Implementação De Uma Rede Integrada (ADSL CDMA450 RDIS) - Telecomunicações
INTRODUÇÃO
Supomos que somos uma equipa
de gestão de uma empresa de telecomunicações que tem como tarefa apresentar
implementação de uma rede utilizando diferentes serviços.
Faremos uso das
tecnologias: ETHERNET, Redes Sem Fios, ADSL, Fibra Ótica, CDMA 450 e
centrais digitais de comutação que suportem as solicitações de serviços.
. Desejamos
manter permanentemente a comunicação entre os assinantes, a necessidade de
serviço de telefonia sem custos adicionais, como também a necessidade da
realização de reuniões por intermédio de videoconferência.
Todos os dados como Zonas 1 e 2, o número de habitantes e as taxas
usadas neste projeto podem ser alterados de acordo dados reais a usar na
implementação.
OBJECTIVOS
CARACTERIZAÇÃO
DO PROBLEMA
Pretendemos implementar uma rede de telecomunicações numa
zona periurbana. Usaremos duas zonas fictícias denominados Zona 1 e Zona 2.
Todos os dados como Zonas 1 e 2, o número de habitantes e as taxas
usadas neste projeto podem ser alterados de acordo dados reais a usar na
implementação.
O conjunto de ambas as zonas é estimado por um total (fictício)
de 200.000 habitantes, sendo que 45% habitam na zona 1 e o restante na zona 2
(55%).
Neste momento (supomos que) existe um sistema rudimentar de
telefonia fixa com base em cabo de cobre disponibilizada pelo operador
incumbente.
Solicita-se que se esquematize a rede regional com vista a
instalar um sistema que faça o uso de redes locais de Ethernet e rede sem-fio,
Redes TCP-IP, Redes RDIS e CDMA 450 que suportem todos os serviços solicitados.
ORGANIGRAMA DE IMPLEMENTAÇÃO
ANÁLISE DE MERCADO
Devido às grandes diversidades sociais, econômicas e
geográficas, planear serviços de telecomunicações viáveis torna-se um
desafio diário para as prestadoras dos serviços.
Zonas de implementação:
- Zona 1;
- Zona 2.
As zonas 1 e 2 podem ser substituído por bairros, exemplo
Palanca, Rangel, Vila Alice.
Supondo que nem todos têm a capacidade de ter uma linha
telefónica, a nossa análise basear-se-á apenas em habitantes ou clientes
capazes de adquirir uma linha telefónica incluindo os já existentes.
Total de Habitantes: 200.000
45% Para Zona 1: 200.000 × 0.45 = 90.000
55% Para Zona 2: 200.000 × 0.55 = 110.000.
Supondo que cada família possui quatro (4) pessoas para Zona
1 e três (3) para Zona 2, tem-se:
90.000 /4 = 22.500
110.000/3 ≈ 37.000
Assim teremos:
22.500 Clientes para Zona 1.
37.000 Clientes para Zona 2.
Supomos que para Zona 1 apenas 85% dos clientes possuem a
capacidade de deter uma linha telefônica e 15% não possuem.
Para o Zona 2 apenas 40% dos clientes possuem a capacidade
de ter uma linha telefônica e 60% não possuem.
Assim:
0.85 × 22.500 = 19.125 →
Clientes preparados para Zona 1
0.4 × 37.000 = 14.800 →
Clientes preparados para Zona 2
Clientes
não preparados:
22.500 - 19.125 = 3.375 → Para Zona 1 (0.15 × 22.500 = 3.375)
37.000 - 14.800 = 22.200 → Para Zona 2 (0.60 × 37.000 = 22.200)
Taxa de Crescimento para Clientes
preparados na Zona 1
Taxa de Natalidade: 2%
Taxa de mortalidade: 1%
Taxa de crescimento= 2%-1%=1%
Assim, anualmente teremos a taxa de 1% e em cinco (5)
teremos uma taxa de 5%. Com isso:
Anualmente teremos: Clientes
preparados + (Clientes preparados * Crescimento)
19.125 + (19.125 * 0.01) = 19316,25 Clientes
Em cinco (5) anos teremos: Clientes
preparados + (Clientes preparados * Crescimento
em 5 anos)
19.125 + (19.125 * 0.05) = 20081,25 Clientes
Taxa de Crescimento para Clientes preparados na Zona 2
Taxa de Natalidade: 5%
Taxa de mortalidade: 3%
Taxa de crescimento= 5% - 3%= 2%
Assim, anualmente teremos a taxa de 2% e em cinco (5) teremos uma taxa de 10%. Com isso:
Anualmente teremos: 14.000 + (14.000 * 0.02) = 14.280 Clientes
Em cinco (5) anos teremos: 14.000 + (14.000 * 0.1) = 15400
Clientes
Quadro Resumo de Público-alvo
|
Total
de Habitantes = 200.000 |
|||||
|
Zonas |
Habitantes |
Nº de Pessoas / Casa |
Clientes/Família |
Clientes Preparados |
Clientes Não Preparados |
|
Zona 1 |
90.000 |
4 |
22.500 |
19.125 |
3.375 |
|
Zona 2 |
110.000 |
3 |
37.000 |
14.800 |
|
|
Crescimento de Clientes Preparados para
deter uma linha telefônica |
||||
|
Zonas |
/Ano |
Total
/ Ano |
Em cinco (5) anos |
Total em (5) anos |
|
Zona 1 |
1% |
19316,25 |
5% |
20081,25 |
|
Zona 2 |
2% |
14.280 |
10% |
15400 |
Probabilidade de Atendimento e de Bloqueio
As condições para que um cliente se mantenha na fila de
espera, até que o equipamento, ou as troncas fiquem disponíveis para
estabelecer a ligação, estabelece que a taxa de bloqueio não pode ser superior
a 1%. Assim para a probabilidade de bloqueio vamos usar uma taxa de 0.01 (1%).
Com isso teremos o funcionamento ou capacidade de
atendimento com uma taxa de 99%.
Assim:
0.99 × 46.860 = 46.391 Clientes não bloqueados para a Zona
1,
0.01 × 46.860 = 469 Clientes bloqueados para a Zona 1,
0.99 × 28.600 = 28.314 Clientes não bloqueados para Zona 2,
0.01 × 28.600 = 286 Clientes bloqueados para Zona 2.
Tabela
Resumo da Capacidade de atendimento de clientes
|
Capacidade de atendimento de clientes |
||||
|
Zonas |
Probabilidade de Bloqueio |
Nº de Clientes bloqueados |
Probabilidade de não haver bloqueio |
Nº de Clientes não bloqueados |
|
Zona 1 |
1% |
469 |
99% |
46.391 |
|
Zona 2 |
1% |
286 |
99% |
28.314 |
ESQUEMA GERAL DO PROJETO
 |
ü Para a nossa rede, quanto a função, usamos três tipos (3) de centrais:
- Duas Centrais Locais, uma para cada zona;
- Uma central tandem para interligar as centrais locais, de modo a encaminhar o tráfego entre as duas centrais locais.
Quanto ao nosso número de assinantes usamos centrais de grande porte, pois estas suportam mais de 10.000 assinantes.
Para a primeira zona (Palanca) o ADSL vai ser usado
para oferecer serviços de internet para os clientes usando a linha telefonia já
existente.
Para a segunda
zona vai ser usado o CDM450, para prover
telefonia sem fio.
EQUIPAMENTOS
Em geral, uma rede de telecomunicações é qualquer
arranjo onde um emissor transmite
uma mensagem para um recetor por
um canal que consiste em algum
tipo de veículo.
Vamos agrupar os componentes do nosso sistema em categorias básicas:
1º Equipamentos Terminais
São todos os dispositivos de entrada/saída que utilizam redes de telecomunicações para transmitir ou receber dados.
1. Terminais de Vídeo;
2. Microcomputadores;
3. Telefones;
4. Equipamento de Escritório;
5. Terminais de Transação.
2º Processadores de Telecomunicações
Apoiam a transmissão e recepção de dados entre terminais e computadores. Eles incluem:
1. Modems é um dispositivo electrónico que converte um sinal do tipo analógico em digital e vice-versa.
2. Splitter - é um dispositivo electrónico que serve para separar o sinal de voz do sinal de dados.
3. Comutadores
4. Roteadores
5. UPS (uninterrupted Power supply) - dispositivo de energia ininterrupta, usado nas estações para dar alimentação ao nosso sistema caso acha falha de corrente.
3º Canais de Telecomunicações e Média
Os canais conectam a fonte de mensagem ao receptor da mesma. Eles incluem o equipamento físico utilizado para conectar um local a outro com o objectivo de transmitir e receber informações.
1. Torres – é uma estrutura geralmente metálica, usada para dar elevação às antenas nas comunicações, de forma a dar cobertura a uma zona ou evitar obstruções.
2. Antenas - é um dispositivo, geralmente metálico, que emite e/ou recebe ondas eletromagnéticas. Tem o objectivo de fazer a transição entre a propagação guiada (num guia de onda, cabo coaxial, linha de transmissão) e a propagação em espaço livre.
3. Antenas omnidirecionais é o tipo de antena que erradia uniforme em todas direções cobrindo certa área (raio de ação).
4. Cabos de Fibra Ótica
5. Cabos de Cobre
6. Cabos Coaxiais;
4º Software de Controlo de Telecomunicações
Consiste em programas que controlam atividades de telecomunicações e gerenciam as funções das redes de telecomunicações.
ü Monitores de Telecomunicações (computadores principais);
ü Sistemas Operacionais de Rede (servidores de rede de microcomputadores);
ü Pacotes de Comunicações (para microcomputadores).
PROVEDORES DE SERVIÇOS
Telefonia
com ou sem fio (wireline/wireless)
Internet (ISP - Internet Service Provider)
CATV (TV a cabo)
Abaixo ilustramos os tipos de cabos de acordo as tecnologias, de modo a mostrar as posteriores escolhas tecnológicas.
Figura
– Cabos e respetivas tecnologias
TECNOLOGIAS UTILIZADAS
Centrais
Digitais de Comutação
A central telefônica tem como funções principais de
gerência, distribuição, concentração, interligação e tarifação das chamadas
produzidas pelos assinantes.
As centrais quanto a função podem ser classificadas em:
Central
Local: Central que processa chamadas originadas e terminadas em
terminais telefônicos a ela conectados;
Central
Tanden: Central que apresenta, além da função de uma
central local, a função de uma central trânsito.
Central
Transito: Central que processa chamadas entre centrais
telefônicas
REDE LOCAL
As redes locais se dividem em redes de assinantes (que ligam os assinantes às estações telefônicas) e redes de entroncamentos (que interligam as estações locais).
Por fim, as redes de assinantes podem ser classificadas em redes de alimentação (primárias), redes de distribuição (secundárias) e redes internas (terciárias).
Uma rede local, também denominada LAN (Local Area Network), possui dois componentes: o passivo e o activo.
O componente passivo é representado pelo conjunto de elementos responsáveis pelo transporte dos dados através de um meio físico e é composto pelos cabos, acessórios de cabeamento e tubulações.
O componente ativo, por sua vez, compreende os dispositivos electrónicos, suas tecnologias e a topologia envolvida na transmissão de dados entre as estações.
De acordo o nosso número de assinantes usamos centrais de grande porte, quanto a função usamos centrais locais nas localidades e uma central tandem que liga ambas centrais locais.
Tecnologia ADSL Para Zona 1
Para a primeira zona (Palanca) o ADSL vai ser usado
para oferecer serviços de internet para os clientes usando a linha telefonia já
existente.
O ADSL utiliza a rede de telefonia fixa publica, permitindo
o trafego de voz e dados através de um par metálico comum (fio de cobre), com
velocidades que chegam ate aos 8Mbps, possibilitando por exemplo, acesso a
internet em alta velocidade, vídeo on demand, home shopping, acesso remoto à
LAN, multimédia, Filmes MPEG com controles VCR simulados que requerem 1,5 a 3
Mbps downstream, e operam bem com 16 Kbps upstream.
A tecnologia funciona instalando-se um modem específico
para esse tipo de conexão na residência ou empresa do usuário e fazendo-o
conectar a central telefónica. A linha telefónica serve como entrada, para a
comunicação entre esses dois pontos. Quando o modem estabelece uma conexão com
a central telefónica, o sinal vai para um roteador, em seguida para o provedor
e finalmente temos a conexão a Internet estabelecida.
O termo assimétrico (Asymmetric) indica que existe uma
diferença entre a velocidade de envio dos dados (upstream) ou (upload) e as
velocidades de recebimento de dados (download ou downstream). A técnica
consiste em dividir a linha telefónica em três canais virtuais (um canal para voz,
um canal de alta velocidade para download e um canal de velocidade media para
upload).
O uso de spliter possibilita a separação da voz e dos dados em ambos os lados (usuários e central) e o modem faz a ligação final do spliter ate ao computador ou outro terminal de dados. Da Central até o provedor de Internet haverá uma conexão por fibra optica, sendo a conexão intermédia sendo feita com a Técnica ATM (Assincrone Transfer Mode) usando um switch ATM que vai receber o cabo da fibra optica proveniente da Internet e vai comutar do outro lado ate ADSLAM por cabo de cobre.
Tecnologia CDMA-450 Para Zona 2
CDMA 450 é uma combinação do CDMA 2000 com o espectro 450
MHz, que apresenta características de propagação superiores às encontradas nas
faixas 800/900/1800/1900/2600/3500 MHz, e possibilita maior alcance das
Estações Base (BS) com consequente redução dos investimentos e dos custos de
operação.
Comparando com os raios médios nas faixas 800 MHz, a
cobertura CDMA 450 chega a ser 41% superior. Se comparada com o raio médio em
1900 MHz, a cobertura CDMA 450 chega a ser 73% maior.
CDMA 450 tem demonstrado ser técnica e economicamente mais
viável do que outras tecnologias, como o GSM e o WiMax, que operam em faixas
mais elevadas do espectro. Além disso, o CDMA 450 é uma tecnologia mundialmente
estabelecida, com equipamentos de rede e terminais de usuários à disposição no
mercado.
Para a segunda zona 2 mostramos abaixo as características técnicas
do CDM450, sua capacidade e como programamos para prover telefonia fixa sem
fios׃
Figura – Tecnologia CDMA450
As estações Rádio Base (ERB) têm a capacidade de cobertura para atender as áreas pretendidas do nosso projeto:
o
Raio de cobertura é de 48,9 km
o
Área de Cobertura é de 7521 km²
A estação Rádio Base (ERB), estará ligada a central de comutação de forma a prever conexões com outras futuras estações bases (EBs). Na ERB constarão os elementos irradiadores, potência do sinal, bem como backups de energia (baterias).
A antena omnidireccional será colocada numa torre num dos pontos elevados, minimizados os custos relacionados com a altura da torre e provendo uma maior cobertura.
Os telefones fixos sem fios podem ser dum qualquer fornecedor (Huawei, Ericsson, Samsung, etc), desde que os mesmos operem na faixa do 450 MHz, e preferencialmente não tenha 1 peso superior a 1kg que dificultaria a mobilidade do cliente.
Tecnologia RDIS
RDIS (Rede Digital de Serviços Integrado) é um serviço de
dados digital de alta velocidade.
A RDIS permite transmitir grandes volumes de dados, sinais
de vídeo e áudio sobre uma única linha telefônica a alta velocidade e baixo
custo.
O mesmo serviço também é conhecido como ISDN (Integrated
Services Digital Networks) e sofre algumas alterações de acordo com o país ou
continente.
A RDIS é a opção perfeita para qualquer número de
aplicações, dados com grande volume, onde altas taxas de transferência de dados,
baixo custo e garantia de integridade de dados são requeridos:
Acesso a Internet e serviço online;
Roteamento de escritório remoto;
Videoconferência;
Colaboração e compartilhamento de tela PC a PC;
Configurações Da RDIS
Aproveitando ao máximo as redes
existentes, configuramos a rede RDIS:
Especificações
Dos Elementos RDIS
O terminal de dados engloba todos os equipamentos de dados
que os moradores possuem desde o tradicional computador ate os mais recentes
IPads, Tablets, etc.
O modo de transferência na RDSI-FE é síncrono
(STM - synchronous transfer mode) e os canais na RDSI são utilizados para
transportar informações de dados dos usuários, de sinalização e de
gerenciamento. Os seguintes tipos de canais são padronizados:
§ Canal B - 64 Kbps: canal digital PCM para voz e
dados.
§ Canal D - 16 ou 64 Kbps: canal digital para
sinalização (out-of-band).
§ Canal H.
§ H0 - 384 Kbps: (6 canais B).
§ H11 - 1536 Kbps (24 canais B).
§ H12 - 1920 Kbps (30 canais B).
O canal B permite o transporte de informações para comunicações
comutadas por circuito (voz) e por pacote (dados).
As diferentes taxas de bits do canal D são utilizadas dependendo
da estrutura de interface.
O canal D é usado prioritariamente para transmissão de informações
de sinalização, mas, pode ser utilizado para transmitir dados comutados por
pacotes.
Tanto o canal B como o canal D é síncrono ao nível de bits, mas as
mensagens podem ser assíncronas ao nível de quadro.
Os canais H são utilizados pelos usuários que necessitam de faixas
maiores que 64 Kbps como fac-smile rápido, dados em alta velocidade, áudio de
alta qualidade, vídeo para teleconferência, etc.
Configuração Da Rede RDIS Na Zona 1
Configuração Da Rede RDIS Na Zona 2
Fibra
A Fibra Óptica transmite dados por sinais luminosos.
Existem duas categorias de fibras óticas: Multimodais e
Monomodais. Essas categorias definem a forma como a luz se propaga no interior
do núcleo.
As fibras óticas são aplicadas a vários sistemas de
comunicação, tais como:
·
Rede Digital de Serviços Integrados (RDIS);
·
Cabos Submarinos;
·
Televisão por Cabo (CATV);
·
Sistema de Energia e Transporte;
·
Redes Locais de Computadores;
Tecnologia Ethernet
A Ethernet é uma tecnologia de transmissão de broadcast. Por
isso, dispositivos de rede tais como computadores, impressoras e servidores de
arquivos comunicam-se entre si através de um meio compartilhado.
A Ethernet
é uma tecnologia de transmissão de broadcast. Por isso, dispositivos
de rede tais como computadores, impressoras e servidores de arquivos se
comunicam entre si através de um meio compartilhado.
A Ethernet usa CSMA/CD e pode suportar taxas
de transmissão rápidas. A Fast Ethernet, ou 100BASE-T, oferece velocidades de
transmissão de até 100 Mbps. A Gigabit Ethernet oferece velocidades de
transmissão de até 1000 Mbps e a 10 Gigabit Ethernet oferece velocidades de
transmissão de até 10.000 Mbps.
Tecnologia Sem Fio (WiFI)
Em muitas situações é impossível ou mesmo muito oneroso
montar uma estrutura de conexão utilizando cabeamento convencional. É neste
caso em que citamos como opção a conexão de redes sem fio.
As redes sem fio (ou também conhecidas pelos termos em
inglês Wireless e WiFi) correspondem a infra estruturas que permitem a conexão
de computadores entre si ou a uma rede convencional, utilizando tecnologias de
comunicação que dispensam a utilizam de cabos.
As redes sem fio podem ser classificadas em 4 categorias:
Ø Rede sem fio de área pessoal (Wireless personal área network – WPAN);
Ø Rede sem fio de área local (Wireless local área network – WLAN);
Ø Rede sem fio de longa distância – Sem fios wide área network – WWAN);
Ø Redes de Satélite.
O padrão Wi-Fi opera em faixas de frequências que não necessitam de
licença para instalação e/ou operação. Para se ter acesso à internet
através de rede Wi-Fi, deve-se
estar no raio de ação ou área de abrangência de um ponto de acesso (normalmente
conhecido por hotspot) ou local público onde opere rede sem fios e se usar
dispositivo móvel, como computador portátil, tablete
PC ou PDA com capacidade de comunicação sem fio, deixando o
usuário do Wi-Fi bem à vontade
em usá-lo em lugares de "não acesso" à internet, como aeroportos.
Hotspot
Wi-Fi existe para
estabelecer ponto de acesso para conexão à internet. O ponto de acesso
transmite o sinal sem fios numa pequena distância, geralmente de até 100
metros, mas se a rede for do padrão IEEE 802.11n à distância podem chegar até
300 metros.
Quando um periférico que permite Wi-Fi, como um Pocket PC, encontra um hotspot, o periférico pode, na mesma
hora, conectar-se à rede sem fio. Muitos hotspots
estão localizados em lugares que são acessíveis ao público, como aeroportos,
cafés, hotéis e livrarias.
Muitas casas e escritórios também têm
redes Wi-Fi. Enquanto alguns hotspots são gratuitos, a maioria das
redes públicas é suportada por Provedores de Serviços de Internet (Internet
Service Provider - ISPs) que cobram uma taxa dos usuários para se
conectarem.
Conclusão
Assim sendo, foi possível a implementação da infraestrutura de rede requerida de acordo às condições geográfica relativamente as duas zonas, com uma rede segura e com uma capacidade de suportar o crescimento da demanda para um período de cinco anos. A rede é escalável com capacidade de suportar os diferentes serviços atuais e futuros, de modo a atender as necessidades dos usuários.
O
CDMA450 oferece um grande desempenho e vantagem económica graças a sua
eficiência espectral (menor custo por voz), maior extensão de cobertura, mais
de 113 dispositivos CDMA450 estão disponíveis de cerca de 25 vendedores
(fornecedores) diferentes. O uso da baixa frequência reduz os custos de
cobertura.
O
aproveitamento das linhas existentes representa um ganho muito grande, em termos
de receitas, pois evita significativamente os custo que traria com
implementação de redes de telefonia e posteriormente os requeridos pra
implementação das linhas ADSL para conexão a Internet.
As
despesas iniciais ou capitais referem-se a Licença espectral, torres, backups
em nível de fontes de energia, componentes de rede e despesas operacionais:
empregados, manutenção, serviço prestado aos clientes, custos de energia
“EDEL”.
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