps no lado esquerdo e 2048 Mbps no lado direito A taxa de 1544 Mbps é multiplicada por 4 enquanto a taxa de 2048 Mbps é multiplicada por 3 e ambas levam para uma taxa acima de 6213 Mbps Esta é multiplicada por 7 levando mais para cima para uma taxa de 5184 Mbps Esta por sua vez é multiplicada por 3 levando a 15552 Mbps Esta taxa pode ser multiplicada por N vezes levando a uma taxa acima de 15552 X N Mbps Logo a partir do STM1 é possivel obter hierarquias superiores como o STM4 cuja taxa de transmissao é 62208 Mbitss e STM16 com taxa de 248832 Mbitss Podemse obter taxas bem elevadas nas redes SDH como 25 Gbps 10 Gbps e 40 Gbps viaveis com a adogao da fibra dptica 22 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud O site da Teleco no link sobre redes SDH apresenta um tutorial detalhado de como sao estruturados os frames SDH e como é feito o mapeamento de tributarios no processo de multiplexagao Sao apresentados também os contéineres virtuais que transmitem diferentes tipos de tributarios e agrupamentos padronizados para se atingir os niveis STMM Link httpswwwtelecocombrtutoriaistutorialrsdhdefaultasp Fonte Bernal Filho 2009 Estudante tendo em vista que a Hierarquia Digital Sincrona SDH pode utilizar fibras Opticas como principal meio de transmissao devido ao suporte de elevadas taxas no proximo tdpico conheceremos as chamadas redes Opticas 23 of 51 15052023 0548 O Brasil utiliza o mesmo padrão da França para multiplexação na Hierarquia Digital Plesiócrona PDH Com isso é possível obter uma quantidade maior de canais multiplexados e consequentemente uma taxa maior a cada etapa de multiplexação Suponha que o tributário de primeira ordem nas redes PDH no Brasil tivesse a taxa de 1792 Mbps em vez de 2048 Mbps Considerando que as etapas de multiplexação continuassem com a mesma relação qual seria a taxa do tributário multiplexado na quarta ordem As redes ópticas são usadas para transmissões de sinais em alta velocidade utilizando enlaces que apresentam elevada imunidade contra interferências e atingindo longas distâncias Trataremos agora dos principais elementos e conceitos das redes ópticas como a natureza da luz os enlaces ópticos e os principais recursos utilizados Redes Ópticas Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 24 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Segundo Jeszensky 2004 a luz é um sinal de onda eletromagnética com uma frequéncia muito alta e comprimento de onda muito curto E utilizado o termo Optico para a luz correspondendo as frequéncias nas regides do espectro infravermelho luz visivel e ultravioleta Na figura abaixo temos a faixa de frequéncias e comprimentos de onda utilizados em sistemas de comunicagao Optica 25 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 15 10 a z 5 U 4 Infravermelho o ir S 2 1 MN 02 03 04 O5 07 10 15 20 Comprimento de onda um Figura 24 Faixa do espectro eletromagnético para comunicaao Optica Fonte Jeszensky 2004 p 08 PraCegoVer a imagem apresenta um grafico O eixo vertical representa a frequéncia na escala de 10 na poténcia de 14 Hz tendo os valores 15 2 3 4510e 15 No eixo horizontal temos o comprimento de onda em micrémetros com os valores 02 03 04 05 07 10 15 e 20 Uma linha inclinada esta desenhada ligando os pontos 15 da frequéncia e 20 do comprimento de onda Na metade formada pela parte de baixo da reta inclinada temos a representaao de UV entre 02 e 04 micrémetros e luz visivel entre 04 e 20 micr6metros na metade de cima esta o infravermelho Fibras de vidro nao sao viaveis para a transmissao de sinais luminosos visiveis com comprimentos de onda de 04 jum a 07 jum pois sofrem com a atenuacao da luz sao viaveis portanto apenas a curtas distancias No caso dos sinais na faixa do ultravioleta as perdas sao ainda maiores e a melhor faixa para 26 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud transmissao dos sinais luminosos é o infravermelho nos comprimentos de onda de 085 zm e comprimentos entre 11 4m e 16 um A velocidade da luz nos meios solidos depende do material e da estrutura do guiamento O comprimento de onda A de um feixe luminoso é dado pela equacao Vv A f sendo v a velocidade do feixe e f a frequéncia determinada pela fonte emissora endo se modifica quando a luz passa de um material para outro O estudo da natureza ondulatoria da luz ajuda na analise de como os feixes Opticos viajam através das fibras apresentando as condigdes necessarias para que esse tipo de sinal possa ser guiado JESZENSKY 2004 Enl Opti Os enlaces oOpticos sao constituidos de fibras Opticas que apresentam um nucleo de plastico ou vidro extremamente puro dopado com algumas impurezas de germanio ou fdsforo Em telecomunicagoes os diametros do nucleo sao 8 jum 50 jum e 625 pum ALENCAR 2011 Como os nucleos sao muito finos apresentam uma casca protetora com diametro de 125 yum que atua como um meio com menor indice de refracao permitindo o fenédmeno da reflexao interna total Além disso colocado um revestimento feito de plastico ou acrilico para proteger a fibra contra esforcos mecanicos Segundo Alencar 2011 com base no indice de refragao entre o nucleo e a casca as fibras podem ser classificadas como 27 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud e Fibras com indice degrau indice de refragao muda repentinamente entre o nucleo e a casca e Fibras com indice gradual indice de refragao muda gradativamente entre o nucleo e a casca As fibras tem vantagens em relagao a outros meios por exemplo imunidade a interferéncias eletromagnéticas auséncia de diafonia dimensdes reduzidas maior alcance de transmissao sendo comum encontrar enlaces dpticos com mais de 150 km sem a necessidade de regeneradores e amplificadores além de suportarem uma taxa de transmissao elevada comparada a suportada pelos cabos metalicos Jeszensky 2004 cita que os sistemas de transmissao por fibra 6ptica podem ser classificados segundo diferentes caracteristicas e quanto a configuracgao basica em ponto a ponto e multiponto e quanto ao tipo de informagao transportada em analdgicos e digitais e quanto ao porte em sistemas de curta distancia e de longa distancia e quanto a técnica de modulagao e de detecao utilizada sistemas de deteccao direta e sistemas de detecao coerente A transmissao de sinais luminosos pelos enlaces opticos utiliza como dispositivo transmissor o diodo laser Laser Diode LD ou o diodo emissor de luz Light Emitter Diode LED que converte sinais elétricos em sinais luminosos ambos sao pequenos leves consomem pouca poténcia e sao relativamente faceis de modular A recepgao Optica pode utilizar dispositivos fotodetectores que convertem os sinais luminosos em elétricos sendo acompanhados por estagios de amplificagao e filtragem Amplificadores 6pticos podem ser usados em enlaces 28 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud de longo alcance para aumentar a poténcia que sera langada pela fibra sendo baseados em fibras dopadas a érbio ErbiumDoped Fiber Amplifiers EDFA E possivel também usar regeneradores Opticos 3R cuja fungao é reformatar rearranjar o formato do pulso transmitido reamplificar amplificar o sinal para melhorar a recepcdo e ressincronizar ajustar o sincronismo do pulso no sistema e que ajudam a arrumar o sinal durante a transmissao ALENCAR 2011 As principais aplicagdes dos enlaces dpticos sao para voz troncos telefénicos acesso ao assinante video difusao de TV e TV a cabo e dados redes locais cabeamento de aeronaves e navios enlaces de dados REFLITA O artigo O avanco das fibras opticas BLI nas redes FTTH aborda o avanco das redes FTTH Fiber To The Home por meio das tecnologias de redes Opticas passivas Ele fala também do crescimento da adogao das fibras BLI Bend Loss Insensitive utilizadas em aplicagoes de cabos drop e redes internas aleém de segmentos como distribuiao e alimentacgao Fonte Scocco 2021 Veremos logo mais os principais elementos utilizados nas redes dpticas que 29 of 51 15052023 0548 auxiliam na transmissão e no encaminhamento dos sinais ópticos com qualidade Elementos de Redes Ópticas Em uma rede óptica temos tipicamente os seguintes elementos que podem ser interconectados diretamente ou por enlaces ópticos Terminais de linha ópticos conhecidos como OLT Optical Line Terminal eles têm a função de multiplexação e demultiplexação em enlaces ponto a ponto São compostos de multiplexadoresdemultiplexadores que multiplexam e demultiplexam em comprimento de onda e transponders que adaptam o sinal vindo das redes de cliente ex redes IP ou SDH para uso na rede óptica Figura Terminais de linha ópticos Fonte Alencar 2011 p 203 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 30 of 51 15052023 0548 PraCegoVer a imagem mostra no lado esquerdo três elipses representando a rede IP e duas representando a rede SDH A rede IP está ligada a um bloco OEO que por sua vez está ligado a um triângulo representando um MUXDEMUX com comprimento de onda lambda 1 A rede SDH está ligada a um bloco OEO que por sua vez está ligado a um MUXDEMUX com um comprimento de onda lambda 2 A segunda rede SDH está ligada diretamente ao MUXDEMUX com comprimento de onda lambda 3 Na saída do MUXDEMUX temos os comprimentos de onda lambda 1 lambda 2 e lambda 3 Multiplexadores ópticos de inserção e derivação conhecidos como OADM Optical Add Drop Multiplexer são usados para inserir ou extrair canais ópticos de uma transmissão óptica Figura Rede óptica com OADM Fonte Alencar 2011 p 204 PraCegoVer no lado esquerdo a imagem mostra um triângulo representando um multiplexador ao qual estão ligados vários transponders chamado de nó A Ao centro temos um retângulo chamado nó B contendo um triângulo representando um demultiplexador e ligado ao multiplexador da esquerda No centro temos também um triângulo ligado a um demultiplexador representado por um triângulo no lado direito chamado de nó C No centro temos duas linhas saindo chamadas de inserçãoderivação Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 31 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Comutadores dpticos conhecidos como OXC Optical Swicthes executam as fungdes de estabelecimentos de caminhos Opticos por meio da comutagao de comprimentos de onda Figura Arquitetura de OXC para redes transparentes Fonte Alencar 2011 p 207 PraCegoVer a imagem apresenta um triangulo no lado esquerdo com 0 nome OLT ligado a um retangulo com nome OXC Dentro do retangulo temos um quadrado chamado Nucleo dptico com trés linhas ligadas a esquerda ao triangulo OLT e a direita ao outro triangulo Os elementos de uma rede optica sao considerados caros se comparados com os elementos utilizados em uma rede de transmissao digital de sinais elétricos Porém devido as vantagens oferecidas pelas fibras 6pticas como o suporte a taxas elevadas de transmissao e maiores alcances com pouca atenuaao as redes opticas tém sido uma escolha frequente pelas operadoras de telecomunicagoes 32 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud A multiplexagao por divisao de comprimento de onda conhecida como WDM Wavelength Division Multiplexing é utilizada para a multiplexacdo de varios canais Opticos compartilhando o mesmo meio através de diferentes comprimentos de onda Na figura a seguir temos a representagao desta multiplexaao 33 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Espectro da Espectro da Espectro da Espectro da Espectro na fibra 1 fibra 2 fibra 3 fibra 4 fibra compartilhada i ay aS SS rs e e e o Oo oO Ow Oo 5 5 5 5 5 a Ga a a a Xr x r ny rn Filtro h Fibra 1 dr rn 2 4 Fibra 2 hi thy tas thy 7 he rz Colimador Divisor Fibra 3 r r Fibra 4 Fibra compartilhada de 3 longa distancia Figura 25 Multiplexagao por divisao de comprimento de onda Fonte Tanenbaum Wetherall 2011 p 118 PraCegoVer a imagem apresenta na parte superior cinco graficos representando comprimentos de onda da fibra 1 fibra 2 fibra 3 fibra 4 e da fibra compartilhada Logo abaixo no lado esquerdo ha um retangulo com o nome Colimador sendo ligado a quatro fios a esquerda representando as fibras 1 2 3 e 4 Este retangulo esta ligado a outro retangulo do lado direito com nome de Divisor que possui a Sua direita quatro fios representando os comprimentos de onda 2 4 1 e 3 de cima para baixo Na ligagao entre colimador e divisor estao os comprimentos de onda 1 23 e 4 Nessa multiplexagao cada sinal é transmitido com um comprimento de onda diferente e o lado receptor utiliza um divisor e filtros de comprimento de onda Existem dois sistemas WDM mais conhecidos 34 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud e DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing opera na regido de comprimentos de onda de 1500 nm e 1600 nm tendo espagamentos entre canais de 200 GHz 16 nm 100 GHz 08 nm 50 GHz 04 nm e 25 GHz 02 nm permitindo que dezenas de canais sejam transmitidos por uma mesma fibra Optica e CWDM Coarse Wavelength Division Multiplexing com baixo custo apresenta um espacgamento de 20 nm entre canais através de um espectro com comprimentos de onda de 1270 nm a 1610 nm o que permite até 18 canais opticos A multiplexagao WDM permite melhor uso das fibras dpticas tendo em vista a alta capacidade de transmissao que possui possibilitando o transporte de varios canais de forma compartilhada No prdoximo tdpico falaremos de outro sistema de transmissao de longo alcance os sistemas de satélite Atividade ndo pontuada Leia o trecho a seguir As redes Opticas sao aquelas que possibilitam a transmissdo de informacgdes 35 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud em altissima velocidade e que utilizam fibras dpticas em sua infraestrutura Atualmente ela faz parte das principais redes de comunicagao do mundo devido a sua grande area de abrangéncia que varia desde redes locais de computadores e redes metropolitanas até coberturas entre paises e continentes PINHEIRO J M S Redes Opticas de acesso em telecomunicag6es Rio de Janeiro Elsevier 2017 p 88 Com base no contexto apresentado assinale a alternativa correta a qual representa o elemento de rede utilizado para insercdo e derivagdao de um sinal de luz em um feixe de transmissdo dptico multiplexado a OLT b OXC c Regenerador 3R d OADM e Amplificador dptico Sistemas de Satélites 36 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Em cenarios para alcangar pontos de locais remotos aos quais a rede terrestre nao consegue chegar pode ser utilizada a transmissao via satélite Falaremos agora sobre os satélites de comunicacao e a relagao deles com os tipos de Orbitas os servigos de comunicagao de dados e os segmentos espacial e terrestre Vamos a Tipos de Orbit O satélite 6 um repetidor de sinais situado no espaco que recebe um sinal de um ponto da superficie da Terra e o retransmite para outro ponto Os satélites se posicionam ao redor da Terra no espaco em orbitas que podem ser elipticas ou circulares SOUSA 2009 Nas orbitas elipticas o ponto de maior aproximagao da Terra o perigeu e o de maior afastamento é 0 apogeu No apogeu o satélite fica mais tempo sobre o local desejado pois apresenta uma velocidade menor seguindo as leis de Kepler 37 of 51 15052023 0548 As órbitas circulares apresentam uma razão de rotação constante resultando em uma rotação do satélite por órbita Assim o tempo de varredura por órbita em coberturas opostas é o mesmo tendo em vista que o raio da órbita não varia SOARES NETO 2015 Figura 26 Órbita elíptica Fonte Soares Neto 2015 p 152 PraCegoVer a imagem apresenta um satélite em órbita ao redor da Terra na forma de elipse A Terra está mais próxima de um ponto da elipse chamado perigeu e o ponto mais distante é chamado apogeu Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 38 of 51 15052023 0548 Como a rotação da órbita circular coincide com um período podemos estabelecer a hora em que o satélite se torna visível em determinado ponto Essas órbitas podem ser altas geoestacionárias a 36000 km de altura apresentando retardos na transmissão do sinal devido à distância percorrida até o satélite Isso pode apresentar efeitos de eco na transmissão de voz baixas altitudes menores que 2000 km permitindo uma potência menor a ser irradiada já que a distância a ser percorrida pelo sinal é menor Figura 27 Órbita circular Fonte Soares Neto 2015 p 152 PraCegoVer a imagem apresenta o desenho da Terra no espaço tendo um satélite com o desenho circular de uma órbita ao redor do planeta Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 39 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud As Orbitas circulares também podem ser classificadas como sincronas e assincronas Na orbita sincrona 0 satélite tem posicionamento fixo em relagao a um ponto na Terra também conhecida como Oorbita geoestacionaria Na Orbita assincrona 0 satélite apresenta um ciclo de rotagao diferente do da Terra circundando o planeta algumas horas e necessitando de um conjunto maior de satélites para cobertura integral em um ponto SOUSA 2009 satelites de Comunicagdo Para uma comunicagao via satélite sao utilizadas frequéncias de transmissao de subida uplink para a ida até o satélite e descida downlink vindas do satélite Diferentes bandas podem ser usadas para comunicagao via satelite como as bandas C Ka e Ku No caso da C é utilizado um espectro de frequéncias entre 3625 GHz e 6425 GHz a faixa de frequéncia de 4 GHz 3625 GHz a 42 GHz é utilizada como frequéncia de descida enquanto a de 6 GHz 5850 GHz a 6425 GHz 6 utilizada como frequéncia de subida A banda C é comumente usada para servios de voz dados e video A banda Ku muito comum em transmiss6es de satélite principalmente para radiodifusao apresenta frequéncias de operacgao de 107 GHz a 181 GHz Ja a banda Ka utilizada principalmente para aplicagdoes fixo e movel usa as frequéncias de 181 GHz a 31 GHz Os satélites de comunicagao podem ser classificados com relacao a Orbita sendo conhecidos como satélites geoestacionarios terrestres de média Orbita e terrestres de baixa Orbita Vejamos 1 Geoestacionarios ou GEO Geosynchronous Earth Orbit sao satelites de alta orbita e completam a rotagao ao redor do planeta em 24 horas sendo utilizados para servicos ininterruptos de comunicagao porém apresentando alta laténcia 40 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 2 Terrestres de orbita média ou MEO MediumEarth Orbit deslocamse lentamente em longitude levando cerca de seis horas para circular a Terra Exemplos de satélites MEO sao os satélites GPS Global Positioning System usados para geolocalizacao 3 Terrestres de orbita baixa ou LEO LowEarth Orbit estao muito proximos a Terra apresentam rapido movimento nao exigem muita poténcia das estacoes terrestres e apresentam um atraso de ida e volta baixo A figura abaixo apresenta as propriedades dos satélites de comunicagao do tipo GEO MEO e LEO a laténcia e a quantidade de satélites necessdarios para cobertura global TANENBAUM WETHERALL 2011 41 of 51 15052023 0548 Logo mais veremos como é dividido o sistema de comunicação via satélite em segmento espacial e segmento terrestre Figura 28 Satélites de comunicação Fonte Tanenbaum e Wetherall 2011 p 90 PraCegoVer a imagem apresenta três desenhos de satélite O primeiro se chama LEO e está mais abaixo representado para altitudes de 0 a 5000 km na região de cinturão de Van Allen inferior com uma latência de 1 a 7 milissegundos e sendo necessários 50 satélites para cobertura global Acima do satélite LEO temos o satélite MEO nas altitudes de 5000 a 15000 km no cinturão de Van Allen superior com uma latência de 35 a 85 milissegundos e sendo necessários dez satélites para uma cobertura global Mais acima temos o satélite GEO nas altitudes de 35000 km com latência de 270 milissegundos e sendo necessários três satélites para cobertura global Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 42 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Segmento Espacial e Segmento Terrestre O sistema de comunicagao via satélite pode ser dividido em segmento espacial e segmento terrestre No segmento espacial temos o proprio satélite e seus equipamentos de operacao telemetria rastreio controle e monitoragao Neste segmento o sistema 6 composto de seis subsistemas SOUSA 2009 e Subsistema de comunicagao responsavel pela area de cobertura e Subsistema de controle controla a estabilidade e o posicionamento da antena do sateélite e Subsistema de telemetria coleta informagées do satélite envia para as estacdes de controle e executa os comandos enviados pela estagao e Subsistema de propulsao controla a orbita e o posicionamento no espaco do satélite por meio dos tanques de combustivel e jatos propulsores e Subsistema de energia controla a energia necessaria para a operacgao do satélite e Subsistema de controle térmico mantém os equipamentos dentro dos limites de temperatura No segmento terrestre temos as estacées terrenas e o centro de operacao e controle Na figura abaixo temos os modulos de transmissao do sinal de uma estacao terrestre de um sistema VSAT 43 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Sinal waact digital 70MHz eke ar LIVIN prea Modulador Pol Amplificador cis J JU bandabase por fase PSK TX UPconvert site Antena Figura 29 Modulos de transmissao de uma estacao terrestre Fonte Sousa 2009 p 310 PraCegoVer a imagem apresenta um diagrama em blocos No lado esquerdo um trapézio representa um MUX TDM com interface bandabase com dados entrando a sua esquerda No lado direito temos um bloco retangular representando um modulador de fase cuja saida para direita leva um sinal de 70 MHZ para o proximo bloco chamado Filtro Tx Este filtro esta ligado a um bloco a direita chamado Conversor de subida Tx UPconvert A direita deste temos outro bloco um Amplificador HPA e por fim um bloco de Filtro TX ligado a um desenho de antena de satélite Nesta transmissao os sinais analdgicos e digitais sao multiplexados e modulados por fase PSK com uma portadora intermediaria de 70 MHz e posteriormente convertidos para uma frequéncia de subida de 6 GHz entao sao enviados por uma antena em direao ao satelite O modulo de recepao esta representado na figura a seguir 44 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Dados 4GHz 7OMHz De Ae Conversor MUX TDM Claes unreal de descida com interface 4 bandabase Antena Portas de dados OU VOZ analdgica Figura 210 Modulo de recepao em uma estacao terrestre Fonte Sousa 2009 p 317 PraCegoVer a esquerda da imagem ha o desenho de uma antena de satélite recebendo sinais A antena esta ligada a um bloco de Filtro Rx que esta ligado a sua direita a um bloco Amplificador LNA Na sequéncia para direita temos o bloco Conversor de descida Rx 0 bloco de Filtro de Rx o bloco de Demodulador e o bloco de MUX TDM com interface de bandabase o qual possui linhas de dados a sua direita Nesse modulo o sinal é recebido por uma frequéncia portadora de descida de 4 GHz passa por um amplificador de entrada LNA Low Noise Amplifier e é encaminhado para um conversor de descida até ser demodulado e demultiplexado 4 Metodos de Acesso Método de acesso é a forma como os sinais das estacgoes terrestres acessam 0 satélite e o compartilham para transmitir e receber suas informacgoes As técnicas utilizadas sao SOUSA 2009 e FDMA acesso multiplo por divisao de frequéncia cada um dos sinais 45 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud de radiofrequéncia ocupa sua propria banda de frequéncias assumindo uma posicao predefinida na banda do sateélite e TDMA acesso multiplo por divisao de tempo cada estagao tem um determinado periodo de tempo para utilizar na transmissao ou recepcao e CDMA acesso multiplo por divisao de codigo cada estagao tem um codigo que modulado com uma portadora e transmitida Para a modulagao de um sinal a ser transmitido na portadora de um sistema satélite sao utilizadas as modulagdes em frequéncia e por fase Os satélites podem ser utilizados para a retransmissdo de sinais de TV principalmente por operadoras de TV por assinatura que provém uma programacao de canais criptografados demandando equipamentos decodificadores por parte dos assinantes Uma operadora de TV transmite a programagao via satélite na frequéncia de 10722 MHz Qual é a banda de operagao satelital C Ka ou Ku utilizada por esta emissora 46 of 51 15052023 0548 WEB Como seria o mundo sem satélites Ano 2019 Comentário o vídeo apresenta a importância dos satélites para os serviços de comunicações desde o simples entretenimento de jogos de futebol televisionados até sistemas de energia marítimos e suporte para casos de desastres Os satélites já fazem parte do nosso cotidiano auxiliando em diversos serviços essenciais ao ser humano Para conhecer mais sobre o assunto acesse o link disponível em ACESSAR Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 47 of 51 15052023 0548 LIVRO Telecomunicações avançadas e as tecnologias aplicadas Editora Érica Autor Vicente Soares Neto ISBN 9788536528601 Comentário um dos elementos que devem ser avaliados para uma transmissão de informações em sistemas de comunicação é o ruído Esse fator pode causar um grande prejuízo para a transmissão do sinal pois está relacionado diretamente à qualidade podendo inutilizar a comunicação No Capítulo 4 do livro são apontados em detalhes os conceitos e as causas de ruídos nos equipamentos de telecomunicações Boa leitura Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 48 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Caro estudante juntos tivemos a oportunidade de conhecer os principais elementos utilizados nos sistemas de transmissao como os sistemas de radiodifusao as redes de transmissao digital as fibras 6pticas e os sistemas de satélites Todos podem ser aplicados a comunicagao a longa distancia no entanto a fibra 6ptica tem sido a escolha preferencial para expansao das redes de transmissao tendo em vista sua alta imunidade a interferéncias baixa atenuaao e altas taxas de transmissao Os sistemas com base em ondas eletromagnéticas foram apresentados para aplicagao em radiodifusao e transmissao via satélites com longos alcances e cobertura As redes de transmissao digital apresentam sistemas de hierarquia que possibilitam o alcance de taxas de transmissao maiores por meio da multiplexagao de canais para este proposito destacamse as redes PDH e SDH Foi bom compartilhar todo esse conhecimento com vocé Até mais Referéncias é oc ALENCAR M S Telefonia digital 5 ed 5 SAo Paulo Erica 2011 4 BERNAL FILHO H Redes SDH Teleco N 2009 Disponivel em ataele 49 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud j httpswwwtelecocombrtutoriais tutorialrsdhdefaultasp Acesso em 15 maio 2021 BRASIL Ministério das Comunicagdes MCOM entrega certificado as emissoras que estreiam a faixa estendida da FM Brasilia DF Ministério das Comunicagoées 2021 Disponivel em httpswwwgovbrmcomptbrnoticias2021maiomcomentrega certificadoasemissorasqueestreiamafaixaestendidadafm Acesso em 13 maio 2021 COMO seria 0 mundo sem satélites S s n 2019 1 video 4 min 46 s Publicado pelo canal DW Brasil Disponivel em httpswwwyoutubecom watchvsH9OWHApqZI Acesso em 15 maio 2021 GOMES G G R Sistemas de radioenlaces digitais terrestres e por satélites Sao Paulo Erica 2013 JESZENSKY P J E Sistemas telef6nicos Barueri Manole 2004 MEDEIROS J C O Principios de telecomunicagoes teoria e pratica 5 ed Sao Paulo Erica 2016 PINHEIRO J M S Redes opticas de acesso em telecomunicagoes Rio de Janeiro Elsevier 2017 SCOCCO M A O avanco das fibras dpticas BLI nas redes FTTH Infra News Telecom 2021 Disponivel em httpsinfranewstelecomcombroavancodasfibras opticasblinasredesfith Acesso em 15 mai 2021 SOARES NETO V Sistemas de comunicagao servicos modulagao e meios de transmissdo Sdo Paulo Erica 2015 SOARES NETO V Telecomunicagoes avangadas e as tecnologias aplicadas Sao Paulo Erica 2018 50 of 51 15052023 0548 SOUSA L B Redes de computadores guia total São Paulo Érica 2009 TANENBAUM A S WETHERALL D Redes de computadores 5 ed São Paulo Pearson Prentice Hall 2011 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 51 of 51 15052023 0548
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TELECOMUNICAÇÕES E TELECOMUNICAÇÕES E REDES DIGITAIS REDES DIGITAIS SISTEMAS DE TRANSMISSÃO SISTEMAS DE TRANSMISSÃO Autor Me Marcelo Takashi Uemura Revisor José Frederico Rehme Tempo de leitura do conteúdo estimado em 1 hora e 24 minutos Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 1 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Introd uca Oo Ola estudante Seja muito bemvindo Neste material falaremos sobre os sistemas de transmissao utilizados em redes de telecomunicagoes Iniciaremos com os sistemas de radiodifusao buscando entender como as ondas de radio ajudam na propagagao das comunicaoes de radio telefonia TV e dados Na sequéncia comentaremos sobre as redes de transmissao digital focando o tratamento dado aos canais PCM e a busca por altas velocidades por meio das hierarquias digitais Também serao apresentados os principais elementos utilizados em redes Opticas Por fim falaremos sobre os sistemas de satélites que estao permitindo uma transmissao de dados em nivel global Bons estudos 2 of 51 15052023 0548 Caroa estudante Segundo Medeiros 2016 os sistemas de radiodifusão são sistemas de transmissão de rádio em AM FM e televisão destinados às comunicações com o público por voz música e imagem Para que os milhares de usuários possam receber as informações em suas residências conceitos e técnicas de transmissão de ondas eletromagnéticas são utilizados Vamos conhecêlos Radiodifusão e Radioenlace Nos sistemas de radiodifusão são utilizados enlaces de comunicação ponto multiponto denominados radioenlace em que a transmissão é feita de um ponto para a recepção em diversos outros pontos através de ondas de radiofrequência Os radioenlaces são utilizados em redes de acesso interconexão entre estações rádiobase sistemas de comunicações móveis redes de transporte redes VSAT Very Small Aperture Terminal e no caso da radiodifusão em transmissões e retransmissões de rádio AM e FM e emissoras de TV GOMES 2013 Veja que para a transmissão em radioenlaces são utilizadas técnicas de modulação em que um sinal a ser transmitido áudio vídeo ou dados é misturado com um sinal senoidal de frequência diferente denominada portadora e transmitido pelo ar como uma onda eletromagnética que será Sistemas de Radiodifusão Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 3 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud captada pelos dispositivos receptores para a regeneragao e reprodugao do sinal original No caso da radiodifus4o em AM Amplitude Modulation é utilizada uma faixa de frequéncia de 535 a 1605 kHz com poténcias a partir de 100 Watts modulando sinais de audio limitados a 5 kHz Na radiodifusao FM adotase a faixa de frequéncias de 88 a 108 MHz com poténcias da ordem de 15 kW modulando sinais de audio de até 15 kHz tendo transmissoes que podem ser feitas em mono ou estéreo Ja a radiodifusao de televisao no sistema SBTVD Sistema Brasileiro de TV Digital apresenta a transmissao de som e imagem em alta definigao com recursos que possibilitam ao usuario interagir com multiplas programacgées multimidia disponiveis MEDEIROS 2016 O desligamento do sinal de TV analdgico possibilitou ampliar a faixa de frequéncia FM em 12 MHz A faixa de frequéncias FM entao foi estendida de 76 MHz a 108 MHz permitindo a inclusdo de canais de radio AM BRASIL 2021 Um sistema de radiocomunicagao digital para transmissao de sinais analdgicos pode ser representado pelo diagrama em blocos conforme a figura a seguir 4 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud m onte oral onte fore Fel A m g Figura 21 Sistema de radiocomunicagao digital Fonte Jeszensky 2004 p 490 PraCegoVer a imagem apresenta um diagrama em blocos de um sistema de radiocomunicagao digital tendo os seguintes blocos da esquerda para direita condicionador codificador de fonte codificador de canal modular e transmissor O bloco transmissor se conecta com o canal e este com o bloco receptor Da direita para a esquerda temos o bloco receptor demodulador decodificador de canal decodificador de fonte e outro condicionador Os blocos tém a seguinte funcao JESZENSKY 2004 e Condicionador faz a filtragem para delimitagao do espectro de frequéncias e amplitudes do sinal de entrada m e Codificagao de fonte promove a conversao analdgicodigital do sinal da 5 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud fonte condicionado além de fungdes de compressao que ajudam a reduzir a taxa de transmissao e Codificagao de canal introduz codigos corretores ou detectores de erros para aumentar a confiabilidade da transmissao e Modulador adéqua o sinal para posterior transmissao e Transmissor adéqua 0 sinal ao meio de transmissao adotado Demodulador trata o sinal recebido com relagao ao sincronismo a equalizacao etc e Condicionador de saida restaura o sinal recriado no processo de decodificagao No proximo subtopico falaremos sobre os processos de codificaao de fonte e codificagao de canal utilizados nos sistemas de radiodifusao Estudante 0 processo de codificagao do sinal a ser transmitido em um sinal digital passa pelas etapas de codificagao de fonte e codificagao de canal sendo passivel um processo de criptografia para garantir a segurana da informagao A codificagao de fonte trata do processo de conversao do sinal da fonte como um sinal de audio analdgico para um formato digital buscando a melhor eficiéncia para envio da informagao com a menor quantidade de bits possivel Na codificagao de fonte podem ser adotadas técnicas de compressao com ou sem perdas para remocao das redundancias como a adogao de cddigo de Huffman LZW e Bitplane 6 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud No processo de codificagao pode ser aplicada a criptografia a fim de prevenir que usuarios nao autorizados acessem as informagdes das mensagens ou que insiram indevidamente mensagens falsas no sistema A codificagao de canal tem como objetivo reduzir os erros introduzidos pelo canal por meio de mecanismos de detecao e correcao Dois codigos de deteccao e corregao de erros sao comumente utilizados cddigo de bloco exemplos céddigos de Hamming cddigos ciclicos cédigo ReedSolomon e cdédigo convolucional Na sequéncia falaremos da modulagao que pode ser utilizada para a modulagao de sinais digitais vindos das etapas de codificagao do sistema Gomes 2013 cita que a modulacdo é o processo pelo qual um sinal de informagao produz alteragoes em uma ou mais caracteristicas da forma de onda de um sinal senoidal amplitude frequéncia ou fase Isso significa que um sinal de portadora a ser transmitido tera uma ou mais de suas caracteristicas alteradas em funcao das variagdes que ocorrem no sinal proveniente da fonte audio video ou dados 7 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Modulacgao Modulacdo em amplitude A informagao é enviada por variacdes na amplitude do sinal a transmitir A Modulacdo em frequéncia A informagao é enviada por variacdes na frequéncia do sinal a transmitir 0 1 0 Modulazione 4PSK Modulacao em fase 00 ot 11 10 4 0 3x A informacao é enviada por variagdes na 2 2 fase do sinal a transmitir 00 o1 10 7 Fonte Kmiki87 Demm Giacomo Alessandroni Wikimedia Commons PraCegoVer o infografico tem o titulo Modulagao na cor branca sobre uma tarja verde no topo Abaixo do titulo ha um subtitulo a esquerda em que lemos Modulagao em amplitude na cor branca sobre uma tarja azul e abaixo ha a 8 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud descriao A informagao é enviada por variagdes na amplitude do sinal a transmitir A direita do subtitulo ha um quadrante de eixo x com valores de 0 a 2 com marcacoes a cada 02 e eixo y com valores de 15 a 15 com marcacgoées a cada 05 Ha um comprimento de onda em verde que oscila subindo e descendo por todo o quadrante e acima dessas oscilagoes ha uma linha vermelha que faz um contorno externo Abaixo do subtitulo ha outro em que lemos Modulagao em frequéncia na cor branca sobre uma tarja azul e abaixo ha a descricao A informagao é enviada por variacées na frequéncia do sinal a transmitir A direita do subtitulo ha um grafico onde 0 eixo x é t sendo uma seta retilinea em 0 sem outros valores e eixo y é A que varia de 10 a1 Ha um comprimento de onda em vermelho que sai de 0 passando por 1 descendo a 1 e subindo a 1 e assim sucessivamente O grafico esta dividido verticalmente por linhas pontilhadas quase imperceptiveis com marcadores 0 1 0 O terceiro subtitulo é Modulagao em fase escrito na cor branca sobre uma tarja azul e abaixo ha a descrigao A informagao é enviada por variagdes na fase do sinal a transmitir A direita do subtitulo ha um grafico com titulo Modulazione 4PSK com eixo x para Tempo ms com intervalos marcados de 50 em 50 de 0 a 400 0 eixo y em crescente de 0 a 8 As modulacées caroa estudante podem ser utilizadas para a transmissao de sinais analdgicos modulagao analdgica e sinais digitais modulagao digital Na modulagao analdgica temos as aplicagdes de radio AM e FM como principais exemplos na modulagao AM Amplitude Modulation a amplitude do sinal de portadora é alterada de acordo com a variagao da amplitude do sinal da fonte Isso faz com que o formato da envoltoria da portadora seja o formato do sinal que se deseja transmitir Na transmissao FM Frequency Modulation as variagdes de frequéncia da portadora ocorrem em fungao da amplitude do sinal de audio a ser transmitido No caso da modulagao digital temos a modulacao OOK OnOff Keying como técnica para modulacao em amplitude para sinais digitais ASK Amplitude Shift Keying Para a modulagao em frequéncia pode ser utilizada a modulacao BFSK Binary Frequency Shift Keying em que variagdes de frequéncia sao 9 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud enviadas de acordo com o valor binario Na modulagao em fase temos como exemplo o BPSK Binary Phase Shift Keying em que a portadora pode assumir os valores de 0 ou Ttradianos conforme a informagao seja 0 ou 1 Sistemas hibridos de modulagao por sua vez podem ser utilizados como o QAM Quadrature Amplitude Modulation em que a informacdo é enviada por variagdes na amplitude e fase do simbolo transmitido Apos o processo de modulagao o sinal deve ser transmitido por um sistema transmissor por intermédio de uma antena Na sequéncia apresentaremos o conceito das antenas e suas principais caracteristicas As antenas sao utilizadas na transmissao dos sistemas de radio irradiando as ondas eletromagnéeticas bem como na recepao dessas ondas para captalas Fazem a conversao da corrente de RF gerada pelo transmissor em ondas eletromagnéticas e no lado receptor a conversao de ondas eletromagnéticas em corrente elétrica de RF obtendo a informagao na forma como foi transmitida MEDEIROS 2016 Segundo Medeiros 2016 os principais tipos de antena sao e Antena de fio feita de fio condutor elétrico cobre usada para comunicacoes de longas distancias superiores a 100 km em faixas de frequéncia de HF de 3 a 30 MHz Exemplo antena dipolo horizontal e Antena de tubos metalicos feita de tubos metdlicos de cobre ou aluminio usada em radios transceptores veiculares nas faixas de HF e VHF Exemplos antenas Yagi telescdpica e logperiddica e Antena vertical destinada as transmissdes em HF podendo ser do tipo 10 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud mastro ou torre A antena mastro se assemelha a um poste sendo instalada fixa e isolada do solo ou do piso usada em embarcaoes de porte para o servico movel maritimo HF A antena do tipo torre é utilizada com montagem vertical em treligas metalicas empregada em transmissores de estagdes comerciais em AM 535 a 1615 kHZ irradiando ondas terrestres e Antena de fitas metalicas pode ser feita de segmentos de fitas metalicas paralelas utilizadas em transceptores portateis militares na faixa VHF ou conjunto de dupla trena na faixa de HF e Antena de abertura possui diferentes formas de abertura também conhecida como antena com refletor parabodlico é utilizada em aplicagdes nas faixas de microondas e Antena microstrip um pedaco de metal com qualquer formato montado sobre uma placa plana de substrato com uma das faces aterrada Foi utilizada em aplicagdes de veiculos espaciais satélites e misseis teleguiados e hoje pode ser utilizada em aplicagdes comerciais Observe estudante que os principais parametros utilizados para antenas sao MEDEIROS 2016 a banda passante faixa de frequéncias aceita pela antena sem causar prejuizos ao desempenho da transmissao ou recepcao b polarizagao a forma de irradiar da antena c radiagdopadrao representa as propriedades de radiagao da antena em fungao de um sistema de coordenada representada por um diagrama de radiaao indicando os ldbulos principais diregdo com maior volume concentrado de energia e Idbulos secundarios radiacdes voltadas para outras diregdes com menos energia d impedancia que deve ter o mesmo valor da linha de transmissao ou de recepao para o funcionamento adequado do sistema e resistncia da antena e poténcia 11 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud irradiada transformaao da poténcia entregue a antena em energia irradiada e dissipacao térmica f diretividade propriedade de cada tipo de antena de irradiar mais fortemente em algumas direcdes que em outras g rendimento ou eficiéncia de radiagao relacao entre poténcia efetivamente irradiada e poténcia de RF entregue a antena h rendimento ou eficiéncia do feixe relacado entre energia contida no feixe da direcao principal e toda a energia irradiada pela antena i ganho produto da diretividade pela eficiéncia do feixe da antena j abertura efetiva da antena relacdo do ganho com as dimensées da antena k relagao frentecostas relacao entre a poténcia irradiada na direcao principal para a frente e a poténcia irradiada na direcado oposta para tras e EIRP de transmissao expressa a poténcia direcionada de irradiagao de um sistema na faixa de microondas No campo das antenas vale mencionar duas regides de estudo SOARES NETO 2015 as que estado préximas da antena chamadas zonas de Fresnel que consistem em campos de irradiagao cuja energia representa a energia reativa armazenada durante uma parte da vida do ciclo e que é devolvida a fonte durante a outra parte e as que estao longe da antena denominadas regiao de Fraunhofer onde se determinam as propriedades de irradiagao da antena Teste seus Conhecimentos Atividade ndo pontuada 12 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud As informagées a serem transmitidas em um sistema de comunicagées ou sao digitais por natureza ou podem ser digitalizadas A tendéncia a digitalizagdo cada vez maior devese entre outros fatores também importantes a possibilidade de regeneragdo ao longo da cadeia de transmissdo JESZENSKY P J E Sistemas telef6nicos Barueri Manole 2004 Com base no contexto apresentado assinale a alternativa correta a qual apresenta o elemento responsavel pela adequagdo do sinal digital para transmissao em uma frequéncia propria dentro de um sistema de radiocomunicagao digital a Codificador de canal b Codificador de fonte c Transmissor d Modulador e Condicionador lransmissGdo Digital 13 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Seguindo nossos estudos caroa estudante abordaremos agora as caracteristicas de uma rede de transmissao digital em especial por meio do uso da multiplexagao TDM Analisaremos como as informagdes sao digitalizadas pela codificagao PCM bem como a multiplexagao dos canais de transmissao e as hierarquias digitais utilizadas A codificagaéo PCM Pulse Code Modulation ou Modulacgao por Cddigos de Pulsos 6 um padrao utilizado para a digitalizagao da voz e envio através de sistemas de transmissao em especial os que adotam a multiplexagao TDM Time Division Multiplexing Veja que no processo de conversao analogicodigital utilizado pela codificagao PCM sao utilizados quatro estagios amostragem quantizagao codificagao e compressdo MEDEIROS 2016 Observe a seguir Amostragem esta etapa é responsavel pela amostragem do sinal analdgico recebido por meio da modulagao PAM Pulse Amplitude Modulation ou Modulagao de Amplitude por Pulsos que coleta amostras de sua amplitude Para determinar a frequéncia de amostragem é utilizado o critério de Nyquist que recomenda que a frequéncia seja o dobro do valor da frequéncia maxima do sinal a ser amostrado PraCegoVer a imagem apresenta uma onda senoidal representando no eixo vertical a 140f 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud amplitude em volts e no eixo horizontal o tempo em segundos A onda senoidal esta dividida em barras verticais representando as amostras do sinal senoidal Quantizagao nesta etapa o sinal proveniente da amostragem é recebido sendo realizado o processo de mapeamento de cada amostra para um nivel de quantizagao A quantidade de niveis de quantizagao depende da quantidade de bits que serao utilizados para representar cada amostra por exemplo para 12 bits serao necessarios 212 4096 niveis de quantizaao que serao utilizados para representar amostras de sinais positivos e negativos PraCegoVer a imagem apresenta um grafico de barras com a amplitude das barras fazendo o Figura Amostragem contorno de uma onda senoidal A direita também Fonte Medeiros 2016 D 68 é apresentado um grafico em degraus como uma escada sendo cada degrau um nivel em volts representando 2048 niveis positivos e 2048 niveis negativos Codificagao a etapa de codificaao realiza a formatagao dos cédigos binarios em fungao dos niveis de quantizagao mapeados para as amostras No caso dos cddigos de 12 bits é adicionado 1 bit de paridade compondo assim cddigos de 13 bits para cada amostra quantizada 15 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud PraCegoVer a imagem apresenta uma série de numeros 0 e 1 representando um cédigo binario Compressao a etapa de compressao consiste na redugao da quantidade de bits a ser transmitida comprimindo o numero de bits de cada amostra No caso da codificagado PCM a compressao é feita para obterse 8 bits 1 byte por amostra Este processo auxilia a reduzir distorgdes no sinal a ser regenerado do lado de recepao Curvas de compressao sao utilizadas sendo as mais conhecidas a lei Aealeip PraCegoVer a imagem apresenta um grafico cujo eixo vertical representa a amplitude em volts e o eixo horizontal representa o tempo em Figura Codificagao com compressao microssegundos Ha uma série de bits 0 e 1 Fonte Medeiros 2016 p 771 sendo que cada bit 0 é representado por um nivel baixo de amplitude e cada bit 1 por um nivel alto de amplitude No que se refere a transmissao de voz é considerada uma faixa de frequéncias de 300 Hz a 3400 Hz para fins praticos é utilizada uma frequéncia maxima de 4000 Hz Com isso a frequéncia de amostragem é determinada em 8000 Hz 2 16 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud X 4000 Hz conforme o critério de Nyquist Considerando uma codificagao com compress4o de 8 bits por amostra teremos entao uma taxa de 64000 bitss 8 bits X 8000 amostrass para a transmissao de um canal PCM Ao lado da recepgao do sinal digital PCM temos o processo de regeneragao em que os pulsos digitais sao reconstituidos para eliminagao de ruidos inseridos pelo meio de transmissao a decodificagao em que é feita uma expansao dos bits e a conversao digital analdgica e a filtragem para que somente as frequéncias do sinal analégico sejam reproduzidas no canal de recepcao Ele Tl Por meio da multiplexagao TDM varios canais PCM podem ser multiplexados sendo que o CCITT atual ITUT padronizou categorias nas quais existem as hierarquias europeia norteamericana e japonesa No Brasil adotada a hierarquia TDM europeia que se baseia em 30 canais PCM multiplexados ALENCAR 2011 Neste padrao de 30 canais sao adicionados um canal de sinalizagao e outro para necessidades do sistema sincronismo e alarmes totalizando 32 canais Tendo em vista que cada canal tem uma taxa de 64 kbps temos entao um sinal multiplexado TDM de 2048 kbps Esta interface com este sinal multiplexado é conhecida como interface 2M ou interface E1 A multiplexacao TDM se baseia na alocagao de canais em time slots janelas de tempo Na interface E1 cada canal PCM também conhecido como DS11 Digital Signal ocupa um time slot de 39 up s dentro de um quadro de 32 canais Isso significa que cada quadro ocupara 125 p s de tempo Um multiquadro corresponde a um conjunto de 16 quadros ocupando entao um tempo de 2 ms No caso de Estados Unidos e Japao em vez da interface E1 é utilizado o padrao de multiplexagao de 24 canais obtendose assim uma taxa de 1544 kbps Esta 17 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud interface ficou conhecida como interface T1 Estudante na sequéncia trataremos da hierarquia TDM para interfaces de sinais multiplexados PCM E1 e T1 conhecida como Hierarquia Digital Plesiécrona e e e e sf Hierarquia Digital Plesiocrona As interfaces E1 e T1 sao consideradas tributarios de primeira ordem em uma rede de transmissao digital Podese criar hierarquias superiores como as categorias de segunda terceira quarta e quinta ordens por meio dos agrupamentos desses tributarios utilizando novas etapas de multiplexaao Na figura a seguir obServamos que no caso do Brasil o tributario de primeira ordem E1 de 2048 Mbps pode ser agrupado em quatro tributarios totalizando uma taxa de 8448 Mbitss Uma categoria de segunda ordem denominada E2 contempla 120 canais PCM Na sequéncia podemos ter uma hierarquia de terceira ordem E3 com o agrupamento de quatro tributarios E2 obtendo uma taxa de 34368 Mbitss com 480 canais multiplexados Na quarta ordem temos Oo tributario E4 obtendo uma taxa de 139264 Mbps a partir do agrupamento de quatro E3s e transportando 1920 canais Observe 18 of 51 15052023 0548 Figura 22 Hierarquia de transmissão digital Fonte Alencar 2011 p 88 PraCegoVer a imagem apresenta seis linhas representando os países Estados Unidos e Canadá Inglaterra Alemanha Brasil e França Itália e Japão Também são apresentadas cinco colunas representando a primeira segunda terceira quarta e quinta etapas de multiplexação Para Estados Unidos e Canadá temos na primeira etapa 1544 Mbps o que é multiplicado por 4 e levado para uma segunda etapa de 6312 Mbps o que é multiplicado por 7 e vai para uma terceira etapa com 44736 Mbps sendo multiplicado por 6 e indo para a quarta etapa com 274176 Mbps Para Inglaterra Alemanha Brasil e França e Itália temos na primeira etapa 2048 Mbps o que é multiplicado por 4 e levado para uma segunda etapa de 8448 Mbps Na sequência para Inglaterra multiplicase por 14 indo diretamente para a quarta etapa com 120 Mbps Para Alemanha a segunda etapa é multiplicada por 4 indo para a terceira etapa com 34368 Mbps assim como para Brasil e França e Itália Para a Alemanha a quarta etapa recebe 108 Mbps e a quinta etapa com 442 Mbps Para Brasil e França a quarta etapa recebe 139264 Mbps como a Itália que recebe na Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 19 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud quinta etapa 565 Mbps Para o Japao temos na primeira etapa 1544 Mbps o que é multiplicado por 4 e levado para uma segunda etapa de 6312 Mbps o que é multiplicado por 5 e indo para uma terceira etapa com 32064 Mbps sendo multiplicado por 4 indo para a quarta etapa com 97728 Mbps e esta sendo multiplicada por 4 e indo para a quinta etapa com 3972 Mbps A Hierarquia Digital Plesidcrona conhecida como PDH Plesiochronous Digital Hierarchy consiste na primeira geragdo de multiplexagado de ordem mais elevada utilizando bits de ajuste para a sincronizacdo do TDM E considerada uma hierarquia quase sincrona Esta hierarquia digital estudante apresenta algumas dificuldades como a possibilidade de encontrar um canal especifico dentro de hierarquias de maior ordem Tal dificuldade veio a ser resolvida pela Hierarquia Digital Sincrona SDH conhecida como SDH nosso préximo tema abordado Hierarguia Digital Sincrona Segundo Jeszensky 2004 para superar as dificuldades e limitagdes dos sistemas PDH a organizagao ITUT propds a Hierarquia Digital Sincrona Synchronous Digital Hierarchy SDH Esta hierarquia 6 uma variacdo do sistema SONET Synchronous Optical Network proposto nos Estados Unidos A rede SDH apresenta algumas vantagens JESZENSKY 2004 e projetada para uma rede de telecomunicagoes eficiente em custo e flexivel baseada em multiplexagao sincrona direta e tem capacidade interna de sinal facilitando gerenciamento e manutengao da rede e capaz de transportar diferentes tipos de informagao 20 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud e permite a interconexao de equipamentos de rede de diferentes fabricantes Segundo Alencar 2011 a SDH especifica a taxa de 15552 Mbps como padrao basico e sua estrutura de sinais digitais para a interface de no esta disposta na figura a seguir 21 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud x3 5184 x Mbps x7 x4 x3 1544 Mbps 2048 Mbps Figura 23 Estrutura SDH Fonte Alencar 2011 p 181 PraCegoVer a imagem apresenta um diagrama Na parte de baixo dele estao as taxas de 1544 Mbps no lado esquerdo e 2048 Mbps no lado direito A taxa de 1544 Mbps é multiplicada por 4 enquanto a taxa de 2048 Mbps é multiplicada por 3 e ambas levam para uma taxa acima de 6213 Mbps Esta é multiplicada por 7 levando mais para cima para uma taxa de 5184 Mbps Esta por sua vez é multiplicada por 3 levando a 15552 Mbps Esta taxa pode ser multiplicada por N vezes levando a uma taxa acima de 15552 X N Mbps Logo a partir do STM1 é possivel obter hierarquias superiores como o STM4 cuja taxa de transmissao é 62208 Mbitss e STM16 com taxa de 248832 Mbitss Podemse obter taxas bem elevadas nas redes SDH como 25 Gbps 10 Gbps e 40 Gbps viaveis com a adogao da fibra dptica 22 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud O site da Teleco no link sobre redes SDH apresenta um tutorial detalhado de como sao estruturados os frames SDH e como é feito o mapeamento de tributarios no processo de multiplexagao Sao apresentados também os contéineres virtuais que transmitem diferentes tipos de tributarios e agrupamentos padronizados para se atingir os niveis STMM Link httpswwwtelecocombrtutoriaistutorialrsdhdefaultasp Fonte Bernal Filho 2009 Estudante tendo em vista que a Hierarquia Digital Sincrona SDH pode utilizar fibras Opticas como principal meio de transmissao devido ao suporte de elevadas taxas no proximo tdpico conheceremos as chamadas redes Opticas 23 of 51 15052023 0548 O Brasil utiliza o mesmo padrão da França para multiplexação na Hierarquia Digital Plesiócrona PDH Com isso é possível obter uma quantidade maior de canais multiplexados e consequentemente uma taxa maior a cada etapa de multiplexação Suponha que o tributário de primeira ordem nas redes PDH no Brasil tivesse a taxa de 1792 Mbps em vez de 2048 Mbps Considerando que as etapas de multiplexação continuassem com a mesma relação qual seria a taxa do tributário multiplexado na quarta ordem As redes ópticas são usadas para transmissões de sinais em alta velocidade utilizando enlaces que apresentam elevada imunidade contra interferências e atingindo longas distâncias Trataremos agora dos principais elementos e conceitos das redes ópticas como a natureza da luz os enlaces ópticos e os principais recursos utilizados Redes Ópticas Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 24 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Segundo Jeszensky 2004 a luz é um sinal de onda eletromagnética com uma frequéncia muito alta e comprimento de onda muito curto E utilizado o termo Optico para a luz correspondendo as frequéncias nas regides do espectro infravermelho luz visivel e ultravioleta Na figura abaixo temos a faixa de frequéncias e comprimentos de onda utilizados em sistemas de comunicagao Optica 25 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 15 10 a z 5 U 4 Infravermelho o ir S 2 1 MN 02 03 04 O5 07 10 15 20 Comprimento de onda um Figura 24 Faixa do espectro eletromagnético para comunicaao Optica Fonte Jeszensky 2004 p 08 PraCegoVer a imagem apresenta um grafico O eixo vertical representa a frequéncia na escala de 10 na poténcia de 14 Hz tendo os valores 15 2 3 4510e 15 No eixo horizontal temos o comprimento de onda em micrémetros com os valores 02 03 04 05 07 10 15 e 20 Uma linha inclinada esta desenhada ligando os pontos 15 da frequéncia e 20 do comprimento de onda Na metade formada pela parte de baixo da reta inclinada temos a representaao de UV entre 02 e 04 micrémetros e luz visivel entre 04 e 20 micr6metros na metade de cima esta o infravermelho Fibras de vidro nao sao viaveis para a transmissao de sinais luminosos visiveis com comprimentos de onda de 04 jum a 07 jum pois sofrem com a atenuacao da luz sao viaveis portanto apenas a curtas distancias No caso dos sinais na faixa do ultravioleta as perdas sao ainda maiores e a melhor faixa para 26 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud transmissao dos sinais luminosos é o infravermelho nos comprimentos de onda de 085 zm e comprimentos entre 11 4m e 16 um A velocidade da luz nos meios solidos depende do material e da estrutura do guiamento O comprimento de onda A de um feixe luminoso é dado pela equacao Vv A f sendo v a velocidade do feixe e f a frequéncia determinada pela fonte emissora endo se modifica quando a luz passa de um material para outro O estudo da natureza ondulatoria da luz ajuda na analise de como os feixes Opticos viajam através das fibras apresentando as condigdes necessarias para que esse tipo de sinal possa ser guiado JESZENSKY 2004 Enl Opti Os enlaces oOpticos sao constituidos de fibras Opticas que apresentam um nucleo de plastico ou vidro extremamente puro dopado com algumas impurezas de germanio ou fdsforo Em telecomunicagoes os diametros do nucleo sao 8 jum 50 jum e 625 pum ALENCAR 2011 Como os nucleos sao muito finos apresentam uma casca protetora com diametro de 125 yum que atua como um meio com menor indice de refracao permitindo o fenédmeno da reflexao interna total Além disso colocado um revestimento feito de plastico ou acrilico para proteger a fibra contra esforcos mecanicos Segundo Alencar 2011 com base no indice de refragao entre o nucleo e a casca as fibras podem ser classificadas como 27 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud e Fibras com indice degrau indice de refragao muda repentinamente entre o nucleo e a casca e Fibras com indice gradual indice de refragao muda gradativamente entre o nucleo e a casca As fibras tem vantagens em relagao a outros meios por exemplo imunidade a interferéncias eletromagnéticas auséncia de diafonia dimensdes reduzidas maior alcance de transmissao sendo comum encontrar enlaces dpticos com mais de 150 km sem a necessidade de regeneradores e amplificadores além de suportarem uma taxa de transmissao elevada comparada a suportada pelos cabos metalicos Jeszensky 2004 cita que os sistemas de transmissao por fibra 6ptica podem ser classificados segundo diferentes caracteristicas e quanto a configuracgao basica em ponto a ponto e multiponto e quanto ao tipo de informagao transportada em analdgicos e digitais e quanto ao porte em sistemas de curta distancia e de longa distancia e quanto a técnica de modulagao e de detecao utilizada sistemas de deteccao direta e sistemas de detecao coerente A transmissao de sinais luminosos pelos enlaces opticos utiliza como dispositivo transmissor o diodo laser Laser Diode LD ou o diodo emissor de luz Light Emitter Diode LED que converte sinais elétricos em sinais luminosos ambos sao pequenos leves consomem pouca poténcia e sao relativamente faceis de modular A recepgao Optica pode utilizar dispositivos fotodetectores que convertem os sinais luminosos em elétricos sendo acompanhados por estagios de amplificagao e filtragem Amplificadores 6pticos podem ser usados em enlaces 28 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud de longo alcance para aumentar a poténcia que sera langada pela fibra sendo baseados em fibras dopadas a érbio ErbiumDoped Fiber Amplifiers EDFA E possivel também usar regeneradores Opticos 3R cuja fungao é reformatar rearranjar o formato do pulso transmitido reamplificar amplificar o sinal para melhorar a recepcdo e ressincronizar ajustar o sincronismo do pulso no sistema e que ajudam a arrumar o sinal durante a transmissao ALENCAR 2011 As principais aplicagdes dos enlaces dpticos sao para voz troncos telefénicos acesso ao assinante video difusao de TV e TV a cabo e dados redes locais cabeamento de aeronaves e navios enlaces de dados REFLITA O artigo O avanco das fibras opticas BLI nas redes FTTH aborda o avanco das redes FTTH Fiber To The Home por meio das tecnologias de redes Opticas passivas Ele fala também do crescimento da adogao das fibras BLI Bend Loss Insensitive utilizadas em aplicagoes de cabos drop e redes internas aleém de segmentos como distribuiao e alimentacgao Fonte Scocco 2021 Veremos logo mais os principais elementos utilizados nas redes dpticas que 29 of 51 15052023 0548 auxiliam na transmissão e no encaminhamento dos sinais ópticos com qualidade Elementos de Redes Ópticas Em uma rede óptica temos tipicamente os seguintes elementos que podem ser interconectados diretamente ou por enlaces ópticos Terminais de linha ópticos conhecidos como OLT Optical Line Terminal eles têm a função de multiplexação e demultiplexação em enlaces ponto a ponto São compostos de multiplexadoresdemultiplexadores que multiplexam e demultiplexam em comprimento de onda e transponders que adaptam o sinal vindo das redes de cliente ex redes IP ou SDH para uso na rede óptica Figura Terminais de linha ópticos Fonte Alencar 2011 p 203 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 30 of 51 15052023 0548 PraCegoVer a imagem mostra no lado esquerdo três elipses representando a rede IP e duas representando a rede SDH A rede IP está ligada a um bloco OEO que por sua vez está ligado a um triângulo representando um MUXDEMUX com comprimento de onda lambda 1 A rede SDH está ligada a um bloco OEO que por sua vez está ligado a um MUXDEMUX com um comprimento de onda lambda 2 A segunda rede SDH está ligada diretamente ao MUXDEMUX com comprimento de onda lambda 3 Na saída do MUXDEMUX temos os comprimentos de onda lambda 1 lambda 2 e lambda 3 Multiplexadores ópticos de inserção e derivação conhecidos como OADM Optical Add Drop Multiplexer são usados para inserir ou extrair canais ópticos de uma transmissão óptica Figura Rede óptica com OADM Fonte Alencar 2011 p 204 PraCegoVer no lado esquerdo a imagem mostra um triângulo representando um multiplexador ao qual estão ligados vários transponders chamado de nó A Ao centro temos um retângulo chamado nó B contendo um triângulo representando um demultiplexador e ligado ao multiplexador da esquerda No centro temos também um triângulo ligado a um demultiplexador representado por um triângulo no lado direito chamado de nó C No centro temos duas linhas saindo chamadas de inserçãoderivação Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 31 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Comutadores dpticos conhecidos como OXC Optical Swicthes executam as fungdes de estabelecimentos de caminhos Opticos por meio da comutagao de comprimentos de onda Figura Arquitetura de OXC para redes transparentes Fonte Alencar 2011 p 207 PraCegoVer a imagem apresenta um triangulo no lado esquerdo com 0 nome OLT ligado a um retangulo com nome OXC Dentro do retangulo temos um quadrado chamado Nucleo dptico com trés linhas ligadas a esquerda ao triangulo OLT e a direita ao outro triangulo Os elementos de uma rede optica sao considerados caros se comparados com os elementos utilizados em uma rede de transmissao digital de sinais elétricos Porém devido as vantagens oferecidas pelas fibras 6pticas como o suporte a taxas elevadas de transmissao e maiores alcances com pouca atenuaao as redes opticas tém sido uma escolha frequente pelas operadoras de telecomunicagoes 32 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud A multiplexagao por divisao de comprimento de onda conhecida como WDM Wavelength Division Multiplexing é utilizada para a multiplexacdo de varios canais Opticos compartilhando o mesmo meio através de diferentes comprimentos de onda Na figura a seguir temos a representagao desta multiplexaao 33 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Espectro da Espectro da Espectro da Espectro da Espectro na fibra 1 fibra 2 fibra 3 fibra 4 fibra compartilhada i ay aS SS rs e e e o Oo oO Ow Oo 5 5 5 5 5 a Ga a a a Xr x r ny rn Filtro h Fibra 1 dr rn 2 4 Fibra 2 hi thy tas thy 7 he rz Colimador Divisor Fibra 3 r r Fibra 4 Fibra compartilhada de 3 longa distancia Figura 25 Multiplexagao por divisao de comprimento de onda Fonte Tanenbaum Wetherall 2011 p 118 PraCegoVer a imagem apresenta na parte superior cinco graficos representando comprimentos de onda da fibra 1 fibra 2 fibra 3 fibra 4 e da fibra compartilhada Logo abaixo no lado esquerdo ha um retangulo com o nome Colimador sendo ligado a quatro fios a esquerda representando as fibras 1 2 3 e 4 Este retangulo esta ligado a outro retangulo do lado direito com nome de Divisor que possui a Sua direita quatro fios representando os comprimentos de onda 2 4 1 e 3 de cima para baixo Na ligagao entre colimador e divisor estao os comprimentos de onda 1 23 e 4 Nessa multiplexagao cada sinal é transmitido com um comprimento de onda diferente e o lado receptor utiliza um divisor e filtros de comprimento de onda Existem dois sistemas WDM mais conhecidos 34 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud e DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing opera na regido de comprimentos de onda de 1500 nm e 1600 nm tendo espagamentos entre canais de 200 GHz 16 nm 100 GHz 08 nm 50 GHz 04 nm e 25 GHz 02 nm permitindo que dezenas de canais sejam transmitidos por uma mesma fibra Optica e CWDM Coarse Wavelength Division Multiplexing com baixo custo apresenta um espacgamento de 20 nm entre canais através de um espectro com comprimentos de onda de 1270 nm a 1610 nm o que permite até 18 canais opticos A multiplexagao WDM permite melhor uso das fibras dpticas tendo em vista a alta capacidade de transmissao que possui possibilitando o transporte de varios canais de forma compartilhada No prdoximo tdpico falaremos de outro sistema de transmissao de longo alcance os sistemas de satélite Atividade ndo pontuada Leia o trecho a seguir As redes Opticas sao aquelas que possibilitam a transmissdo de informacgdes 35 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud em altissima velocidade e que utilizam fibras dpticas em sua infraestrutura Atualmente ela faz parte das principais redes de comunicagao do mundo devido a sua grande area de abrangéncia que varia desde redes locais de computadores e redes metropolitanas até coberturas entre paises e continentes PINHEIRO J M S Redes Opticas de acesso em telecomunicag6es Rio de Janeiro Elsevier 2017 p 88 Com base no contexto apresentado assinale a alternativa correta a qual representa o elemento de rede utilizado para insercdo e derivagdao de um sinal de luz em um feixe de transmissdo dptico multiplexado a OLT b OXC c Regenerador 3R d OADM e Amplificador dptico Sistemas de Satélites 36 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Em cenarios para alcangar pontos de locais remotos aos quais a rede terrestre nao consegue chegar pode ser utilizada a transmissao via satélite Falaremos agora sobre os satélites de comunicacao e a relagao deles com os tipos de Orbitas os servigos de comunicagao de dados e os segmentos espacial e terrestre Vamos a Tipos de Orbit O satélite 6 um repetidor de sinais situado no espaco que recebe um sinal de um ponto da superficie da Terra e o retransmite para outro ponto Os satélites se posicionam ao redor da Terra no espaco em orbitas que podem ser elipticas ou circulares SOUSA 2009 Nas orbitas elipticas o ponto de maior aproximagao da Terra o perigeu e o de maior afastamento é 0 apogeu No apogeu o satélite fica mais tempo sobre o local desejado pois apresenta uma velocidade menor seguindo as leis de Kepler 37 of 51 15052023 0548 As órbitas circulares apresentam uma razão de rotação constante resultando em uma rotação do satélite por órbita Assim o tempo de varredura por órbita em coberturas opostas é o mesmo tendo em vista que o raio da órbita não varia SOARES NETO 2015 Figura 26 Órbita elíptica Fonte Soares Neto 2015 p 152 PraCegoVer a imagem apresenta um satélite em órbita ao redor da Terra na forma de elipse A Terra está mais próxima de um ponto da elipse chamado perigeu e o ponto mais distante é chamado apogeu Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 38 of 51 15052023 0548 Como a rotação da órbita circular coincide com um período podemos estabelecer a hora em que o satélite se torna visível em determinado ponto Essas órbitas podem ser altas geoestacionárias a 36000 km de altura apresentando retardos na transmissão do sinal devido à distância percorrida até o satélite Isso pode apresentar efeitos de eco na transmissão de voz baixas altitudes menores que 2000 km permitindo uma potência menor a ser irradiada já que a distância a ser percorrida pelo sinal é menor Figura 27 Órbita circular Fonte Soares Neto 2015 p 152 PraCegoVer a imagem apresenta o desenho da Terra no espaço tendo um satélite com o desenho circular de uma órbita ao redor do planeta Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 39 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud As Orbitas circulares também podem ser classificadas como sincronas e assincronas Na orbita sincrona 0 satélite tem posicionamento fixo em relagao a um ponto na Terra também conhecida como Oorbita geoestacionaria Na Orbita assincrona 0 satélite apresenta um ciclo de rotagao diferente do da Terra circundando o planeta algumas horas e necessitando de um conjunto maior de satélites para cobertura integral em um ponto SOUSA 2009 satelites de Comunicagdo Para uma comunicagao via satélite sao utilizadas frequéncias de transmissao de subida uplink para a ida até o satélite e descida downlink vindas do satélite Diferentes bandas podem ser usadas para comunicagao via satelite como as bandas C Ka e Ku No caso da C é utilizado um espectro de frequéncias entre 3625 GHz e 6425 GHz a faixa de frequéncia de 4 GHz 3625 GHz a 42 GHz é utilizada como frequéncia de descida enquanto a de 6 GHz 5850 GHz a 6425 GHz 6 utilizada como frequéncia de subida A banda C é comumente usada para servios de voz dados e video A banda Ku muito comum em transmiss6es de satélite principalmente para radiodifusao apresenta frequéncias de operacgao de 107 GHz a 181 GHz Ja a banda Ka utilizada principalmente para aplicagdoes fixo e movel usa as frequéncias de 181 GHz a 31 GHz Os satélites de comunicagao podem ser classificados com relacao a Orbita sendo conhecidos como satélites geoestacionarios terrestres de média Orbita e terrestres de baixa Orbita Vejamos 1 Geoestacionarios ou GEO Geosynchronous Earth Orbit sao satelites de alta orbita e completam a rotagao ao redor do planeta em 24 horas sendo utilizados para servicos ininterruptos de comunicagao porém apresentando alta laténcia 40 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 2 Terrestres de orbita média ou MEO MediumEarth Orbit deslocamse lentamente em longitude levando cerca de seis horas para circular a Terra Exemplos de satélites MEO sao os satélites GPS Global Positioning System usados para geolocalizacao 3 Terrestres de orbita baixa ou LEO LowEarth Orbit estao muito proximos a Terra apresentam rapido movimento nao exigem muita poténcia das estacoes terrestres e apresentam um atraso de ida e volta baixo A figura abaixo apresenta as propriedades dos satélites de comunicagao do tipo GEO MEO e LEO a laténcia e a quantidade de satélites necessdarios para cobertura global TANENBAUM WETHERALL 2011 41 of 51 15052023 0548 Logo mais veremos como é dividido o sistema de comunicação via satélite em segmento espacial e segmento terrestre Figura 28 Satélites de comunicação Fonte Tanenbaum e Wetherall 2011 p 90 PraCegoVer a imagem apresenta três desenhos de satélite O primeiro se chama LEO e está mais abaixo representado para altitudes de 0 a 5000 km na região de cinturão de Van Allen inferior com uma latência de 1 a 7 milissegundos e sendo necessários 50 satélites para cobertura global Acima do satélite LEO temos o satélite MEO nas altitudes de 5000 a 15000 km no cinturão de Van Allen superior com uma latência de 35 a 85 milissegundos e sendo necessários dez satélites para uma cobertura global Mais acima temos o satélite GEO nas altitudes de 35000 km com latência de 270 milissegundos e sendo necessários três satélites para cobertura global Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 42 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Segmento Espacial e Segmento Terrestre O sistema de comunicagao via satélite pode ser dividido em segmento espacial e segmento terrestre No segmento espacial temos o proprio satélite e seus equipamentos de operacao telemetria rastreio controle e monitoragao Neste segmento o sistema 6 composto de seis subsistemas SOUSA 2009 e Subsistema de comunicagao responsavel pela area de cobertura e Subsistema de controle controla a estabilidade e o posicionamento da antena do sateélite e Subsistema de telemetria coleta informagées do satélite envia para as estacdes de controle e executa os comandos enviados pela estagao e Subsistema de propulsao controla a orbita e o posicionamento no espaco do satélite por meio dos tanques de combustivel e jatos propulsores e Subsistema de energia controla a energia necessaria para a operacgao do satélite e Subsistema de controle térmico mantém os equipamentos dentro dos limites de temperatura No segmento terrestre temos as estacées terrenas e o centro de operacao e controle Na figura abaixo temos os modulos de transmissao do sinal de uma estacao terrestre de um sistema VSAT 43 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Sinal waact digital 70MHz eke ar LIVIN prea Modulador Pol Amplificador cis J JU bandabase por fase PSK TX UPconvert site Antena Figura 29 Modulos de transmissao de uma estacao terrestre Fonte Sousa 2009 p 310 PraCegoVer a imagem apresenta um diagrama em blocos No lado esquerdo um trapézio representa um MUX TDM com interface bandabase com dados entrando a sua esquerda No lado direito temos um bloco retangular representando um modulador de fase cuja saida para direita leva um sinal de 70 MHZ para o proximo bloco chamado Filtro Tx Este filtro esta ligado a um bloco a direita chamado Conversor de subida Tx UPconvert A direita deste temos outro bloco um Amplificador HPA e por fim um bloco de Filtro TX ligado a um desenho de antena de satélite Nesta transmissao os sinais analdgicos e digitais sao multiplexados e modulados por fase PSK com uma portadora intermediaria de 70 MHz e posteriormente convertidos para uma frequéncia de subida de 6 GHz entao sao enviados por uma antena em direao ao satelite O modulo de recepao esta representado na figura a seguir 44 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Dados 4GHz 7OMHz De Ae Conversor MUX TDM Claes unreal de descida com interface 4 bandabase Antena Portas de dados OU VOZ analdgica Figura 210 Modulo de recepao em uma estacao terrestre Fonte Sousa 2009 p 317 PraCegoVer a esquerda da imagem ha o desenho de uma antena de satélite recebendo sinais A antena esta ligada a um bloco de Filtro Rx que esta ligado a sua direita a um bloco Amplificador LNA Na sequéncia para direita temos o bloco Conversor de descida Rx 0 bloco de Filtro de Rx o bloco de Demodulador e o bloco de MUX TDM com interface de bandabase o qual possui linhas de dados a sua direita Nesse modulo o sinal é recebido por uma frequéncia portadora de descida de 4 GHz passa por um amplificador de entrada LNA Low Noise Amplifier e é encaminhado para um conversor de descida até ser demodulado e demultiplexado 4 Metodos de Acesso Método de acesso é a forma como os sinais das estacgoes terrestres acessam 0 satélite e o compartilham para transmitir e receber suas informacgoes As técnicas utilizadas sao SOUSA 2009 e FDMA acesso multiplo por divisao de frequéncia cada um dos sinais 45 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud de radiofrequéncia ocupa sua propria banda de frequéncias assumindo uma posicao predefinida na banda do sateélite e TDMA acesso multiplo por divisao de tempo cada estagao tem um determinado periodo de tempo para utilizar na transmissao ou recepcao e CDMA acesso multiplo por divisao de codigo cada estagao tem um codigo que modulado com uma portadora e transmitida Para a modulagao de um sinal a ser transmitido na portadora de um sistema satélite sao utilizadas as modulagdes em frequéncia e por fase Os satélites podem ser utilizados para a retransmissdo de sinais de TV principalmente por operadoras de TV por assinatura que provém uma programacao de canais criptografados demandando equipamentos decodificadores por parte dos assinantes Uma operadora de TV transmite a programagao via satélite na frequéncia de 10722 MHz Qual é a banda de operagao satelital C Ka ou Ku utilizada por esta emissora 46 of 51 15052023 0548 WEB Como seria o mundo sem satélites Ano 2019 Comentário o vídeo apresenta a importância dos satélites para os serviços de comunicações desde o simples entretenimento de jogos de futebol televisionados até sistemas de energia marítimos e suporte para casos de desastres Os satélites já fazem parte do nosso cotidiano auxiliando em diversos serviços essenciais ao ser humano Para conhecer mais sobre o assunto acesse o link disponível em ACESSAR Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 47 of 51 15052023 0548 LIVRO Telecomunicações avançadas e as tecnologias aplicadas Editora Érica Autor Vicente Soares Neto ISBN 9788536528601 Comentário um dos elementos que devem ser avaliados para uma transmissão de informações em sistemas de comunicação é o ruído Esse fator pode causar um grande prejuízo para a transmissão do sinal pois está relacionado diretamente à qualidade podendo inutilizar a comunicação No Capítulo 4 do livro são apontados em detalhes os conceitos e as causas de ruídos nos equipamentos de telecomunicações Boa leitura Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 48 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Caro estudante juntos tivemos a oportunidade de conhecer os principais elementos utilizados nos sistemas de transmissao como os sistemas de radiodifusao as redes de transmissao digital as fibras 6pticas e os sistemas de satélites Todos podem ser aplicados a comunicagao a longa distancia no entanto a fibra 6ptica tem sido a escolha preferencial para expansao das redes de transmissao tendo em vista sua alta imunidade a interferéncias baixa atenuaao e altas taxas de transmissao Os sistemas com base em ondas eletromagnéticas foram apresentados para aplicagao em radiodifusao e transmissao via satélites com longos alcances e cobertura As redes de transmissao digital apresentam sistemas de hierarquia que possibilitam o alcance de taxas de transmissao maiores por meio da multiplexagao de canais para este proposito destacamse as redes PDH e SDH Foi bom compartilhar todo esse conhecimento com vocé Até mais Referéncias é oc ALENCAR M S Telefonia digital 5 ed 5 SAo Paulo Erica 2011 4 BERNAL FILHO H Redes SDH Teleco N 2009 Disponivel em ataele 49 of 51 15052023 0548 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud j httpswwwtelecocombrtutoriais tutorialrsdhdefaultasp Acesso em 15 maio 2021 BRASIL Ministério das Comunicagdes MCOM entrega certificado as emissoras que estreiam a faixa estendida da FM Brasilia DF Ministério das Comunicagoées 2021 Disponivel em httpswwwgovbrmcomptbrnoticias2021maiomcomentrega certificadoasemissorasqueestreiamafaixaestendidadafm Acesso em 13 maio 2021 COMO seria 0 mundo sem satélites S s n 2019 1 video 4 min 46 s Publicado pelo canal DW Brasil Disponivel em httpswwwyoutubecom watchvsH9OWHApqZI Acesso em 15 maio 2021 GOMES G G R Sistemas de radioenlaces digitais terrestres e por satélites Sao Paulo Erica 2013 JESZENSKY P J E Sistemas telef6nicos Barueri Manole 2004 MEDEIROS J C O Principios de telecomunicagoes teoria e pratica 5 ed Sao Paulo Erica 2016 PINHEIRO J M S Redes opticas de acesso em telecomunicagoes Rio de Janeiro Elsevier 2017 SCOCCO M A O avanco das fibras dpticas BLI nas redes FTTH Infra News Telecom 2021 Disponivel em httpsinfranewstelecomcombroavancodasfibras opticasblinasredesfith Acesso em 15 mai 2021 SOARES NETO V Sistemas de comunicagao servicos modulagao e meios de transmissdo Sdo Paulo Erica 2015 SOARES NETO V Telecomunicagoes avangadas e as tecnologias aplicadas Sao Paulo Erica 2018 50 of 51 15052023 0548 SOUSA L B Redes de computadores guia total São Paulo Érica 2009 TANENBAUM A S WETHERALL D Redes de computadores 5 ed São Paulo Pearson Prentice Hall 2011 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 51 of 51 15052023 0548