António José Couto Infraestruturas de Utilidade Pública ...Universidade de Aveiro 2012...

Universidade de Aveiro

2012

Departamento de Electrónica,

Telecomunicações e Informática

António José Couto Rebelo da Costa

Infraestruturas de Utilidade Pública de Nova Geração - O caso das redes de telecomunicações -

Universidade de Aveiro

2012

Departamento de Electrónica,

Telecomunicações e Informática

António José Couto Rebelo da Costa

Infraestruturas de Utilidade Pública de Nova Geração - O caso das redes de telecomunicações -

Dissertação apresentada à Universidade de Aveiro para cumprimento dos

requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Engenharia

Electrónica e de Telecomunicações, realizada sob a orientação científica

do Doutor A. Manuel Oliveira Duarte, Professor Catedrático do

Departamento de Electrónica, Telecomunicações e Informática da

Universidade de Aveiro e da Engª. Raquel Madureira.

O Júri

Presidente Prof. Doutor José Carlos da Silva Neves

Professor Catedrático, Universidade de Aveiro

Vogal – Arguente Prof. Doutor Luís Filipe Botelho Ribeiro

Professor Auxiliar do Departamento de Electrónica Industrial da Escola de

Engenharia, Universidade do Minho

Vogal – Orientador Prof. Doutor Aníbal Manuel de Oliveira Duarte

Professor Catedrático, Universidade de Aveiro

Agradecimentos

Ao cumprir mais uma etapa na minha vida, é com uma grande alegria e

nostalgia que aqui deixo um palavra de agradecimento a todos os que, directa

ou indirectamente, me apoiaram ao longo do meu percurso académico e

contribuíram para a realização desta dissertação.

Ao professor Dr. Manuel Oliveira Duarte pela amabilidade, disponibilidade e

por todo o apoio prestado na orientação da dissertação.

À Engª. Raquel Madureira pelo encorajamento e partilha de informação.

Aos Amigos: André Cardote, André Ferreira, André Reis, Cláudia Sequeira,

Filipe Santos, Gilberto Botelho, João Sousa e Susana Patuleia pela amizade e

incondicional apoio.

Por fim, e não menos importante, um especial agradecimento à minha família e

namorada pela motivação, o afecto, os conselhos e sobretudo pelos valores

que me conseguiram transmitir.

A todos vós, o meu reconhecimento e a minha sincera consideração.

Palavras-chave Redes de Nova Geração, Novas Redes de Acesso, Fibra Óptica,

Infraestruturas de Telecomunicações, Análise tecnico-económica,

Optimização do plano de investimentos.

Resumo A massificação da tecnologia e dos conteúdos na vida das pessoas e da

sociedade é cada vez mais evidente. Ter ou não ter acesso a estes

serviços, através de infraestruturas adequadas, é actualmente um factor

que influencia as oportunidades ao dispor de cada um. Esta diferença de

oportunidades leva a uma fragmentação da sociedade, conhecida como

fractura digital, que despoleta a necessidade de se estudarem formas de

optimizar os custos de implementação da infraestrutura, para aumentar a

abrangência e a massificação das Redes de Nova Geração (RNG).

Esta Dissertação aborda a problemática dos custos na implementação

das redes de acesso baseadas em FTTH. São dadas sugestões de

redes que podem ser utilizadas para este fim e aborda-se o papel do

regulador e a importância que o mesmo pode ter para um mercado livre.

Foi elaborada uma ferramenta de análise técnico-económica que permite

simular os custos de uma rede de acesso. Foram tipificados quatro

cenários: denso urbano, urbano, suburbano e rural, para os quais se

estudou, de um ponto de vista económico, a viabilidade da

implementação da rede, utilizando infraestruturas partilhadas de outras

redes. Os resultados obtidos demonstram que, do ponto de vista

económico, as soluções implementadas com recurso à partilha da

infraestrutura conseguem diluir os custos de implementação ao longo do

tempo e são economicamente mais vantajosas face às demais.

Verificou-se também que a baixada é a componente da rede que mais

contribui para os custos, sendo que é neste segmento da rede que

poderão ser feitas mais optimizações.

Keywords

New Generation Networks, New Access Networks, Fiber Optics,

Telecommunications Infrastructure, Techno-Economic Analysis,

Improvement of the investing plan.

Abstract

The increasing popularity of all sorts of gadgets and multimedia content

created a demand for data without precedents in the society nowadays.

Having access to this data, through the adequate infrastructure, is

nowadays a decisive factor, which dictates the opportunities of each

individual. The different ranges of opportunities among the members of

the society create a digital division that triggers the research for new

ways of optimizing the implementation costs of new infrastructure.

Expanding the existing networks, opens doors for the massification of

the Next Generation Networks.

This Dissertation deals with the issue of costs in the implementation of

FTTH access networks. We suggest existing networks that can be used

towards this end, and we elaborate on the role of the regulator and its

importance in a free market.

A techno-economics analysis tool was developed to simulate the costs

of deployment of an access network. The tool was used to study the

feasibility of the deployment of the network, using shared infrastructure,

in four different scenarios: dense urban, urban, suburban and rural. The

results show that, from an economics point of view, the solutions that

rely on infrastructure sharing are preferred, when compared to all the

others, due to the possibility of spreading the implementation costs in

time. We have also seen that the drop is the most expensive part of the

network, thus where the highest optimization is required.

XII

Índice

Índice de Figuras................................................................................................................................ XVII

Índice de Tabelas ................................................................................................................................ XXI

Lista de Siglas e Acrónimos ........................................................................................................... XXIII

1. Introdução .......................................................................................................................................... 1

1.1. Motivação e Enquadramento ........................................................................................................... 1

1.2. Objectivos ......................................................................................................................................... 2

1.3. Estrutura da Dissertação .................................................................................................................. 2

2. Estrutura e organização das redes de telecomunicações .................................................................... 3

2.1. Rede nuclear ..................................................................................................................................... 7

2.2. Rede de acesso ................................................................................................................................. 9

2.3. Rede do cliente ................................................................................................................................. 9

3. Tecnologias de redes de acesso ........................................................................................................ 11

3.1. Redes sem fios ................................................................................................................................ 11

3.1.1. Redes celulares ...................................................................................................................... 12

3.1.1.1. GSM ................................................................................................................................... 12

3.1.1.2. GPRS .................................................................................................................................. 13

3.1.1.3. UMTS ................................................................................................................................. 13

3.1.1.4. HSPA .................................................................................................................................. 13

3.1.1.5. LTE ..................................................................................................................................... 14

3.2. Redes cabladas ............................................................................................................................... 15

3.2.1. Soluções baseadas em cabo de cobre (bifilar) ....................................................................... 15

3.2.2. Esquema híbrido fibra / coaxial ............................................................................................. 17

3.2.3. Soluções baseadas em fibra óptica ........................................................................................ 18

3.2.3.1. Ponto a ponto .................................................................................................................... 20

XIII

3.2.3.2. Ponto multiponto .............................................................................................................. 21

3.2.3.2.1. Redes activas (AON) .......................................................................................................... 22

3.2.3.2.2. Redes Passivas - PON ........................................................................................................ 22

3.2.3.2.2.1. TDM-PON ...................................................................................................................... 23

3.2.3.2.2.2. WDM-PON .................................................................................................................... 25

3.3. Sumário .......................................................................................................................................... 27

4. A partilha de infraestruturas ............................................................................................................ 29

4.1. Desafios .......................................................................................................................................... 29

4.2. Modelos de Partilha de infraestrutura ........................................................................................... 31

4.3. Infraestrutura partilhada com utilities ........................................................................................... 32

4.3.1. Fibra óptica em redes de esgotos ......................................................................................... 33

4.3.2. Fibra óptica em gasodutos .................................................................................................... 34

4.3.3. Fibra óptica em redes de água .............................................................................................. 34

4.3.4. Fibra óptica em redes de transportes ................................................................................... 35

4.4. Sumário .......................................................................................................................................... 36

5. Análise técnico-económica ............................................................................................................... 37

5.1. Metodologia ................................................................................................................................... 37

5.1.1. Parâmetros de entrada ......................................................................................................... 38

5.1.2. Parâmetros de saída .............................................................................................................. 39

5.2. Considerações para uma análise de projectos de investimento .................................................... 39

5.2.1. CAPEX .................................................................................................................................... 40

5.2.1.1. Evolução dos preços dos equipamentos ........................................................................... 40

5.2.2. OPEX ...................................................................................................................................... 42

5.2.3. Receitas ................................................................................................................................. 43

5.2.4. Indicadores de viabilidade económica .................................................................................. 44

5.3. Modelo de penetração dos serviços ............................................................................................... 47

6. Cenários em análise .......................................................................................................................... 49

XIV

6.1. Arquitectura de rede ....................................................................................................................... 50

6.2. Elementos de custo ......................................................................................................................... 51

6.3. Cenário: Denso Urbano ................................................................................................................... 55

6.3.1. Sem partilha de infraestrutura .............................................................................................. 56

6.3.1.1. CAPEX ................................................................................................................................ 56

6.3.1.2. Resultados ......................................................................................................................... 58

6.3.2. Com partilha de infraestrutura .............................................................................................. 59

6.3.2.1. CAPEX ................................................................................................................................ 60

6.3.2.2. Resultados ......................................................................................................................... 62

6.4. Cenário: Urbano.............................................................................................................................. 63


6.4.1.1. CAPEX ................................................................................................................................ 64

6.4.1.2. Resultados ......................................................................................................................... 66


6.4.2.1. CAPEX ................................................................................................................................ 68

6.4.2.2. Resultados ......................................................................................................................... 70

6.5. Cenário: Suburbano ........................................................................................................................ 71


6.5.1.1. CAPEX ................................................................................................................................ 72

6.5.1.2. Resultados ......................................................................................................................... 74


6.5.2.1. CAPEX ................................................................................................................................ 75

6.5.2.2. Resultados ......................................................................................................................... 78

6.6. Cenário: Rural ................................................................................................................................. 79


6.6.1.1. CAPEX ................................................................................................................................ 80

6.6.1.2. Resultados ......................................................................................................................... 82


XV

6.6.2.1. CAPEX ................................................................................................................................ 83

6.6.2.2. Resultados ......................................................................................................................... 85

6.7. Análise de sensibilidade ................................................................................................................. 87

6.8. Conclusões...................................................................................................................................... 88

7. Considerações finais ......................................................................................................................... 90

7.1. Súmula ........................................................................................................................................... 90

7.2. Trabalho futuro .............................................................................................................................. 91

8. Bibliografia ....................................................................................................................................... 93

XVII

Índice de Figuras

Figura 1 - Estrutura global das redes de telecomunicações [5] ......................................................................... 3

Figura 2 – Representação hierárquica dos segmentos de uma rede de Telecomunicações [5] ....................... 6

Figura 3 – Papel dominante do IP nas redes de telecomunicações [6] ............................................................. 8

Figura 4 – Exemplo de uma rede do cliente .................................................................................................... 10

Figura 5 - Cenários tecnológicos para as redes de acesso [10] ....................................................................... 11

Figura 6 - Exemplo de uma rede celular .......................................................................................................... 12

Figura 7 – Arquitecturas HSPA e LTE [10] ....................................................................................................... 14

Figura 8 – Arquitectura de uma rede ADSL [13] .............................................................................................. 15

Figura 9 - Variação da taxa de transmissão (Mbps) com a distância (km) ao DSLAM [11] .............................. 17

Figura 10 CATV – HFC [14] (Adaptado) ............................................................................................................ 18

Figura 11 - Constituição do cabo de fibra óptica [9] ....................................................................................... 18

Figura 12 - Variantes da sigla FTTx [16] ........................................................................................................... 19

Figura 13 - Ligação ponto a ponto por fibra óptica [16] .................................................................................. 21

Figura 14 - Topologia ponto multiponto por fibra óptica[16] ......................................................................... 21

Figura 15- Rede ponto-multiponto com uma arquitectura activa [17] ........................................................... 22

Figura 16 - Rede ponto-multiponto com uma arquitectura passiva [17] ........................................................ 23

Figura 17 - Arquitectura TDM-PON [18] (Adaptado) ....................................................................................... 24

Figura 18 - Representação das tecnologias WDM-PON [8]. ............................................................................ 25

Figura 19 - Distância entre a infraestrutura de acesso e o cliente .................................................................. 33

Figura 20 - Secção de um gasoduto onde se incluem as portas de entrada / saída ........................................ 34

Figura 21 - Secção de uma rede de distribuição de água ................................................................................ 35

Figura 22 - Instalação de cabo num túnel de metro ........................................................................................ 35

Figura 23 - Estrutura da ferramenta de análise técnico-económica [20] ........................................................ 38

Figura 24 – Curvas de penetração de Mercado para um período de 10 anos ................................................ 48

Figura 25 – Área considerada por cenário geográfico ..................................................................................... 50

Figura 26 – Número de potenciais assinantes por Km2 ................................................................................... 50

XVIII

Figura 27 - Arquitectura de rede ...................................................................................................................... 51

Figura 28 - Distribuição de custos ao longo do tempo ..................................................................................... 56

Figura 29 - Somatório dos gastos por segmento ............................................................................................. 57

Figura 30 - Custos totais da central e da rede primária ................................................................................... 57

Figura 31 - Custos totais da rede de distribuição ............................................................................................. 58

Figura 32 - Custos totais da baixada ................................................................................................................ 58

Figura 33 - Síntese de resultados para um cenário mediano ........................................................................... 59







Figura 40 – Comparação entre os custos de implementação da rede ............................................................. 63













Figura 53 – Comparação entre os custos de implementação da rede ............................................................. 71


XIX


Figura 56 - Custos totais da central e da rede primária .................................................................................. 73

Figura 57 - Custos totais da rede de distribuição ............................................................................................ 74


Figura 59 - Síntese de resultados para um cenário mediano .......................................................................... 75

Figura 60 - Distribuição de custos ao longo do tempo .................................................................................... 76






Figura 66 – Comparação entre os custos de implementação da rede ............................................................ 79















Figura 81 - Custo por casa servida nos diversos cenários ............................................................................... 89

XXI

Índice de Tabelas

Tabela 1 - Tabela resumo do modelo OSI [6] .................................................................................................... 5

Tabela 2 - Comparação das diferentes tecnologias DSL [11]........................................................................... 16

Tabela 3 - Tabela com algumas características das redes GPON e EPON ....................................................... 25

Tabela 4 - Diferenças entre as tecnologias DWDM e DWDM ......................................................................... 26

Tabela 5. Classificação dos equipamentos relativamente à sua constituição/finalidade ............................... 42

Tabela 6. Classificação dos equipamentos segundo a idade da tecnologia .................................................... 42

Tabela 7. Classificação dos equipamentos relativamente à velocidade de implementação .......................... 42

Tabela 8 - Variáveis consideradas para a definição dos custos operacionais ................................................. 43

Tabela 9 – Valores utilizados no cálculo das taxas de penetração. ................................................................. 48

Tabela 10 – Características assumidas para cada um dos cenários ................................................................ 49

Tabela 11 - Custo e rácios de partilha dos vários componentes. .................................................................... 52

Tabela 12 – Preços para a construção de infraestrutura nova nos diferentes cenários ................................. 53

Tabela 13 – Características assumidas para a proporção de reutilização da infraestrutura ........................... 54

Tabela 14 - Custos dos direitos de passagem .................................................................................................. 54

Tabela 15 - Características geográficas - cenário denso urbano ..................................................................... 56

Tabela 16 – Distâncias por segmento - cenário denso urbano ....................................................................... 56

Tabela 17 - Síntese económica dos diferentes cenários.................................................................................. 59


Tabela 19 - Características geográficas - cenário urbano ................................................................................ 64

Tabela 20 – Distâncias por segmento - cenário urbano .................................................................................. 64



Tabela 23 - Características geográficas - cenário suburbano .......................................................................... 72

Tabela 24 – Distâncias por segmento - cenário suburbano ............................................................................ 72



XXII

Tabela 27 - Características geográficas - cenário denso urbano ...................................................................... 80

Tabela 28 – Distâncias por segmento - cenário denso urbano ........................................................................ 80

Tabela 29 - Síntese económica dos diferentes cenários .................................................................................. 83

Tabela 30 - Síntese económica dos diferentes cenários .................................................................................. 86

XXIII

Lista de Siglas e Acrónimos

3G 3rd

Generation

ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line

CAPEX Capital Expenditure

CATV Cable Television

CDMA Code Division Multiple Access

CO Central Office

COAX Coaxial Cable

DOCSIS Data Over Cable Service Interface Specification

DSL Digital Subscriber Line

DSLAM Digital Subscriber Line Access Multiplexer

EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution

FTTB Fiber to the Building

FTTC Fiber to the Curb

FTTCab Fiber to the Cabinet

FTTH Fiber to the Home

FTTN Fiber to the Node

FTTP Fiber to the Premises

FTTx Fiber to the x

GPRS General Packet Radio Service

GSM Global System for Mobile communication

HFC Hybrid Fiber-Coaxial

HSDPA High Speed Downlink Packet Access

HSPA High Speed Packet Access

HSUPA High Speed Uplink Packet Access

IP Internet Protocol

IPTV Internet Protocol Television

XXIV

ITU International Telecommunication Union

LAN Local Area Network

LTE Long Term Evolution

OLT Optical Line Termination

ONT Optical Network Terminal

ONU Optical Network Unit

OPEX Operational Expenditure

PA Ponto de Agregação

PD Ponto de Distribuição

POTS Plain Old Telephone Service

PSTN Public Switched Telephone Network

QoS Quality of Service

RNG Redes de Nova Geração

SDH Synchronous Digital Hierarchy

SMS Short Message Service

TDMA Time Division Multiple Access

TIR Taxa Interna de Rentabilidade

UMTS Universal Mobile Telecommunication System

UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network

VAL Valor Actual Líquido

VoIP Voice over IP

Wi-Fi Wireless Fidelity

WiMAX World Wide Interoperability for Microwave Access

WMAN Wireless Metropolitan Area Network

1

1. Introdução

1.1. Motivação e Enquadramento

Actualmente há uma elevada incorporação das tecnologias de informação e comunicação

na vida das pessoas e da sociedade. A crescente massificação do acesso à rede bem como a

constante procura de mais e melhores conteúdos têm levado a que as exigências dos

consumidores para com os serviços de banda larga sofram um substancial aumento.

Surge então o conceito de Redes de Nova Geração (RNG), associado à migração para

redes de banda larga de alta velocidade. Estas redes vêm substituir as redes comutadas,

baseadas em cobre, para redes de fibra óptica assentes no Protocolo generalizado na internet – o

Internet Protocol (IP). A comunidade europeia estabeleceu como objectivo que “em 2020, todos os

europeus devem ter acesso à Internet com um débito superior a 30 Mbps e 50% ou mais dos

agregados familiares europeus devem ter contractos de acesso com débito superior a 100 Mbps”

[1]. Estas redes foram também consideradas pelo anterior governo como “uma prioridade

estratégica para Portugal”. Existem ainda estudos que equiparam o impacto económico

proporcionado pelas redes de banda larga com o de outras infraestruturas essenciais como as

auto-estradas, a via-férrea ou mesmo a electricidade [2], que transformaram as actividades

económicas dos cidadãos e empresas, permitindo o desenvolvimento de novas actividades,

melhorias na competitividade e uma maior qualidade de vida.

Para os utilizadores, esta separação dos que têm ou não a disponibilidade do serviço gera

uma desigualdade de oportunidades designada na literatura por fractura digital. Esta separação

deve-se particularmente aos elevados custos de implementação das redes de acesso,

particularmente na componente civil [3]. A magnitude dos investimentos necessários para a

modernização da rede gera enormes problemas de financiamento, que põem em causa a

viabilidade do investimento, retardando a sua implementação e adopção. Ao mesmo tempo, a

saturação do mercado das telecomunicações e a crise económica têm provocado uma contracção

na procura, uma redução generalizada nos gastos e uma menor pré-disposição para contratar

novos serviços. Este declínio nas receitas dos operadores tem afectado a sua confiança, o que os

leva a adoptar posições mais conservadoras e a limitar os novos investimentos unicamente a

mercados em crescimento, com menor risco associado.

Esta dissertação foi desenvolvida com o objectivo de perceber a realidade actual das

redes de acesso, as suas tecnologias e arquitecturas, e estudar o impacto da partilha da

infraestrutura na viabilidade económica dos projectos. Foi utilizada uma abordagem técnico-

económica com modelos matemáticos [4] que simulam o custo e a viabilidade de alguns cenários

de implementação.

2

1.2. Objectivos

Os objectivos da presente dissertação são os seguintes:

Familiarização com as actuais redes de acesso, tecnologias utilizadas,

arquitecturas e soluções de rede

Identificação das diferentes soluções de redes de acesso e limitações associadas

Identificação dos principais elementos de custo

Identificação das redes com as quais seria possível partilhar a infraestrutura

Definição de cenários para tipificar um maior leque de zonas de estudo e

identificar as suas características de relevo

Criação de uma ferramenta de análise técnico-económica para a análise dos

elementos de custo e da viabilidade económica de um projecto em função de diversas

variáveis

Realização de uma análise técnico-económica para os diversos cenários

considerados, considerando um cenário de partilha da infraestrutura

Identificação dos elementos decisivos nos custos de implementação

1.3. Estrutura da Dissertação

Capítulo 1 – Introdução: Neste capítulo é apresentado o enquadramento desta

dissertação e os objectivos a cumprir.

Capítulo 2 – 2. Estrutura e organização das redes de telecomunicações:

Neste capítulo é apresentada a estrutura das actuais redes de telecomunicações e a

forma como estas estão organizadas.

Capítulo 3 – Tecnologias de rede de acesso: Este capítulo apresenta as

diversas tecnologias das redes de acesso, nas suas vertentes mais técnicas.

Capítulo 4 – A partilha de infraestruturas: Este capítulo apresenta uma

abordagem sobre possíveis formas de reduzir os custos de implementação,

nomeadamente utilizando infraestruturas partilhadas com outras redes.

Capítulo 5 – Análise técnico-económica: Neste capítulo é feita uma descrição

da ferramenta técnica-económica implementada, descrevendo os parâmetros e variáveis

considerados.

Capítulo 6 – Cenários em análise: Neste capítulo é feita uma tipificação de

quatro cenários baseados em quatro áreas geográficas. São apresentados os resultados

da análise técnico-económica efectuada para cada um deles e analisados os custos e

oportunidades de melhoria.

Capítulo 7 – Considerações Finais: Neste capítulo são apresentadas as

conclusões d o trabalho efectuado e apontadas algumas sugestões para trabalho futuro.

3

2. Estrutura e organização das redes de

telecomunicações

As redes de telecomunicações são estruturas complexas onde é possível encontrar uma

grande variedade de tecnologias, operadores, débitos, etc. A Figura 1 apresenta a estrutura básica

das actuais redes de telecomunicações, onde se podem identificar os diferentes segmentos de

rede bem como algumas das suas funções básicas (transporte, comutação e encaminhamento,

serviços etc.).

Figura 1 - Estrutura global das redes de telecomunicações [5]

As especificidades de cada rede, diferenças de tráfego, no equipamento utilizado, nas

tecnologias utilizadas e no modo de operação permitem agrupar as redes em diferentes grupos.

Estes grupos criam as chamadas camadas de abstracção, que permitem dividir a complexidade da

rede em diferentes “camadas”, com particularidades distintas. Com esta segmentação, o operador

mantém uma visão ampla de toda a rede e as partes podem ser trabalhadas sem afectar as

demais.

Outra forma de abstracção nas redes é a forma como a estão divididas em diferentes

camadas, nos quais os protocolos e as funcionalidades estão segmentados. A International

Organization for Standardization desenvolveu o Modelo OSI (Open Systems Interconnection)

4

como uma norma para a arquitectura de rede, para garantir a compatibilidade entre os diversos

tipos de rede. O Modelo está dividido em sete camadas, cada uma com características

específicas, que desempenham funções e fornecem serviços para as camadas superiores.

Existem implementações que exigem a interacção com uma variedade de camadas quer

superiores, quer inferiores [6]. Na Tabela 1 temos resumidas as funções de cada camada, e

exemplos para cada uma delas:

5

Camada Função Exemplo

7 – Aplicação Fornece serviços às aplicações do utilizador (por exemplo:

HTTP, FTP, DNS, DHCP) HTTP, FTP,

DHCP, DNS,

Modbus

6- Apresentação Assegura a compatibilidade entre camadas de aplicação de

sistemas diferentes. Encripta e comprime dados HTML,

ASCII, TLS,

SMB

5 - Sessão Controla (estabelece, gera e termina) as sessões (ligações)

entre aplicações diferentes. Responde a pedidos da camada

superior (camada de apresentação)

SSH, SCP,

RCP

4 - Transporte É responsável pela entrega correcta de mensagens

sequenciais em ligações extremo-a-extremo. Controla o fluxo

de informação, segmentação e controle de erros. Incorpora

protocolos de transporte como o TCP e o UDP

TCP, UDP

3 - Rede Desempenha a função de encaminhamento extremo-a-

extremo, que consiste em entregar no destino correcto as

mensagens enviadas por uma fonte. O protocolo dominante é

o IP que disponibiliza um processo de encaminhamento de

pacotes extremo-a-extremo numa rede de comutação de

pacotes

IP, ICMP,

ARP, OSPF

2 – Dados Responsável pela formação das tramas, multiplexagem e

desmultiplexagem dos dados enviados sobre a camada física.

Esta camada pode incorporar controlo de erros e a sub-

camada MAC (Media Access Control). Esta sub-camada MAC

destina-se a coordenar o acesso de nós diferentes a uma

camada física comum

Ethernet,

Wi-Fi, FDDI,

Frame Relay

1 – Física Define a relação entre o dispositivo e o meio físico, ou seja,

fornece à camada de dados uma conduta associada a uma

largura de banda

Fibra óptica,

link radio,

cabo coaxial

Tabela 1 - Tabela resumo do modelo OSI [6]

À semelhança do modelo OSI para a segmentação em camadas, também a estrutura

física e funcional das redes está dividida, podendo-se identificar claramente as estruturas físicas e

operacionais.

Transversalmente às funcionalidades, aos serviços e aos operadores, as redes dividem-se

em três segmentos, que podem utilizar diferentes tecnologias de transmissão, de encaminhamento

e de gestão de tráfego. Estes três segmentos da rede, apresentados na Figura 2, são:

6

Rede nuclear: A rede nuclear fornece os mecanismos de transmissão responsáveis por

fazer a interligação entre as várias redes de acesso, sendo também responsável pelo transporte a

longa distância.

Rede de acesso: A rede de acesso é o segmento de rede que faz a interligação entre a

rede nuclear e a rede de cliente. Tipicamente disponibiliza o acesso aos clientes finais.

Rede do cliente: A rede do cliente é o segmento de rede do edifício ou da localização

onde o cliente se encontra e que permite a conectividade do cliente à rede. É disponibilizada por

modems, routers ou boxes de IPTV.

Figura 2 – Representação hierárquica dos segmentos de uma rede de Telecomunicações [5]

Analisando a imagem verificamos que as distâncias entre os nós da rede vão ficando cada

vez mais pequenas. Na realidade, é comum termos centenas de quilómetros a separar os

diferentes nós da rede nuclear enquanto no acesso as distâncias ficam-se pelas poucas dezenas

de metros. À semelhança de outras redes de distribuição (electricidade, gás, água, etc.), os nós

agregadores (rede nuclear) têm maior débito/fluxo/caudal/energia, que vai ser dividido pelos nós

das redes a jusante.

A estrutura física contém toda a infraestrutura e os equipamentos de telecomunicações de

suporte. Fazem parte desta estrutura os edifícios para albergar equipamentos de

telecomunicações, os armários de rede na rua, os postes, as condutas, as estações base, a

cablagem, etc. O equipamento do cliente final pode, por vezes, também considerar-se como sendo

parte integrante do equipamento da rede, dependendo se está ou não sob a responsabilidade do

operador. Da estrutura operacional da rede fazem parte todos os trabalhos e serviços relacionadas

com as telecomunicações da rede e com os clientes. Nestes, podem-se incluir o planeamento, a

facturação, o serviço ao cliente, a reparação e manutenção da infraestrutura, etc.

Tanto nas estruturas físicas como operacionais, nem todas as partes são detidas ou

operadas unicamente por um operador. Tipicamente, o operador subcontrata prestações de

7

serviços a outras empresas, sejam elas do âmbito da estrutura física ou operacional. Dois dos

exemplos mais típicos para a subcontratação, respectivamente para a estrutura física e

operacional, são a manutenção da rede e a assistência ao cliente (call center). Dado o objectivo

do trabalho, esta Dissertação focar-se-á nas estruturas físicas da rede, não entrando em detalhe

nas características da estrutura operacional da rede. Eventuais optimizações poderão ser feitas

neste âmbito, mas este estudo não será contemplado na presente dissertação.

Conforme referido, cada um dos tipos de rede tem as suas próprias características, com

as diferentes tecnologias, protocolos, operações, requisitos, tipo de equipamento, etc. Nas

próximas secções abordar-se-á de uma forma mais profunda as redes nuclear, de acesso e do

cliente.

2.1. Rede nuclear

A rede nuclear é um segmento de rede de telecomunicações responsável pelo transporte

de grandes quantidades de tráfego agregadas, tipicamente a grandes distâncias. Devido às

grandes distâncias e tráfego, o meio físico de transporte utilizado é a fibra óptica, sendo os

impulsos ópticos modulados para permitir maior volume de tráfego. A tecnologia permite até 80

canais com diferentes comprimentos de onda (modulação com base no comprimento de onda

(WDM), cada um transportando até 40Gbps, o que perfaz um total de 3,2 Tbps sobre uma única

fibra [7].

A rede nuclear é responsável pelas funcionalidades de:

Agregação

Autenticação

Encaminhamento

Facturação e pagamentos

Service Invocation

Gateway

Desde que na década de 80 surgiu o conceito de rede nuclear, já existiram diversas

tecnologias como o PDH (Plesiochronous digital hierarchy) ou o SDH (Synchronous optical

networking). Mais recentemente, a maior parte do tráfego gerado nos equipamentos terminais do

cliente utiliza como mecanismo de transporte a tecnologia Ethernet. Por conseguinte, apareceu na

rede nuclear uma tecnologia nova: a tecnologia Carrier Grade Gigabit Ethernet que mantem a

informação nesse mesmo formato. É um mecanismo que permite ligações dedicadas ponto-a-

ponto sem alterar a estrutura básica de encapsulamento.

Devido às grandes quantidades de tráfego transportadas, o reencaminhamento de tráfego

e a qualidade de serviço neste tipo de rede são essenciais. Acontece que nenhuns dos protocolos

de transporte acima referidos implementam mecanismos para a diferenciação de serviços ou para

8

a gestão da qualidade de serviço. Entre os protocolos que implementam estes mecanismos de

priorização de tráfego da rede nuclear estão o MPLS (Multi-Protocol Label Switching), o ATM

(Assynchronous Transfer Mode) e outros como o IMS [8], [9]. O ATM funciona com comutação de

pacotes e ligações conectadas (circuitos virtuais – connection oriented) e por isso incorpora

mecanismos de gestão de qualidade de serviço. O MPLS permite comutação de pacotes e de

circuitos virtuais, possibilitando o transporte de todo o tipo de tráfego, sem se sujeitar às limitações

provocadas por diferentes protocolos de encaminhamento e de comutação.

O resultado será a relação das duas combinações possíveis:

ATM (gestão de tráfego) sobre SDH (transporte)

MPLS (gestão de tráfego) sobre Gigabit Ethernet (transporte)

Os protocolos implementados em camadas diferentes vão estar directamente relacionados

e vão ser dependentes uns dos outros, as denominadas pilhas protocolares [6]. Na Figura 3 está

evidenciado o papel dominante do IP nas redes de telecomunicações, relacionando este protocolo

de Camada 3 do Modelo OSI com outros protocolos presentes em camadas inferiores.

Figura 3 – Papel dominante do IP nas redes de telecomunicações [6]

As redes nucleares estão tipicamente interligadas, sendo que podem ser propriedade

tanto do estado (redes públicas) como de grandes grupos de telecomunicações. A topologia da

rede é entrelaçada (mesh). Desta forma, a rede tem sempre canais de comunicação alternativos

para outros pontos da rede, assegurando a resiliência necessária para uma rede com elevadas

taxas de disponibilidade.

Para o reencaminhamento de tráfego, essencial na rede nuclear, existem diversos

algoritmos possíveis, baseados no caminho mais curto ou no menos obstruído. Este

reencaminhamento é feito na 3ª camada do modelo OSI, a camada de rede.

9

2.2. Rede de acesso

A rede de acesso distribui e agrega todo o tráfego gerado com destino aos utilizadores

finais. Esta distribuição do tráfego permite a interligação entre as centrais locais e os

equipamentos do cliente.

As redes de acesso podem ser sintetizadas em quatro grupos principais, com base na

forma como é disponibilizado o serviço. São elas:

Redes sem fios: utiliza o ar livre como meio de propagação do sinal

Híbridas de fibra e cabo coaxial: Inicialmente utilizadas para a televisão, evoluíram

e actualmente disponibilizam também dados e voz

Par metálico entrançado: rede de pares de cobre entrançado, utilizadas

inicialmente como redes telefónicas, mas que evoluíram para disponibilizar outros serviços

Fibra óptica: Meio de transmissão típico das redes de distribuição (rede nuclear) é

também utilizada nas RNG para permitir grandes débitos a grandes distâncias à central

Cada uma destas tem as suas vantagens e desvantagens e podem ser comparadas sob

os mais variados prismas: custo de implementação, manutenção, débitos, facilidade de

implementação, etc. Muitas até se complementam e têm objectivos bastante distintos, pelo que

nos próximos capítulos tentaremos perceber as diferenças entre elas e o panorama actual das

RNG.

2.3. Rede do cliente

As redes do cliente são habitualmente redes de pequena dimensão que ligam o utilizador

final à rede de acesso. Estas redes encontram-se em espaços privados (residências, empresas,

pequenos negócios, etc.) e são da responsabilidade dos mesmos. Os serviços associados

(televisão, voz e dados) são separados nos CPE (Customer Premises Equipments) e

encaminhados para as respectivas redes de transporte no interior das instalações do cliente. O

protocolo dominante é o IP, que chega ao equipamento terminal via Ethernet (IEEE 802.3) ou via

Wi-Fi (802.11).

10

Figura 4 – Exemplo de uma rede do cliente

No futuro espera-se que haja uma tendência para aumentar esta rede, pois teremos cada

vez mais equipamentos ligados por IP à rede (televisões, máquinas de lavar, frigoríficos, etc.).

Além disso, as novas tendências como a domótica ou a videovigilância têm também vindo a

contribuir tanto para o aumento do número de dispositivos ligados à rede como para o aumento da

necessidade de largura de banda por parte do cliente.

11

3. Tecnologias de redes de acesso

Mediante diversos factores como a geografia, a densidade populacional, o tipo de

mercado, etc., podemos ter diversas tecnologias de transmissão nas redes de acesso. A Figura 5

apresenta diferentes cenários tecnológicos para as redes de acesso.

Figura 5 - Cenários tecnológicos para as redes de acesso [10]

Nas secções seguintes apresenta-se uma breve descrição das diferentes tecnologias de

transmissão das redes de acesso.

3.1. Redes sem fios

As redes de transmissão sem fios utilizam o espectro electromagnético para a transmissão

de dados. Como o meio é partilhado para todos os dispositivos e o espectro é muito limitado, a

regulação e supervisão das comunicações (em Portugal feita pela ANACOM) é fundamental para

definir as bandas de frequências, potências de transmissão, etc. É igualmente importante o uso de

métodos eficazes de acesso ao meio, para aumentar a eficiência do tráfego enviado e para

garantir que não há colisões com a informação transmitida por outras fontes.

12

As redes de transmissão sem fios têm, dependendo da finalidade, distintas tecnologias de

comunicação, mecanismos de segurança, alcances, débitos, etc. Para o caso específico das redes

de acesso, dadas as particularidades da comunicação, são utilizadas apenas algumas das

diferentes tecnologias de transmissão sem fios, incidindo maioritariamente nas redes celulares e

nas redes de difusão em espaço livre.

3.1.1. Redes celulares

Uma rede celular é um tipo de rede onde vários transmissores fixos (estações base) fazem

a cobertura de uma zona geográfica, por intermédio de sinais rádio. As áreas geográficas cobertas

por cada estação base são denominadas de células-Figura 6. Quando juntas, estas células

permitem a conectividade a grande área geográfica.

Figura 6 - Exemplo de uma rede celular

Estas redes podem servir um largo número de receptores portáteis, como telemóveis,

permitindo a ligação entre os mesmos, estando eles fixos numa célula ou em movimento entre

células durante a transmissão. Apresenta como principais vantagens face às redes cabladas a

elevada cobertura, a possibilidade de permitir mobilidade e o baixo consumo eléctrico.

As redes celulares começaram com as redes de voz baseadas no GSM. Foram

concebidas pelos operadores de telecomunicações e tinham como objectivo disponibilizar

cobertura e mobilidade. Ao longo da sua evolução, à medida que ia surgindo a necessidade de

aumentar o débito da rede, foram aparecendo tecnologias como o GPRS, o 3G e o HSPA, cada

vez mais eficazes sob o ponto de vista espectral, aumentando o débito e a cobertura.

Actualmente em Portugal encontra-se em fase de implementação o LTE, que, à custa de

novas técnicas de modulação, permite um downlink até 300 Mbps e um uplink de 75 Mbps.

3.1.1.1. GSM

A rede telefónica móvel mais usada na Europa é a rede GSM (Global Systems for Mobile

communications). Permite, de uma forma digital, a transmissão de voz, dados e mensagens curtas

13

(SMS). Tem também funções de controlo adicionais como reencaminhamento de chamadas,

barramento, aviso e suspensão de chamadas. Permite taxas de transmissão até 14.4 kbps. O

sistema GSM fez a passagem das tecnologias analógicas do passado (1G) para a tecnologia

digital, trazendo melhorias na segurança, robustez e fiabilidade.

3.1.1.2. GPRS

O GPRS (General Packet Radio Service) é uma evolução do sistema GSM, que introduziu

a transmissão de dados com comutação de pacotes. A rede GPRS surgiu como uma evolução

natural ao GSM, sendo que grande parte da implementação foi apenas um complemento à

infraestrutura existente do GSM. Com a sua introdução, passaram a existir duas redes em

paralelo: rede de GSM responsável pelo tráfego de voz (comutação de circuitos) e a rede GPRS

responsável pelo tráfego de dados (comutação de pacotes). Esta tecnologia permite a transmissão

de dados até 171 Kbps.

3.1.1.3. UMTS

O UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) é uma das tecnologias de

terceira geração (3G) das comunicações móveis que surgiu como evolução natural do GSM /

GPRS permitindo fornecer serviços multimédia de alta velocidade. O UMTS suporta serviços de

dados desde 144 Kbps (para acesso móvel) até 2 Mbps (para um acesso wireless fixo) [11]. O

UMTS utiliza modulações: W-CDMA (Wide-Band Code-Division Multiple Access) ou CDMA2000

(Code Division Multiple Access) [10]. Esta tecnologia permite uma fácil interligação com outros

sistemas de telecomunicações, tais como a PSTN ou uma rede de dados.

Um sistema UMTS pode ter por base um sistema de comunicações móveis já existente e,

como tal, ter-se-á equipamento de rádio capaz de acomodar sistemas como GSM, GPRS, EDGE

(Enhanced Data rates for GSM Evolution) e UMTS ao mesmo tempo [10]. Tal possibilidade

simplificou a transição da tecnologia GSM para UMTS.

3.1.1.4. HSPA

O HSPA (High Speed Packet Access) é uma tecnologia de transmissão de dados por

pacotes, que permite que redes baseadas no sistema UMTS obtenham taxas de transmissão mais

elevadas. Foi desenvolvida para cobrir uma falha existente nas redes UMTS, a ligação entre a

rede móvel 3G e os serviços de Internet, permitindo sobrepor os vários protocolos que possibilitam

uma comunicação por dados a alta velocidade, para vários utilizadores servidos pela mesma

célula.

Estas redes permitem velocidades no sentido descendente (downlink) até 42 Mbps (337.5

Mbps para o mais recente standard, HSDPA+ ou Evolved HSDPA – release 11) e velocidades no

14

sentido ascendente de 5,76 Mbps (23 Mbps para o HSUPA+). Valores teóricos, para condições

ideais, que para distâncias à antena de alguns Kms e vários utilizadores por célula ficam reduzidos

a valores típicos na ordem dos 7 aos 15 Mbps.

3.1.1.5. LTE

Com a proliferação dos smartphones, a massificação no acesso à rede e a diversificação

de conteúdos, surgiu a necessidade de uma tecnologia que permitisse maior largura de banda. A

evolução natural está a acontecer (actualmente ainda em fase de implementação mundial) sob a

forma do LTE (Long-Term Evolution), também conhecido como Evolved UMTS Terrestrial Radio

Network (E-UTRAN). Face à tecnologia antiga o LTE tem como vantagens principais a maior

largura de banda para o utilizador, a maior capacidade por sector, mais mecanismos de suporte à

mobilidade entre células e menor latência. A especificação do LTE apresenta taxas de downlink de

300 Mbps, uplink até 75Mbps e latências de transferência inferiores a 5ms.

Com a emergência do protocolo IP como protocolo de eleição para transportar todos os

tipos de tráfego, está previsto que o LTE suporte tráfego IP com mecanismos de Qualidade de

Serviço (QoS) ponto-a-ponto, sendo que também o tráfego de voz será suportado

maioritariamente com voz sobre IP (VoIP: Voice Over IP), permitindo assim uma melhor integração

com outros serviços multimédia. Isto corresponde a uma mudança substancial de arquitectura,

pois o LTE acaba com a comutação baseada em pacotes e circuitos (presente no UMTS) em favor

de uma arquitectura totalmente IP – ver Figura 7.

Figura 7 – Arquitecturas HSPA e LTE [10]

Espera-se que esta tecnologia atinja os débitos partilhados na ordem dos 100 Mbps no

sentido ascendente e 50Mbps no sentido descendente, valores máximos para condições óptimas

que dificilmente conseguem ser atingidas nas redes comerciais actuais [12].

15

Esta tecnologia, normalizada pela versão 8 do 3GPP (3rd Generation Partnership Project)

veio proporcionar melhorias, entre as quais:

Baixas latências na transmissão de dados e de handover

Arquitectura de rede de baixa complexidade

Sistema optimizado para a transmissão baseada em comutação de pacotes

(suporte de tráfego IP)

Velocidades de transmissão superiores com uma qualidade de serviço melhorada

Reduções no investimento inicial necessário, uma vez que a implementação da

tecnologia é incremental, implicando também uma redução nos custos operacionais

Largura de banda flexível: 1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 15MHz e 20MHz. Por

comparação, no W-CDMA a largura de banda era fixa a 5MHz

3.2. Redes cabladas

3.2.1. Soluções baseadas em cabo de cobre (bifilar)

No passado, as redes baseadas em cobre foram implementadas para disponibilizar

acesso telefónico a uma região. Com a massificação do telefone, a sua cobertura no território

nacional é hoje de perto de 100%, o que facilita a massificação desta tecnologia. O DSL (Digital

Subscriber Line) é uma família de tecnologias que permite a transmissão digital de dados,

utilizando as redes que tradicionalmente eram utilizadas unicamente pelo telefone. Surgiu com o

objectivo de rentabilizar a infraestrutura de cobre existente para a rede telefónica (rede PSTN),

através do desenvolvimento de técnicas de modulação e compressão espectral, permitindo

transmitir débitos superiores aos existentes. A sua arquitectura encontra-se descrita na Figura 8.

Figura 8 – Arquitectura de uma rede ADSL [13]

Dentro da tecnologia a DSL, existem diversas variantes com diferenças na taxa de

transmissão, no tipo de conexão, no alcance e no tipo de aplicações. A Tabela 2 sintetiza as

diferentes tecnologias do DSL de uma forma sucinta.

16

Taxa de

transmissão

Tipo de

conexão

Alcance Aplicações

HDSL 1.5 Mbps a 2 Mbps Simétrica 4-5km T1/E1 LAN/WAN

SDSL 2 Mbps Simétrica 3-4km POTS, T1/E1 LAN/WAN

ADSL down:1.5 Mbps a 9

Mbps

up: 16 Kbps a 640

Kbps

Assimétrica 3km VoD, video, LAN, multimédia

interactiva.

ADSL 2+ down: até 24 Mbps

up: até 3.5 Mbps

Assimétrica 1.5km VoD, video, LAN, multimédia

interactiva.

VDSL down:13Mbps a 52

Mbps

up: 1.6Mbps a 2.3

Mbps

Assimétrica 0.3-

1.5km

VoD, vídeo, LAN, multimédia

interactiva, HDTV.

VDSL 2

até 100 Mbps Assimétrica 0.3-

1.5km

VoD, vídeo, LAN, multimédia

interactiva, HDTV.

Tabela 2 - Comparação das diferentes tecnologias DSL [11]

Em Portugal a tecnologia tipicamente disponibilizada pelos operadores é a ADSL

(Asymmetric DSL) e a ADSL 2+, onde a ligação é assimétrica sendo a taxa de download bastante

superior ao upload.

A distância entre o local onde o sinal DSL é gerado (DSLAM) e a residência do cliente final

tipicamente é chamada de local loop. Devido à atenuação da ligação de cobre, quanto maior o

comprimento desta ligação, maior será a atenuação e menor o débito da ligação. Por outro lado,

com o aumento das frequências e da largura de banda, a atenuação também vai aumentar e

consequentemente a distância ao ponto central da rede terá que ser cada vez menor. A Figura 9

mostra, para as diferentes tecnologias baseadas em DSL, o efeito da distância ao DSLAM no

débito.

17

Figura 9 - Variação da taxa de transmissão (Mbps) com a distância (km) ao DSLAM [11]

Analisando a figura podemos confirmar que a transmissão por linha de cobre apresenta

claras limitações de largura de banda à medida que a distância entre o cliente e o DSLAM

aumenta. Estas atenuações têm vindo a ser compensadas com a instalação de DSLAMs cada vez

mais próximos da zona residência. No entanto, esta solução trata-se de um paliativo a curto médio

prazo, já que a atenuação no cobre limita muito o tráfego, ainda que a curtas distâncias.

3.2.2. Esquema híbrido fibra / coaxial

O sistema híbrido de fibra óptica e cabo coaxial (HFC) é uma tecnologia para redes de

acesso onde são utilizadas ligações que combinam fibra óptica e cabo coaxial. Tem sido utilizada

globalmente pelas operadoras de televisão por cabo desde o início de 1990.

Originalmente, as redes coaxiais foram implementadas para disponibilizar televisão

analógica (CATV) em zonas onde a recepção do sinal de televisão por radiodifusão não era

aceitável. Com a evolução, a tecnologia passou a permitir a transmissão de dados o que levou à

transformação da rede para que permitisse o tráfego de informação nos dois sentidos. Para

permitir a disponibilização de uma maior largura de banda foram optimizados os cabos coaxiais

para transmitirem numa maior gama de frequências, adoptada uma nova tecnologia (DOCSIS -

Data Over Cable Service Interface Specification) e substituída parte da rede coaxial (entre a

central e um ponto intermédio) por fibra óptica – ver Figura 10.

18

Figura 10 CATV – HFC [14] (Adaptado)

Além da maior largura de banda que a fibra permite, a atenuação acumulada ao longo da

linha é substancialmente inferior quando comparada com as redes bifilares, o que permite um

maior alcance que as redes bifilares. No entanto, o débito disponível para o utilizador é inferior às

soluções baseadas em fibra óptica em várias ordens de grandeza. O protocolo EURODOCSIS 3.0

[15] permite cerca de 200Mbps downlink e 120 Mbps uplink. Em Portugal este tipo de tecnologia é

utilizada por operadores como a Cabovisão ou a ZON.

3.2.3. Soluções baseadas em fibra óptica

O efeito do estrangulamento da largura de banda no segmento de acesso, levou à

avaliação de novas possibilidades para aumentar o desempenho das redes de acesso. Das várias

soluções estudadas surgiu a fibra óptica, devido à sua grande capacidade de largura de banda e

ao baixo valor de perdas, em comparação com outras soluções existentes.

A fibra óptica é constituída por um guia de onda cilíndrico, de vidro, formado por um

núcleo de fibra por onde as ondas electromagnéticas são guiadas, com índice de refracção

superior ao da bainha. A diferença entre o índice de refracção do núcleo e da bainha faz com que

as ondas electromagnéticas se propaguem ao longo do núcleo – ver Figura 11. Um cabo de fibra

óptica é um conjunto de diversas fibras com um revestimento para dar robustez. Este revestimento

protege as fibras de cortes acidentais, de agentes químicos, do fogo, de roedores, e é muito

específico conforme o sítio onde a fibra vai ser instalada.

Figura 11 - Constituição do cabo de fibra óptica [9]

19

Existem várias vantagens nos sistemas de transmissão baseados em fibra óptica em

relação às restantes redes cabladas:

Largura de banda virtualmente ilimitada (Tbps)

Baixa atenuação e dispersão

Grandes distâncias de propagação de sinal

Condutor pequeno e leve

Bom isolamento electromagnético

À semelhança do que acontece nas redes nucleares, e devido às limitações da distância e

do débito das redes de cobre, a fibra óptica está cada vez mais enraizada nas redes de acesso

como meio de comunicação. A largura de banda que pode ser disponibilizada ao utilizador

depende largamente do tipo de fibra e da arquitectura da rede, bem como do equipamento

utilizado pelo operador. Os últimos desenvolvimentos comerciais disponibilizam larguras de banda

que variam entre os 30 Mbps e os 100Mbps e mais recentemente já se atingem transferências de

dados na ordem dos 1Gbps [7].

A sigla FTTx é uma sigla genérica para as redes de banda larga que utilizam fibra óptica,

substituindo parte da rede que utilizava as ligações eléctricas como forma de transmissão de

dados. O termo genérico nasceu das diversas possibilidades do ponto de terminação da fibra

relativamente ao utilizador final.

Figura 12 - Variantes da sigla FTTx [16]

20

Em suma, conforme podemos ver na Figura 12, temos quatro tipos de ligações:

FTTN – Fiber to the Node: A ligação por fibra óptica é terminada no armário,

sendo que as ligações entre o cliente e o armário de rua são feitas via cabo de cobre.

Estas arquitecturas são adequadas para áreas de pequena dimensão (com um raio de

aproximadamente 1500m), com pouca densidade populacional.

FTTC – Fiber to the Cabinet / Curb: Tem uma arquitectura de rede semelhante à

FTTN, mas o sub-lacete local tem cerca de 300m de raio.

FTTB – Fiber to the Building: A fibra vai desde a rede nuclear até à entrada do

edifício, sendo a posterior ligação à casa do utilizador feita por via eléctrica por cabo de

cobre ou coaxial.

FTTH – Fiber to the Home: A rede é implementada unicamente com o recurso à

fibra óptica, a qual é terminada directamente em casa do consumidor.

Para o caso prático de uma implementação de fibra até casa, em estudo na presente

dissertação, existem duas topologias possíveis, nomeadamente ponto a ponto e ponto-multiponto.

Visto que estas arquitecturas têm influência tanto no débito como nos custos de implementação

física da rede, nas próximas secções iremos perceber melhor cada uma delas.

3.2.3.1. Ponto a ponto

A arquitectura ponto a ponto começou com as linhas telefónicas do passado e, por

definição, acontece quando duas partes estão permanentemente ligados por uma ligação

dedicada. No caso da fibra óptica, a ligação será feita através de uma fibra óptica dedicada entre a

casa do cliente final e a central. Na prática esta ligação não é directa, pois existe algures a meio

do caminho um bastidor técnico onde são fisicamente ligadas (e cruzadas) as fibras da cablagem

estruturada entre a central e uma determinada zona com as fibras que saem do armário técnico

directamente para a casa dos utilizadores.

Conforme se pode observar na Figura 13, as ligações entre a central e os utilizadores são

feitas em estrela (um ponto central e todas as ligações directamente ligadas a esse ponto). Desta

forma toda a largura de banda disponível na fibra é atribuída ao cliente, estando os débitos apenas

limitados pelos equipamentos activos da central e do cliente.

21

Figura 13 - Ligação ponto a ponto por fibra óptica [16]

Esta arquitectura garante um serviço com maiores taxas de disponibilidade e débitos mais

elevados do que qualquer outra arquitectura pois não há partilha do meio de transmissão (fibra

óptica). Garante também uma evolução contínua, pois para trocar a tecnologia apenas é

necessário trocar os interfaces ópticos nos dois terminais da rede. Por outro lado, apresenta como

desvantagens o elevado investimento a fazer em fibra óptica, a necessidade de condutas de maior

secção e aos maiores gastos energéticos na central - pois precisará de ter um OLT (terminal de

linha óptica) por cliente.

3.2.3.2. Ponto multiponto

Numa arquitectura ponto multiponto - Figura 14 - as fibras são partilhadas entre os

diversos utilizadores, sendo que o utilizador apenas tem a sua própria fibra a partir do ponto de

convergência da rede até casa. Nesta arquitectura uma fibra é dividida por vários utilizadores num

ponto de convergência, que fará a desagregação do sinal de uma para várias fibras e vice-versa.

A grande vantagem deste tipo de tecnologia é que são precisas bastante menos fibras e portas no

OLT da central, e como tal o custo associado é menor (menos portas de rede nos swicthes, menos

energia necessária, etc.).

Figura 14 - Topologia ponto multiponto por fibra óptica[16]

Por outro lado, desagrupar este tipo de redes é mais complicado pois múltiplos utilizadores

partilham o mesmo meio. Além disso, no caso de se pretender adoptar uma nova tecnologia

22

também baseada em ponto multiponto, a migração terá de ser feita para todos os utilizadores ao

mesmo tempo, o que dificulta a tarefa.

As redes de fibra ponto multiponto podem ser classificas como activas ou passivas. A

principal diferença reside no tipo de equipamentos, activos ou passivos, respectivamente, que

constituem a rede.

3.2.3.2.1. Redes activas (AON)

As redes ópticas activas - Figura 15 - caracterizam-se pela utilização de equipamento

activo (eléctrico) na rede de distribuição. Esse equipamento pode ser um router ou um switch e faz

o reencaminhamento de pacotes entre os vários pontos.

Figura 15- Rede ponto-multiponto com uma arquitectura activa [17]

De todas as arquitecturas ponto multiponto a tecnologia activa é a mais dispendiosa, pois

além do custo dos equipamentos o operador tem também outras despesas para assegurar que

funcionam dentro das condições previstas. Entre estas despesas contabiliza-se, por exemplo, a

manutenção, a acomodação em salas ou bastidores climatizados e os custos eléctricos. Estes

custos de implementação e de operação reduzem bastante a competitividade deste tipo de

arquitectura face às demais passivas, fazendo com que seja uma solução actualmente pouco

utilizada. Tem como vantagens a maior distância que permite entre a central e o utilizador, pois o

sinal é regenerado nos equipamentos activos intermédios.

3.2.3.2.2. Redes Passivas - PON

Nas redes ópticas passivas - PON -, contrariamente ao que acontece com a arquitectura

activa, não existem quaisquer elementos activos na rede óptica. Devido à simultaneidade no

acesso ao meio – consequência do uso da topologia ponto multiponto - torna-se necessário utilizar

técnicas de acesso múltiplo – modulação por exemplo – de forma a poder transmitir os dados e

evitar erros na comunicação.

23

Neste tipo de redes, representadas na Figura 16, uma única fibra pode servir diversos

clientes, sendo que se utiliza um splitter óptico passivo para fazer a separação do sinal para os

diversos utilizadores finais. Desta forma, há uma grande redução tanto na quantidade de fibra

utilizada como no equipamento no lado da central.

Figura 16 - Rede ponto-multiponto com uma arquitectura passiva [17]

Existem duas formas de multiplexar estes dados numa rede PON: no tempo e na

frequência. No caso da primeira, o TDP-PON, cada utilizador vai ter um espaço de tempo pré-

definido para a sua transmissão, não sendo permitido que dois utilizadores transmitam ao mesmo

tempo. A fibra é partilhada com o uso de divisores (splitters) ópticos passivos. No caso da

segunda, WDM-PON, cada utilizador utiliza um comprimento de onda distinto no espectro, sendo

que a fibra, é partilhada utilizando um repartidor/combinador de espectro.

As redes passivas têm como grande vantagem a redução do custo de agregação fora da

central, pois agrega os feixes de diversos clientes num só equipamento. Este tipo de topologia

exige pouca manutenção, não requer alimentação e tem um custo reduzido face aos

equipamentos activos.

3.2.3.2.2.1. TDM-PON

Uma rede TDM-PON – ver Figura 17 - utiliza um repartidor de potência do sinal passivo

como terminal remoto. O sinal enviado pelo OLT é difundido por todos os ONUs através do

repartidor de potência. O mesmo é multiplexado no domínio do tempo, obtendo-se assim um

intervalo de tempo para cada utilizador. Cada ONU reconhece a informação que lhe é enviada

através do cabeçalho das dos dados enviados.

24

Figura 17 - Arquitectura TDM-PON [18] (Adaptado)

A concentração típica de assinantes por OLT varia entre 16 e 64 fibras, dependendo de

factores como o débito e a distância máxima entre equipamentos. A escolha da concentração e/ou

largura de banda é uma escolha muito específica, que é equacionada em todos os derivadores.

Por exemplo, para distâncias maiores, como a atenuação é maior, temos uma concentração

menor. Se a largura de banda por utilizador também for grande, teremos forçosamente uma menor

concentração de assinantes por OLT.

As variantes da TDM-PON mais utilizadas são a GPON (ITU-T G.984.1) e EPON (IEEE

802.3ah). As redes EPON foram as primeiras a ser desenvolvidas e têm uma maior prevalência no

Japão e na Coreia do Sul, países que primeiro desenvolveram redes em fibra óptica até aos

consumidores. Funciona com um débito simétrico de 1,25/1,25 Gbps. As redes GPON,

desenvolvidas mais tarde, são utilizadas maioritariamente na Europa e nos EUA. Ambas possuem

diferentes características em relação ao protocolo TDMA, ou seja, a parcela do débito total que

pode ser usado para tráfego útil. Têm também diferenças no que toca ao tipo de tráfego que

suportam, sendo que a tecnologia GPON permite o transporte de múltiplos serviços na sua forma

nativa, especificamente TDM e a escolha do protocolo (Ethernet, SDH e ATM). O GPON utiliza

também um encapsulamento próprio, o GEM (GPON Encapsulation Method) que permite

conexões orientadas à ligação, e tem mecanismos para melhorar a qualidade de serviço (QoS). A

Tabela 3 sintetiza as características destas duas arquitecturas.

25

GPON (ITU-T G984) EPON (IEEE 802.3ah)

Débito descendente

(downlink)

2448 Mb/s 1250 Mb/s

Débito ascendente (uplink) 1244 Mb/s 1250 Mb/s

Derivação máxima 1:64, 1:32 (típica) 1:32, 1:16 (típica)

Alcance máximo 20 Km 20 Km

Eficiência média69 (ε) ≈ 93% ≈ 65-70%

Tráfego suportado Ethernet, ATM, SDH Ethernet

Tabela 3 - Tabela com algumas características das redes GPON e EPON

3.2.3.2.2.2. WDM-PON

As redes ópticas passivas com multiplexagem do comprimento de onda, ou WDM-PON,

(Wavelength Division Multiplexing PON), utilizam uma técnica de multiplexagem baseada no

comprimento de onda para a transmissão dos dados dos vários utilizadores sobre a mesma fibra.

Utilizando esta técnica, o OLT utiliza um comprimento de onda para cada ONU, permitindo, desta

forma, a sobreposição no espectro dos dados dos diversos utilizadores, podendo, teoricamente,

ser utilizada como uma rede ponto a ponto (com um comprimento de onda por utilizador). Pode

também ser utilizada por vários operadores a partilharem a mesma rede, onde cada um terá

disponível um comprimento de onda (WDM GPON), de modo que cada um use a sua rede como

se de uma GPON própria se tratasse – ver Figura 18.

Figura 18 - Representação das tecnologias WDM-PON [8].

26

As redes WDM-PON dividem-se em dois tipos: CDWD (Coarse Wavelenght Division

Multiplexing) e DWDM (Dense Wavelenght Division Multiplexing). O CWDM é uma tecnologia

WDM de baixa densidade em termos de comprimento de onda. Nesta técnica, a informação é

agrupada em 18 canais entre a faixa 1271nm a 1611nm, com distância entre canais de 20nm. A

tecnologia DWDM distingue-se da tecnologia CWDM no maior número de comprimentos de onda

transmitidos, com menor espaçamento entre eles. A Tabela 4 sintetiza as diferenças entre as duas

tecnologias:

Vantagens Desvantagens

CWDM

- Consumo reduzido de potência (-

20%)

- Necessita de menos espaço (-30%)

- Pode usar cabo SMF80 ou MMF81

- Pode usar LEDs ou Laser

- Grande capacidade de dados por

canal

- Filtros pequenos e económicos

- Poupança de custos no início e na

expansão da rede

- Menor capacidade do que o DWDM

- Menor alcance

- Regeneração do sinal

DWDM

- Disponível máxima capacidade

- Maior distância com EDFA82

- Fácil integração de amplificação

óptica

- Suporta débitos por ONT muito

elevados (até 10Gbps)

- Mais de 80 canais

- Tecnologia complexa requer:

Mais espaço

Mais potência

Lasers e filtros muito precisos

- Amplificadores EDFA muito

dispendiosos

- Os custos iniciais são mais elevados

do que no CWDM

Tabela 4 - Diferenças entre as tecnologias DWDM e DWDM

O WDM-PON ainda não é um standard nem está adoptado em grande escala devido às

dificuldades tecnológicas de implementação. No OLT é necessário um conjunto de lasers, um por

comprimento de onda, o que tem um impacto considerável ao nível dos custos. O dispendioso

custo face às alternativas faz com que esta tecnologia ainda não são uma alternativa comercial à

tecnologia TDM-PON. Está, no entanto, em fase de desenvolvimento por várias companhias.

27

3.3. Sumário

No presente capítulo abordaram-se as várias tecnologias das redes de acesso, com e sem

fios. Foram estudadas as várias tecnologias possíveis nas redes celulares, apresentando dados

técnicos, e mostrando a sua evolução temporal.

Foram também caracterizadas as redes cabladas nas suas três vertentes principais: as

redes bifilares, o híbrido fibra/coaxial e as soluções baseadas em fibra óptica. Foram apresentadas

as várias arquitecturas e expostas as vantagens e desvantagens de cada uma delas.

Finalmente, para o caso das redes baseadas em fibra óptica, foram apresentadas as

diversas topologias de ligação, formas de classificações quanto ao tipo de rede e formas de

partilha do meio para os vários utilizadores. Concluiu-se que estas apresentam como vantagem a

baixa atenuação e consequente conseguem ter um maior débito e alcance que as redes baseadas

em cobre.

29

4. A partilha de infraestruturas

No capítulo anterior foram apresentadas algumas tecnologias das redes de acesso e

identificadas as respectivas limitações. Dentro dessas tecnologias há duas que emergem como

tendo o maior potencial em termos de oferta de largura de banda e alcance para as crescentes

exigências dos consumidores:

Ligações fixas: Fibra óptica

Ligações móveis: 4G (LTE)

Na presente dissertação o foco encontra-se nas ligações fixas e consequentemente nas

soluções de fibra óptica. Vários estudos publicados nos últimos anos demonstram que, para este

tipo de redes, um dos factores com maior peso são as infraestruturas de construção civil (valas,

condutas, caixas de vista, armários, postes, etc.) [19]. Para tentar minimizar estes custos

denominados de afundados, nas próximas secções abordar-se-á a problemática e o tema da

partilha de infraestrutura.

4.1. Desafios

Numa rede de acesso, tal como em qualquer outro sistema, se existir um ponto obstruído

de um itinerário onde passa todo o fluxo, este reduzirá a eficiência geral do sistema. Tipicamente

as redes de acesso constituem-se como este obstáculo para os operadores que pretendem entrar

no mercado. Isto deve-se ao facto de existirem significativos custos fixos e eventualmente

irrecuperáveis associados com a construção de infraestrutura no último segmento da rede. Grande

parte destes custos estão associados com as infraestruturas (condutas, valas, postes,) utilizados

para dar suporte à cablagem de ligação [19].

Historicamente o operador incumbente tem uma vantagem injusta sobre a concorrência a

todos os níveis, mas particularmente nos mercados a jusante, devido à posse da infraestrutura,

elemento chave no negócio. Esta vantagem pode ser vista na forma de uma diferença de margens

que um operador vertical tem, pois os seus clientes são também eles operadores. O controlo da

infraestrutura - com especial ênfase nas redes de acesso - por parte de um operador é, regra

geral, um impedimento para a implementação de novas redes e novos operadores. De um ponto

de vista económico o operador incumbente – tipicamente detentor da infraestrutura - não tem

vantagem comercial em ceder o acesso à mesma, sob pena de reduzir o número de clientes. Esta

situação de dominância no mercado torna-se assim um obstáculo para o crescimento do mercado,

para a livre concorrência e para o aparecimento de novas infraestruturas. Este problema de

estrangulamento da infraestrutura é um problema que afecta directamente o cliente e que no limite

pode restringir as redes de acesso a um oligopólio.

30

A função da regulação é essencial para um mercado poder funcionar. Os reguladores têm

também manifestado cada vez mais preocupações sobre comportamentos anti concorrenciais

investigando a melhor forma de separar as funções de distribuição e operação dos operadores

dominantes que controlam as infraestruturas críticas. Além disso, tem-se assistido a uma

crescente preocupação internacional para que a infraestrutura (ou a rede) seja tão independente

do operador quanto possível, permitindo as relações comerciais entre a rede e o operador de uma

forma transparente.

No caso inglês, confrontada com várias opções dadas pelo regulador britânico (Ofcom), a

British Telecom (BT) optou por criar uma empresa separada chamada para deter a infraestrutura -

a BT Openreach. A empresa tem a responsabilidade de manter a infraestrutura de acesso à rede

em bom estado e certificar-se de que o acesso é disponibilizado de forma justa e igual a todos os

operadores. Como moeda de troca foi garantido à BT um retorno de 10% sobre os proveitos da

actividade. No entanto, algum tempo depois houve queixas do operador britânico dando conta da

baixa rendibilidade decorrente desta separação. Isto leva-nos para o facto de que as condições de

acesso a uma infraestrutura de rede global terão que implicar custos e algum nível de

concordância sobre a taxa de retorno.

Outra abordagem possível para lidar com o acesso a infraestruturas passíveis de estrangulamento

é a criação de uma entidade pública detentora da infraestrutura com a responsabilidade de

garantir o livre acesso à mesma. Desta forma, o detentor da infraestrutura possui, constrói e opera

a infraestrutura, mas não compete nos mercados a jusante. A função da distribuição e da

operação da rede caberia aos operadores, que podem aceder à infraestrutura a preços mais

competitivos e transparentes. Exemplos desta abordagem, com uma clara separação entre o

detentor da infraestrutura e o operador estão a REN e a EDP, a Refer e a CP, nas redes de

energia e de caminho de ferro. Os proveitos desta entidade seriam suportados em parte pelos

operadores e eventualmente pelo estado. Ao custo público associado poder-se-á chamar o custo

da competição [19].

A heterogeneidade dos custos da infraestrutura (os custos variam de acordo com o terreno

e com a densidade populacional), da disponibilidade (nem sempre existe infraestrutura disponível),

e da regulamentação existente (regulamentação regional, regulamentação de um determinado

sector ou área de negócio, etc.), faz com que a questão da partilha da infraestrutura varie

significativamente em questões de disponibilidade e qualidade de serviço em função da área

geográfica.

Para uma saudável concorrência, se os elementos necessários da infraestrutura estiverem

disponíveis em mercados de grande escala (como as utilities por exemplo),isto poderá ajudar a

facilitar a livre concorrência, reduzindo a necessidade de regulação. Poder-se-ão estudar as

seguintes questões:

31

São estes mercados viáveis?

As novas tendências de mercado e características da rede reforçam a

necessidade de cooperação?

Poder-se-á utilizar infraestruturas de outros operadores privados, ou a

infraestrutura deverá estar sob a tutela pública?

O que pode ser feito para estimular o surgimento e a sustentabilidade dos

mercados com esta dificuldade as redes de acesso?

Como se poderá adaptar as políticas para cenários geograficamente heterogéneos

e quais são os custos e benefícios de o fazer?

4.2. Modelos de Partilha de infraestrutura

Actualmente, não só nas telecomunicações mas no mercado em geral, existem vários

modelos de negócio partilhados. Também nas telecomunicações esta tendência proliferou e é

cada vez mais comum encontrar empresas fora das telecomunicações envolvidas no sector. Isto

inclui empresas de serviço público (utilities), municipalidades, empresas governamentais, etc. que

queiram disponibilizar conectividade e serviços de valor acrescentado ao cliente final.

No mercado existem os seguintes modelos de negócio:

Integrado vertical: O operador detém o controlo vertical da cadeia: é o dono da

infraestrutura, o operador da rede e o prestador de serviços ou conteúdos. Disponibiliza

conteúdos directamente ao cliente.

Partilha passiva: O operador permite o acesso à parte passiva da sua rede,

permitindo a cada operador instalar a sua parte activa e disponibilizar serviço ao utilizador.

Partilha activa: O operador permite o acesso de outros operadores à componente

activa da rede, ficando os segundos responsáveis pela angariação de clientes, facturação,

etc.

Totalmente separada: Neste modelo de negócio existe um dono da infraestrutura,

um operador de rede e alguns fornecedores de serviço.

A partilha da infraestrutura, tanto activa como passiva, agrupa-se essencialmente em quatro

grupos:

Componente civil: os diversos operadores utilizam a rede partilhando as redes de

condutas/postes numa determinada região, instalando os seus próprios cabos de fibra

óptica, competindo depois com outros operadores nos serviços disponíveis.

Fibra óptica: denominada de fibra escura (do inglês dark fiber), os diversos

operadores partilham a fibra óptica. O acesso ser disponibilizado em qualquer ponto do

circuito, desde a central até algures perto da casa do cliente. Estes pontos são

32

denominados de pontos de distribuição ou flexibilidade e são os pontos onde os vários

provedores de serviço ganham acesso aos clientes. Dependendo da tecnologia, os

operadores instalarão equipamento, passivo ou activo, para a implementação da rede.

Comprimento de onda: os diversos operadores utilizam a rede FTTH utilizando

um ou vários comprimentos de onda disponíveis, competindo com outros operadores nos

serviços disponíveis.

Pacotes: os diversos operadores utilizam a rede disponível, conectando-se ao

nível do tráfego, competindo com outros operadores nos serviços disponíveis.

4.3. Infraestrutura partilhada com utilities

Além das tradicionais formas de instalação e passagem de cabo em valas e condutas

dedicadas, podem ser exploradas outras formas para optimizar os custos. Estas formas passam

pela utilização de outras redes já implementadas, com espaço disponível para albergar a

infraestrutura física necessária. As vantagens associadas em tirar partido destas infraestruturas

são um menor tempo de implementação da rede, bem como a redução do custo associado.

Exemplos de redes susceptíveis de

serem aproveitadas são, por exemplo:

Redes de esgotos

Gasodutos

Redes de distribuição de

água

Redes eléctricas

Para além destas, quaisquer outras

redes são passíveis de ser utilizadas – ver

Figura 19, sob os diversos regimes (aluguer

ou venda). Nestas redes incluem-se redes

de empresas privadas que optem por vender ou alugar parte da sua infraestrutura física para

rentabilizar o investimento (exemplo REN, Refer, Brisa, DST).

33

Figura 19 - Distância entre a infraestrutura de acesso e o cliente

Embora se possam juntar sinergias e optimizar custos a partilha da infraestrutura trás

também algumas dificuldades. Excluindo os aspectos legais ou regulamentares, é necessário

assegurar que as redes de telecomunicações não interferem com as funções originais dos

sistemas existentes. As operações de manutenção e reparação da rede terão que ser

coordenadas entre os diversos operadores para minimizar possíveis interrupções de serviço.

Como vão existir vários operadores com acesso aos mesmos pontos, é também necessário um

maior rigor na documentação produzida para todos saberem exactamente quais são as condições

de cada local.

Os factores preponderantes para o sucesso na partilha da infraestrutura são:

Qualidade da infraestrutura existente

Disponibilidade e qualidade dos registos das redes existentes (as builts)

Regulamentação do sector

Mercado da oferta

Mercado da procura

Nas secções seguintes apresentar-se-á uma sucinta descrição sobre de que forma seria

possível utilizar algumas redes para a transmissão de dados.

4.3.1. Fibra óptica em redes de esgotos

A rede de esgotos é uma rede com potencial para se aproveitar as infraestruturas, desde

logo pela sua disponibilidade. Este tipo de rede encontra-se massificado nos centros urbanos e

suburbanos, fazendo a ligação desde um ponto central até às casas a servir. Tipicamente o

tamanho das condutas têm diâmetros entre os 20 e os 35cm, secção esta suficiente para a

instalação de um ou mais cabos em micro condutas.

Cidade Rua Residência

Água

Gás

Electricidade

Saneamento

Iluminação pública

Semaforização

Redes e condutas de 3ºs

Redes de transportes

(ferrovias, metros, …)

Manutenção e

novas instalações

Novas áreas de construção

34

Existem também vários esquemas de instalação, dependendo da secção do canal. Um

deles utiliza braceletes de aço que fixa o tubo corrugado que transporta o cabo à parede interior

do tubo de esgoto, evitando assim a necessidade de furar ou cortar. Esta operação é feita

utilizando um robot apropriado utilizado na reparação de condutas de esgoto.

4.3.2. Fibra óptica em gasodutos

Os gasodutos também podem ser utilizados para a distribuição da fibra óptica sem causar

disrupções do serviço. Os gasodutos tipicamente só se encontram em ambientes urbanos,

fazendo a ligação directamente até casa do cliente. A rede de fibra óptica é implementada

utilizando uma porta de entrada / saída que guia o cabo nas entradas e saídas do tubo de gás,

passando assim as válvulas – ver Figura 20. O cabo é passado nos tubos de gás utilizando um

pára-quedas estabilizado, utilizando ar comprimido ou o próprio fluxo de gás, dependendo da

legislação local.

Figura 20 - Secção de um gasoduto onde se incluem as portas de entrada / saída

Os gasodutos permitem uma boa protecção para os cabos de fibra óptica, estando

situados bastante abaixo da superfície da rua e de outras infraestruturas.

4.3.3. Fibra óptica em redes de água

A instalação de redes de fibra óptica em redes de água é feita de forma muito similar à

utilizada nos gasodutos. De forma a evitar as válvulas, é também utilizado um sistema de entradas

e saídas, onde a fibra pode ser terminada ou derivada. Neste caso específico os cabos têm que

cumprir regulamentações de forma a não ter impacto na qualidade da água ou na saúde pública.

35

Figura 21 - Secção de uma rede de distribuição de água

Para além dos canais de água potável como o do exemplo, a fibra pode também ser

passada ao longo de qualquer canal e cursos de água. Para tal, como em todos os outros casos,

apenas terá que ser escolhido um cabo com as características certas, que vá de encontro ao local

onde se pretende instalar a fibra.

4.3.4. Fibra óptica em redes de transportes

A rede de túneis de um metro ligeiro ou pesado pode também ser utilizada para a

instalação de uma rede de cabo. Tipicamente as cablagens são instaladas em calhas, da mesma

forma que nas redes de esgotos, juntamente com outras cablagens de alimentação e dados.

Figura 22 - Instalação de cabo num túnel de metro

A instalação de material em túneis exige que sejam respeitadas apertadas normas, entre

as quais contra o fumo e libertação de gases tóxicos, bem como contra roedores. Mais uma vez o

cabo a instalar tem de ir ao encontro das necessidades específicas do meio a instalar o que

encarecerá o seu preço.

36

4.4. Sumário

No presente capítulo abordaram-se os desafios que as redes de telecomunicações

enfrentam e explicou-se o porquê dos utilizadores poderem ser penalizados pelo estrangulamento

na rede de acesso. Foi também explicada a importância da regulação e apresentado o conceito do

custo da competição.

De seguida abordaram-se os vários modelos de partilha de infraestrutura, e explicou-se

que componentes da rede são passíveis de ser partilhados. Por fim, descreveram-se vários tipos

de redes existentes e a possibilidade da partilha de infraestrutura entre elas. Apresentou-se

também uma descrição sobre de que forma seria possível utilizar algumas dessas redes para a

transmissão de dados.

Embora se reconheça que possam existir poupanças significativas na utilização

combinadas de todas estas infraestruturas (telecomunicações + utilities), na impossibilidade de

quantificar e separar cada uma, na continuação da dissertação vamo-nos cingir apenas à partilha

de infraestruturas como um todo e fazer a respectiva quantificação.

37

5. Análise técnico-económica

Neste capítulo pretende-se efectuar uma análise técnico-económica da viabilidade de uma

instalação de uma rede FTTH baseada em GPON, com e sem infraestrutura partilhada. Foi

utilizado o Microsoft Excel para se modelar vários cenários e fazer uma análise aos custos

previstos, nomeadamente para averiguar o reflexo da partilha da infraestrutura na viabilidade do

projecto.

O objectivo do presente capítulo é estudar, mediante um modelo matemático [4], a

optimização económica decorrente da partilha de infraestruturas em diversos cenários. Estes

cenários serão analisados em função de diversas variáveis descritas no capítulo 6. A análise

temporal do estudo terá uma duração de 10 anos.

5.1. Metodologia

Quando se realiza um estudo sobre a viabilidade de um projecto de implementação de

uma rede de telecomunicações, é necessário realizar uma análise técnico-económica.

De entre os aspectos a ter em conta realçam-se os seguintes:

Caracterização demográfica e geográfica da zona onde se vai implementar a rede

Identificação dos serviços que se adequam à zona/cenário em estudo

Identificação das possíveis soluções de rede (arquitectura e tecnologias, etc.)

adequadas à provisão dos serviços a oferecer

Dimensionamento das redes

Determinação dos modelos de negócios e de operação

Construção e comparação de cenários técnico-económicos (soluções/modelo de

exploração)

Estimativa de custos e proveitos associados às diferentes tecnologias e

arquitecturas

38

Figura 23 - Estrutura da ferramenta de análise técnico-económica [20]

A Figura 23 apresenta a estrutura básica utilizada para o desenvolvimento da ferramenta

de análise técnico-económica. Para a obtenção das figuras resultantes da avaliação de um

determinado cenário foram identificados e definidos parâmetros caracterizados nas seguintes

secções.

5.1.1. Parâmetros de entrada

A ferramenta de cálculo vai ter como parâmetros de entrada os seguintes dados:

Características do mercado em análise

Distâncias entre segmentos da rede

Elementos de custo e taxa de penetração

Percentagens de reutilização de condutas ou de fibra óptica

Aquando da descrição dos cenários, serão apresentados os valores considerados para

cada um dos cenários.

39

5.1.2. Parâmetros de saída

O objectivo da ferramenta de análise técnico-económica desenvolvida é que ajude a

perceber quais são os principais elementos de custo na implementação de uma rede de

telecomunicações, e verificar de que forma estes custos poderão ser amenizados utilizando

infraestrutura partilhada com outros operadores. Para chegar a estes objectivos, depois de

definidas os valores dos parâmetros de entrada, os valores são divididos em custos e proveitos.

Com base nessa informação achar-se-ão as receitas e os respectivos fluxos de caixa. A partir

destes, para materializarmos a viabilidade do projecto, as figuras apresentadas pela ferramenta

são:

Valor Líquido Actual (Net Present Value)

Taxa Interna de Rentabilidade (Internal Rate of Return)

Período de Recuperação (Payback Period)

5.2. Considerações para uma análise de projectos de

investimento

A análise de viabilidade de um projecto deve determinar as suas possibilidades de

sucesso. Como a definição de sucesso é relativa, e existem outros factores não económicos muito

importantes, como o ganho de quota de mercado mesmo com poucos ou nenhum retorno, o

presente estudo apenas se concentra na viabilidade económica dos projectos ao longo do período

em análise. Através deste estudo são efectuadas previsões das despesas e das receitas geradas

pelo projecto e calculados os diversos indicadores de viabilidade.

Como receitas, temos todos os proveitos pelo exercício da actividade. Tipicamente são

recebidos sob a forma de mensalidade paga pelo utilizador. Os custos são mais difíceis de prever,

pelo que têm de ser bem estudados. A título de exemplo, num projecto de implementação de uma

rede de acesso podemos ter os seguintes custos:

Obra civil

Custo com equipamento activo e passivo

Acessórios de instalação

Energia (com os equipamentos activos)

Criação e manutenção de pontos de distribuição (compra ou aluguer de espaço,

reabilitação, etc.)

Direitos de passagem

Instalação

Testes e colocação ao serviço

Documentação

40

Manutenção

A partir do dimensionamento dos equipamentos e das infraestruturas o modelo

implementado realiza uma quantificação dos investimentos necessários e dos custos de operação

associados. Estes valores retratam os custos que um operador teria com a implementação da

rede, e tipicamente podem dividir-se em dois grupos: os custos de capital e os custos de

operação, CapEx e OpEx respectivamente. Esta distinção é feita principalmente pela depreciação

e o seu potencial efeito num estudo de negócio.

5.2.1. CAPEX

Os custos capitalizáveis (CapEx) são definidos como os “fundos usados por uma empresa

para adquirir ou actualizar os seus activos físicos como propriedades, edifícios ou equipamento.

Este tipo de gastos são investimentos realizados pelas empresas para manter ou aumentar a

abrangência do seu investimento, seja em aquisições, trabalhos civis, equipamentos, etc.” Os

custos de capital tornam-se em activos que desvalorizam ao longo do tempo, portanto podem ser

utilizados para optimização de efeitos fiscais. Para os cálculos a efectuar, o CAPEX resultará da

soma dos investimentos nos diversos itens que constituem a arquitectura da rede, podendo ser

calculados genericamente pela equação abaixo.

(

(1)

A fórmula ((1) apresenta o somatório de custos dos vários itens, sob a forma de

investimento anual acumulado. O investimento acumulado será calculado pela seguinte fórmula

(2)

(2)

Para a análise técnico-económica subdividiu-se o CAPEX em três partes, uma para cada

segmento da rede, conforme se apresenta na secção 6.1.

5.2.1.1. Evolução dos preços dos equipamentos

Tendo em conta que o universo temporal desta análise se prolongar por um período de 10

anos foi necessário entrar com o factor evolução dos preços. Como alguns dos equipamentos

utilizados são tecnologia de ponta, e sujeita a fortes alterações de preço, é importante estar

sensível à variação do preço dos mesmos. O valor de cada equipamento estará sujeito a uma

depreciação ao longo do tempo, seja pelo aparecimento de melhores tecnologias, de novos

produtos, ou simplesmente pelo aumento da escala e consequente redução dos custos de fabrico.

41

Uma possível abordagem para esta problemática, muito simplista, seria a de utilizar uma

taxa de depreciação fixa, similar para todos os custos, da qual resultaria uma depreciação de

forma idêntica ao inverso de uma função exponencial. O problema que advém da utilização deste

método é que os custos têm taxas de depreciação muito diferentes, e, dependendo do cenário em

análise, as alterações poderiam ser significativas.

Para melhorar a qualidade da análise efectuada, optou-se por utilizar um método que

classifica os equipamentos em classes, distinguidos por dois parâmetros: tipo de equipamento

e a sua maturidade no mercado [20]. A alteração do preço do equipamento, em função da sua

classe, está expressa na fórmula (3) [21].

[ ( { [

] [

] })]

⁄

(3)

Onde:

Através da alteração dos parâmetros e , podem ser definidas as classes de

maturidade dos vários equipamentos. Ao atribuir valores para estas variáveis, a velocidade de

depreciação de um determinado equipamento irá evoluir segundo uma curva em “S”, já conhecida.

Com esta fórmula podemos classificar os equipamentos segundo a sua constituição, finalidade e o

seu volume de produção. Assim sendo, no que toca à constituição finalidade, foram considerados

os valores da Tabela 5.

42

Designação da classe Valor de K

Construção Civil/Mão-de-obra/Eq. Suporte 1

Cabos de Cobre 1

Electrónica 0.8

Cabos de Fibra 0.9

Componentes Ópticos Avançados 0.7

Componentes Ópticos Passivos 0.8

Tabela 5. Classificação dos equipamentos relativamente à sua constituição/finalidade

Relativamente ao volume de produção do equipamento, os parâmetros determinantes são

a idade da tecnologia e a respectiva velocidade de implementação. Os valores considerados para

os parâmetros de configuração encontram-se compilados na Tabela 6 e na Tabela 7.

Designação da classe Valor de

Velha 0.5

Madura 0.1

Nova 0.01

Emergente 0.01

Tabela 6. Classificação dos equipamentos segundo a idade da tecnologia

Designação da classe Valor de

Muito rápida 5

Rápida 10

Lenta 20

Muito Lenta 40

Tabela 7. Classificação dos equipamentos relativamente à velocidade de implementação

5.2.2. OPEX

Os custos operacionais ou de exploração, OpEx, são definidos como os encargos da

empresa para assegurar o exercício da sua actividade. Nestes custos incluem-se custos de

operação e manutenção da rede, custos de aluguer, custos de energia e todos os custos

relacionados com o negócio (custos comerciais, marketing, comissões, pessoal e serviços). Para o

cálculo dos custos operacionais necessários para o funcionamento do sistema (OPEX), sendo que

não há uma fórmula exacta para os calcular, estimou-se o custo como tendo duas componentes:

43

Uma dependente da infraestrutura material (CAPEX - Equipamento) e outra em função do número

de utilizadores do sistema:

⁄ (4)

Onde,

% CAPEX-EquipamentoAcumulado - Percentagem do CAPEX Acumulado;

Custo ⁄ Utilizador - Custos operacionais anuais por utilizador;

Nº Utilizadores - Número de clientes (à data).

Desta forma, para os custos operacionais do sistema, a percentagem do CAPEX poderá

servir para a manutenção do sistema sendo o valor proporcional ao montante capitalizável já

investido, enquanto que a percentagem em função do número de utilizadores poderá servir para

custos operacionais (reparação de avarias, assistência técnica, etc.).

Para a análise dos diversos cenários utilizou-se a fórmula da equação (4) tendo-se

considerado os seguintes parâmetros:

Item Valor

% CAPEX-EquipamentoAcumulado 10%

Custo ⁄ Utilizador 100 €

Tabela 8 - Variáveis consideradas para a definição dos custos operacionais

Assumiu-se portanto que teríamos anualmente 10% dos gastos capitalizáveis para

despesas operacionais, bem como 100€ por cliente. Estes 100€ resultam do custo estimado de 1h

de atendimento telefónico anual e de uma viagem de uma equipa para assistência técnica, numa

base anual.

5.2.3. Receitas

As receitas traduzem o lucro bruto decorrente da prestação de um serviço. Estas

dependem directamente do modelo de negócio e das tarifas a pagar por utilizador. Dentro dos

vários modelos de negócio existentes, o operador pode escolher o que melhor se adequa à sua

estratégia. Por exemplo:

Modelo de subsistência – modelo tipicamente utilizado em supermercados,

onde o lucro por cada item é baixo, mas ganha-se alavancagem e das grandes

quantidades.

Modelo de receitas – Vende-se um produto barato, ou praticamente cedido

de graça, mas ganha-se na renovação de seus serviços de suporte, como por exemplo a

renovação da licença de software.

44

Modelo de experimentação – Cede-se gratuitamente um produto com

funcionalidades limitadas e obtém-se as receitas através de funcionalidades adicionais. É

um modelo de negócio tipicamente usado na internet.

Modelo de publicidade – Cede-se um produto gratuitamente e obtêm-se as

receitas através da publicidade. É um modelo de negócio tipicamente usado na internet.

Modelo de crescimento – Venda de um produto a baixo preço, com maior

ganho em seu uso, assim ocorre com as impressoras, cujo preço é baixo, mas o

fabricante lucra com a venda de cartuchos.

Modelo especulativo – Praticado quando um determinado produto é único

no mercado.

Para o estudo em questão, foi assumida uma receita anual por utilizador. Para calcular o

valor anual das receitas, é necessário calcular o custo anual actualizado; utilizando a fórmula (5):

⁄ (5)

⁄

Onde:

Conhecendo este dados, é possível calcular o volume de receitas ao longo do período em

estudo, através da fórmula ((6):

⁄ ((6)

Para o cálculo das receitas, assumiu-se uma mensalidade de 35€, fazendo uma receita de

420€ por utilizador no primeiro ano. Para cada um dos cenários de adopção do serviço, seguiram-

se as fórmulas (5) e ((6), com um factor de erosão das tarifas de 5% ao ano.

5.2.4. Indicadores de viabilidade económica

A ferramenta técnico-económica implementada permite a obtenção de indicadores de

viabilidade económica a partir do modelo de custos e das receitas geradas para um determinado

cenário. Estes cálculos de rentabilidade são baseados nos fluxos de caixa (do inglês cash flows),

que se referem ao montante de caixa recebido e gasto por uma entidade durante um determinado

http://pt.wikipedia.org/wiki/Caixa

http://pt.wikipedia.org/wiki/Empresa

45

período de tempo. Conhecendo os valores dos CAPEX e dos OPEX, bem como o total das

receitas, é possível apurar, assim, o fluxo líquido de cada ano – fórmula (7)

(7)

Sendo que:

O fluxo líquido acumulado, no ano , ao longo do exercício económico, é dado pela

fórmula (8):

(8)

Conhecendo este dados, poderá efectuar-se o balanço ao longo do mesmo período. Para

o fazer é necessário recorrer à seguinte fórmula, sabendo que :

(9)

Calculados os parâmetros descritos acima, para avaliar um possível investimento, o

operador dispõem de diversas métricas para avaliar a rentabilidade de um projecto [20] [22],

nomeadamente:

Valor Actual Líquido (VAL)

Período de recuperação (payback)

Rendibilidade média do valor contabilístico

Taxa Interna de Rentabilidade (TIR)

O VAL é o valor actual das receitas esperadas deduzido dos investimentos realizados,

utilizando uma taxa de desconto conhecida por custo de oportunidade do capital, ou taxa mínima

de rentabilidade do projecto exigida pelo investidor para implementar um projecto de investimento

[22]. A sua fórmula (10) de cálculo é a seguinte:

∑

(10)

46

(11)

Sendo que:

O critério de decisão relativamente ao VAL é o seguinte:

O projecto é economicamente viável. Um VAL positivo permite

recuperar o investimento realizado e ainda retribuir os capitais investidos à taxa

pretendida.

O projecto não é economicamente viável.

A Taxa Interna de Rentabilidade (TIR) é, tal como o VAL, um indicador da viabilidade

económica do projecto. Define-se como a taxa de actualização que torna o . Pode também

ser interpretado como sendo a taxa que o investidor obtém, em média, em cada ano, sobre os

capitais investidos no projecto, enquanto o investimento inicial é progressivamente recuperado.

Isto significa que para encontrar a TIR de um projecto que dure anos, deve-se resolver

a seguinte expressão (12) [22]:

(12)

O período de recuperação do investimento obtêm-se calculando o número de anos que

decorrerão até os fluxos previstos de tesouraria igualarem o investimento do projecto [22].

De forma a ultrapassar dificuldades de balanços positivos e negativos, que dificultam o

cálculo do TIR, optou-se por utilizar a Taxa Interna de Retorno modificada (MTIR). A MTIR é uma

forma alterada da taxa interna de retorno que procura corrigir problemas relacionados com a

diferença de taxas reais de financiamento dos investimentos (despesas com valores negativos) e

de aplicação de caixa excedente (receitas com valores positivos) existente no cálculo da TIR.

Utilizando o Microsoft Excel, é possível calcular automaticamente os indicadores de

viabilidade do projecto descrito acima: VAL, MTIR e o período de recuperação. Para o efeito,

considerou-se a taxa de juro de 5%.

47

5.3. Modelo de penetração dos serviços

A taxa de penetração de um produto ou serviço consiste na percentagem de compradores

que adquiriram o produto pelo menos uma vez, durante um determinado período de tempo. Para

apurar com mais detalhe a taxa de penetração de um produto ou serviço deve ser efectuado um

benchmarking, ou seja, um estudo rigoroso para perceber as tendências daquele mercado e as

necessidades dos potenciais compradores. Como neste caso em concreto o mercado e a taxa de

subscrições estão fora do âmbito da dissertação, foram considerados diferentes cenários com

diferentes níveis de confiança. Estes três cenários representativos do comportamento do mercado

serviram como parâmetros para o modelo de penetração do serviço. Este modelo é dado pela

fórmula (13) 21.

( )

(13)

Onde,

Pi= taxa de penetração inicial

Pf=taxa de penetração final

α= Parâmetro de controlo do momento de arranque do mercado

β= Parâmetro de controlo e velocidade de arranque do mercado

t= ano para o qual se quer saber a taxa de penetração

Devido à incerteza inerente à penetração no mercado de um novo produto ou tecnologia

foram considerados três cenários distintos: um optimista, um mediano e, finalmente, um

pessimista. Os valores considerados para os parâmetros de controlo estão apresentados na

Tabela 9. As suas curvas de penetração são apresentadas para cada abordagem, para um

período de dez anos.

48

Optimista Mediano Pessimista

Penetração inicial 10% 5% 2%

Penetração final 70% 50% 40%

α 900 3500 9000

β -1,5 -1,5 -1,2

Tabela 9 – Valores utilizados no cálculo das taxas de penetração.

Na Figura 24 é possível observar a evolução da percentagem de penetração de mercado

para os 3 cenários de confiança considerados.

Figura 24 – Curvas de penetração de Mercado para um período de 10 anos

Para efeitos de cálculos assumiu-se também que a penetração de mercado é

independente do cenário em análise, o que não será necessariamente verdade. A adopção, tanto

às redes de telecomunicações como a qualquer serviço, depende de parâmetros económicos e

sociológicos, que variam em cada um dos cenários mas que não foram tidos em consideração no

presente estudo.

Nos cenários em análise considerou-se uma abordagem mais conservadora pelo que para

a apresentação de gráficos dos cenários assumiu-se um modelo de penetração mediano,

conforme os valores apresentados acima. Para os valores de saída, apresentar-se-ão as figuras

relevantes para os três cenários.

Embora em termos matemáticos a diferença entre as três abordagens possa apenas ser o

período onde começam os investimentos e a velocidade do arranque do mercado, em termos

práticos existem outras variáveis como a oportunidade ou a concorrência, que poderão ter um

papel determinante para a taxa de adesão ao serviço. Tais factores estão fora de controlo num

cenário de estudo desta natureza pelo que não foram tidos em consideração no modelo

desenvolvido.

49

6. Cenários em análise

A análise técnico-económica realizada modela um cenário de prestação de serviços de

banda larga mediante a disponibilização de fibra óptica até ao utilizador. Para representar um

cenário o mais abrangente possível caracterizaram-se quatro cenários diferentes correspondentes

a outros tantos perfis de zonas geográficas portuguesas. As simulações realizadas consideram

diferentes parâmetros em função da topologia considerada. Estes parâmetros associados a cada

topologia estão relacionados com a sua geografia, dimensão, número de clientes e com a

capacidade de reutilização ou aluguer das infraestruturas disponíveis. Têm também um carácter

estático, não variando ao longo dos 10 anos de análise económica.

Será realizado um estudo de viabilidade económica para cada um dos quatro cenários

apresentados, segundo o modelo apresentado no Capítulo 5. Os diferentes cenários reflectem as

diferenças de custos de implementação devidos às diferentes densidades, distribuição geográfica

da população, distâncias dos vários segmentos da rede, reutilização da infraestrutura existente,

etc. Desta forma analisar-se-á individualmente a viabilidade da implementação da rede em estudo

nos diferentes cenários geográficos.

A Tabela 10 apresenta um resumo das características principais para os diferentes

cenários, ordenados por densidade populacional.

Cenário Denso Urbano Urbano Suburbano Rural

Dimensão (km2) 10 31 7 21

População residente 71.494 166.000 3.000 3.500

Número de famílias 32.547 67.563 1.139 1.183

Densidade populacional 7.072 5.317 483 168

Assinantes empresariais por Km2 50 10 25 2

Potenciais assinantes empresariais 506 312 164 42

Número de potenciais assinantes 33.053 67.875 1.303 1.225

Segmento / Distância Denso Urbano Urbano Suburbano Rural

Baixada 15 m 25 m 50 m 120 m

Rede secundária 600 m 1200 m 700 m 1100 m

Rede primária 1500 m 2600 m 1000 m 2000 m

Tabela 10 – Características assumidas para cada um dos cenários

A Figura 25 coloca em perspectiva as áreas dos diferentes cenários, reforçando

visualmente o facto de que são as regiões urbanas que constituem a maior área. O cenário rural

aparece logo a seguir como tendo uma maior área, aparecendo de seguida os cenários denso

urbano e suburbano.

50

Figura 25 – Área considerada por cenário geográfico

Analisando a densidade média de assinantes por Km2 obtemos a seguinte figura:

Figura 26 – Número de potenciais assinantes por Km2

A Figura 26 apresenta graficamente o número de possíveis assinantes por Km2 e

evidencia que o cenário denso urbano é onde se encontra o maior números de potenciais

assinantes por Km2. Segue-se pelo cenário urbano, suburbano e rural, por ordem decrescente de

potenciais assinantes. É também de realçar que os cenários urbano e denso urbano apresentam

um número de potenciais clientes várias ordens de grandeza superiores aos valores

As características comuns a todos eles bem como a arquitectura de rede, os elementos de

custo e as considerações gerais são apresentadas de seguida.

6.1. Arquitectura de rede

Para todos os cenários em análise foi considerada a implementação de uma rede FTTH,

ponto multiponto utilizando tecnologia passiva GPON. O objectivo é levar a fibra óptica até casa do

cliente, simulando a implementação de uma RNG. A Figura 27 apresenta essa mesma

arquitectura.

51

ONU

Splitter

Ponto de

Distribuição

Baixada (drop)Rede Secundária

Splitter

Ponto de

AgregaçãoCO – Central Office

Rede Primária

Figura 27 - Arquitectura de rede

A arquitectura divide-se em três segmentos chave: a rede primária, a rede secundária e a

baixada. Por uma questão de agrupamento de custos, incluiu-se a central nos custos da rede

primária e os pontos de agregação e de distribuição na rede secundária.

Assim sendo, a rede divide-se nos seguintes segmentos e respectivos elementos de

custo:

Rede primária:

o Equipamento da central

o Condutas e cablagem da rede primária

Rede de Distribuição

o Ponto de agregação (PA)

o Splitters

o Condutas e cablagem da rede de distribuição

o Ponto de distribuição (PD)

Baixada (Drop)

o ONT

o Caixa de terminação

o Condutas e cablagem da baixada

Para cada uma delas serão analisados os diferentes custos desse segmento.

6.2. Elementos de custo

Para elaborar uma análise técnico-económica foram considerados todos os detalhes dos

vários segmentos de rede, tanto a nível de fornecimento de equipamento como de instalação. O

investimento necessário depende de diversos factores como:

Dimensão da zona onde se vai implementar a rede

Tipo de solo

Diâmetro das condutas ou utilização de meios alternativos (postes por exemplo)

Disponibilidade da infraestrutura existente

Tipo de edifícios (edifícios em altura ou moradias)

Custo da mão-de-obra na região

52

Direitos de passagem (variáveis conforme o município)

Neste caso, de forma a permitir um agrupamento mais fácil entre eles, os elementos de

custo serão agregados por segmento de rede, conforme descrito na descrição da arquitectura da

rede. A Tabela 11 apresenta os preços considerados para cada equipamento e o respectivo rácio

de partilha.

Item Unidade Rácio Custo

(Ano 0)

CO + Rede Primária

Bastidor com terminações ópticas Unidades 512 2.600,0 €

OLT populado para 512 utilizadores Unidades 512 4.037,4 €

Fornecimento e instalação de cabo 288 fibras m 288 4,8 €

Condutas - Rede Primária m 2880 40,0 €

Direitos de passagem - cabo 288 fibras m 288 0,3 €

Direitos de passagem - Condutas rede primária

m 576 1,3 €

Distribuição

Ponto de Agregação Unidades 512 2.632,0 €

Splitter 1:64 Unidades 64 450,0 €


Splitter 1:8 Unidades 8 135,1 €

Condutas - Rede secundária m 640 40,0 €

Ponto de distribuição Unidades 64 280,0 €


Direitos de passagem - Condutas rede secundária

m 216 0,3 €

Direitos aluguer - Ponto de agregação Unidades 256 35,0 €

Direitos de aluguer - Ponto de distribuição Unidades 32 8,0 €

Rede do cliente

ONU/ ONT Unidades 1 115,0 €

Caixa de terminação Unidades 4 70,0 €


Condutas - Rede do Cliente m 4 20,0 €


Direitos de passagem - Condutas rede do cliente

m 18 0,1 €

Tabela 11 - Custo e rácios de partilha dos vários componentes.

Tendo os custos de material necessário, é necessário calcular as quantidades. Como

podermos ter equipamentos que podem servir diversos utilizadores, temos que considerar também

os rácios, ou seja, o número de utilizadores que cada equipamento pode servir.

Por exemplo, cada ONT só pode servir um utilizador pelo que o seu rácio é de 1:1. Por

outro lado, o central office consegue servir diversos utilizadores pelo que o seu rácio será de 1:N,

sendo que N é o número de utilizadores que se consegue servir. Estes rácios variam com o

equipamento, pelo que terão, influência no preço.

53

Os preços assumidos tiveram como base uma consulta ao mercado, e custos de

referência da literatura consultada [10]. Nestes custos, assumiu-se que:

O bastidor do CO já contém todas as cablagens e repartidores necessários

Cada item contempla o preço do fornecimento e respectiva instalação

Os custos dos itens são depreciados de acordo com a fórmula (3).

Nos custos das condutas estão considerados todos os custos necessários

(tubagens, caixas de visita, etc.)

Os pontos de agregação e distribuição já consideram o preço dos repartidores

ópticos e da terminação das fibras que lá terminam.

Nos preços da componente de fibra óptica está considerada a respectiva

terminação em repartidores

A distribuição da fibra óptica poderá ser feita de acordo com as seguintes

alternativas:

Condutas subterrâneas;

Via aérea (com ou sem poste partilhado)

Micro ducto (conduta com poucos cm de profundidade, mas mais sujeita às

agressões ao solo por parte de veículos e outros agentes)

Condutas subterrâneas

Como o preço da infraestrutura, nomeadamente de cada uma destas formas de

implementação varia em função de diversos factores, considerou-se este parâmetro como estando

dependente do cenário. A Tabela 12 apresenta os custos considerados.

Item Denso Urbano Urbano Suburbano Rural

Condutas - Baixada 40€ 40€ 20€ 10€

Condutas - Rede secundária 60€ 60€ 40€ 20€

Condutas - Rede primária 60€ 60€ 40€ 25€

Tabela 12 – Preços para a construção de infraestrutura nova nos diferentes cenários

Os custos da componente da infraestrutura têm como fonte a consulta a um prestador de

serviços com experiência de mercado. Contudo, os custos são apenas indicativos pois têm uma

forte componente inerente ao sítio de instalação que têm que ser vistos caso a caso. Os factores

críticos que podem fazer variar muito o preço deste serviço são os direitos municipais, as taxas de

corte ou supressão de trânsito, a obrigatoriedade (ou não) de realizar os trabalhos fora do horário

de expediente, o tipo de instalação possível (depende da via), etc.

Posto isto, para efeitos de cálculos- ver Tabela 12 - assumiu-se então que os cenários

urbano e denso urbano têm um aumento no custo de implementação devido aos factores descritos

em cima. Para o cenário suburbano os custos são consideravelmente inferiores, pois não se

considerou taxas tão elevadas e foi admitida a possibilidade usar técnicas de passagem de fibra

54

mais à superfície (micro ductos), portanto mais económicas. Para o cenário rural não se

consideraram quaisquer taxas municipais, e considerou-se a utilização de técnicas de instalação

de fibra em micro ductos (para as redes secundária e primária) e em postes para a baixada. Este

tipo de abordagem é geralmente utilizado nos meios rurais dada a baixa densidade de condutas

no subsolo.

Para simular os efeitos da partilha da infraestrutura, no modelo técnico-económico

desenvolvido, considerou-se que o operador pode utilizar uma determinada percentagem de

condutas e de canalizações disponíveis na rede. Foi também assumido que a percentagem da

infraestrutura passível de ser aproveitada varia conforme o cenário. Os parâmetros utilizados para

avaliar a percentagem de infraestrutura passível de ser reaproveitada foram baseados em

auditorias e avaliações feitas na rede de canalizações da British Telecom pelo regulador inglês

OFCOM (Analysys Mason, 2009b), e que foram adaptadas para a aplicação no caso português.

Material Denso Urbano Urbano Suburbano Rural

Condutas - Baixada 50% 30% 20% 30%

Condutas - Rede secundária 60% 50% 50% 40%

Condutas - Rede primária 90% 80% 70% 60%

Ponto de Agregação 40% 30% 20% 30%

Ponto de Distribuição 40% 30% 20% 50%

Fibra óptica - Baixada 40% 30% 0% 30%

Fibra óptica - Rede secundária 60% 40% 20% 60%

Fibra óptica - Rede primária 80% 70% 50% 50%

Tabela 13 – Características assumidas para a proporção de reutilização da infraestrutura

Para os direitos de utilização da infraestrutura de terceiros - direitos de passagem - foram

considerados valores que constam da Tabela 14.

Item Custo

(por metro)

Condutas - Baixada 0,1 €

Condutas - Rede secundária 0,3 €

Condutas - Rede primária 1,3 €

Cabo de fibra óptica de 288 fibras 0,3 €



Ponto de Agregação 35,0 €

Ponto de distribuição 8,0 €

Tabela 14 - Custos dos direitos de passagem

55

Os valores para a componente da infraestrutura foram baseados em preços do operador

de telecomunicações incumbente e publicamente disponibilizados [23][24]. Nos cenários de

utilização de condutas de terceiros, foram consideradas condutas com diâmetros de 1, 2 e 4 cm

para as redes do cliente, secundária e primária, respectivamente. Em relação aos preços relativos

aos direitos de passagem considerou-se que estes seguem a mesma linha de depreciação que os

serviços equivalentes, o que não será necessariamente verdade. Caso o cenário da partilha da

infraestrutura venha a vingar, seguramente que o mercado concorrencial tenderá a baixar os

preços de aluguer. Tal consideração não foi assumida, mantendo a mesma depreciação dos

serviços ou equipamentos associados.

No caso onde se considera estes custos, os mesmos aparecem reflectidos na componente

dos custos operacionais – OPEX. Apesar do pagamento ser tificamente facturado numa base

mensal, para efeitos de cálculos considerou-se os custos numa base anual.

6.3. Cenário: Denso Urbano

O cenário denso urbano pretende tipificar zonas urbanas densamente povoadas,

caracterizando zonas como o centro ou a baixa de uma grande cidade, com uma grande

densidade de serviços como o comércio, hospitais, escolas. Nesta zona os edifícios são

tipicamente em altura e de grande dimensão, e existe abundância de serviços tipicamente nas

zonas mais baixas dos edifícios. A infraestrutura de telecomunicação existente é antiquada e

pouco organizada. Tipicamente não existe muito espaço livre nas condutas para a instalação de

novos cabos, pelo que é necessário analisar cada cenário específico para se poder escolher entre

a utilização de cabos para instalação aérea ou a remoção dos cabos de cobre existentes, de forma

a deixar espaço para os cabos de fibra.

Este tipo de zonas tipicamente tem uma forte regulamentação no que toca às

infraestruturas e serviços pelo que é muito importante considerar os encargos municipais. Destes,

destacam-se o condicionamento de trânsito ou de estacionamento, a obtenção de licenças para

acesso às condutas e a instalação de novos postes (no caso da instalação ser feita via aérea).

As características geográficas consideradas encontram-se sintetizadas na Tabela 15:

56

Cenário Denso Urbano

Dimensão (km2) 10

População residente 72.000

Número de famílias 32.547

Densidade populacional 7.072

Assinantes empresariais estimados

por Km2 50

Potenciais assinantes empresariais 506

Número de potenciais assinantes 33.053

Tabela 15 - Características geográficas - cenário denso urbano

Em relação às distâncias consideradas para cada segmento foram assumidos os valores

da Tabela 16:

Segmento Distância

Baixada 15 m

Rede secundária 600 m

Rede primária 1500 m

Tabela 16 – Distâncias por segmento - cenário denso urbano

6.3.1. Sem partilha de infraestrutura

6.3.1.1. CAPEX

Para a elaboração do CAPEX, foram contabilizados todos os custos apresentados na

Tabela 11 de acordo com as estimativas de mercado consideradas. Assim sendo, para cada um

dos três cenários apresentados, foram contabilizados os custos totais ao longo dos anos.

Apresentando graficamente os mesmos custos, temos a seguinte distribuição de custos, por

segmento, ao longo dos anos:

Figura 28 - Distribuição de custos ao longo do tempo

57

Como pode ser observado na Figura 28, os custos estão espaçados no tempo e vão

crescendo à medida que os clientes aderem ao serviço. Existe um forte investimento inicial no ano

0 que corresponde ao investimento no equipamento e infraestrutura, que depois é rentabilizado

nos anos seguintes. No 5º, 6º e 7º anos, o aumento do número de clientes leva a que tenham que

ser feitos novos investimentos, sendo eles maioritariamente na baixada.

Para colocar o investimento por secção da rede total em perspectiva, a Figura 29

apresenta o somatório dos gastos dos 10 anos em cada um dos segmentos. Pelo gráfico

conseguimos confirmar o que era visível na Figura 28, que a maior parte dos custos acumulados

ocorre na baixada.

Figura 29 - Somatório dos gastos por segmento

Analisando os custos totais da central e da rede primária (Figura 30), podemos verificar

que a maior parte dos custos da rede primária é devido à construção de novas infraestruturas. A

segunda maior parcela dos custos da rede primária deve-se ao fornecimento e instalação de fibra

óptica, sendo que o bastidor e o OLT na central constituem apenas cerca de 17% do CAPEX

acumulado da rede primária.

Figura 30 - Custos totais da central e da rede primária

No caso da rede de distribuição, conforme se pode ver na Figura 31, a maior parte dos

custos divide-se entre as condutas da rede e o fornecimento e instalação da fibra óptica. Neste

58

caso os pontos de agregação e distribuição perfazem um custo de cerca de 10%, enquanto que o

total dos equipamentos de splitting óptico somam cerca de15% dos custos da rede de distribuição.

Figura 31 - Custos totais da rede de distribuição

No caso da baixada, mesmo tendo em conta as curtas distâncias entre clientes, a maior

parcela dos custos deve-se também à infraestrutura, nomeadamente às condutas - Figura 32.

Ainda de acordo com a figura, o fornecimento do equipamento terminal de conversão electro

óptica, caixas de terminação e respectivas terminações ópticas perfazem cerca de 40% dos custos

totais da baixada.

Figura 32 - Custos totais da baixada

6.3.1.2. Resultados

Sintetizando os resultados graficamente temos os seguintes cenários:

59

Figura 33 - Síntese de resultados para um cenário mediano

Analisando os resultados do Figura 33 podemos ver que o investimento, para as

premissas assumidas, tem um retorno positivo ao longo dos 10 anos em análise. Verifica-se

também que as receitas seguem um crescimento proporcional à taxa de subscrição dos clientes, e

que os custos operacionais tendem a aumentar à medida que o número de clientes aumenta.

Recorrendo às ferramentas do Microsoft Excel foi possível calcular os resultados do

exercício económico: VAL, TIR e tempo de recuperação do investimento. Condensando os

resultados dos três cenários numa única tabela, temos o seguinte resultado do exercício:


VAL 8.159.467 € 3.537.625 € 89.073 €

TIR 41% 29% 7%

Tempo de Recuperação 1 ano(s) 1 ano(s) 1 ano(s)

Tabela 17 - Síntese económica dos diferentes cenários

Conforme se pode verificar pelos valores da Tabela 17, o investimento na rede é rentável

apresentando uma Taxa Interna de Rentabilidade que varia entre 7 e 41%, para os cenários mais

pessimista e mais optimista respectivamente. Considerando-se uma taxa de juro anual de 5%

obtemos um Valor Líquido Actual de 3.537.625 €, o que confirma que o negócio é perfeitamente

exequível e rentável. Pode-se também constatar que o período de recuperação do investimento é

de um ano, sendo que o balanço do comercial é, a partir de então, sempre positivo.

6.3.2. Com partilha de infraestrutura

Para avaliar o impacto económico que poderia ter a partilha da infraestrutura na

implementação da rede, utilizou-se a ferramenta técnico-económica desenvolvida, considerando

os parâmetros referentes à partilha da infraestrutura no cenário denso urbano.

60

6.3.2.1. CAPEX


Tabela 11 tendo-se também incluído os custos dos direitos de passagem apresentados na Tabela

14. A distribuição de custos capitalizáveis, por segmento, ao longo dos anos foi a seguinte:


Neste caso os custos capitalizáveis vão ser também eles espaçados no tempo à medida

que novos clientes aderem ao serviço. A diferença face ao cenário anterior é apenas na magnitude

dos investimentos acumulados, cerca de 40% inferior. A Figura 35 apresenta o somatório dos

gastos dos 10 anos em cada um dos segmentos.


Analisando a figura verificamos que, à semelhança da implementação sem partilha da

infraestrutura, a maior parte dos custos acontece na baixada. Analisando os custos totais da

central e da rede primária (Figura 36), podemos verificar que, utilizando a partilha da infraestrutura

os custos capitalizáveis diminuem drasticamente. Os equipamentos da central passam a pesar

cerca de 50% dos custos, enquanto que os restantes dividem-se entre a abertura de valas e

passagem da fibra que não se considerou possível partilhar com outros operadores.

61



custos divide-se novamente na componente da infraestrutura e no fornecimento e instalação da

fibra. Neste caso, devido à diminuição do montante investido, os Splitters passam a ter mais peso

no investimento total, passando de 15 para cerca de 30% do custo total da componente da

distribuição.


No caso da baixada, conforme atesta a Figura 38, os custos encontram-se de igual forma

distribuídos entre a parte passiva de ligação ao cliente e a ONT. Tal como no caso onde não

existe a partilha da infraestrutura, a curta distância da baixada faz com que a componente da

infraestrutura não tenha tanto peso aqui como nas restantes componentes.

62


6.3.2.2. Resultados

Sintetizando graficamente os resultados podemos verificar que, para as considerações

efectuadas, o balanço do investimento é positivo e de valor superior ao cenário onde não se

considerava a partilha da infraestrutura.


À excepção do primeiro ano onde os investimentos afectam o cash-flow, podemos ver que

o investimento, para as premissas assumidas, tem um retorno muito positivo ao longo dos 10

anos.

Apresentando o investimento em números, temos os seguintes valores:


VAL 12.189.791 € 6.168.955 € 1.608.207 €

TIR 108% 107% 93%



63


apresentando uma Taxa Interna de Rentabilidade que varia entre os 93 e os 108% para os

diferentes cenários de adopção considerados. Considerando-se uma taxa de juro anual fixa de 5%

obtemos um Valor Líquido Actual de 6.168.955 € para o cenário mediano, o que confirma que o

negócio é praticável e potencialmente lucrativo. Pode-se também constatar que o período de

recuperação do investimento é de um ano, sendo que a partir de então, o negócio é auto-

suficiente.

Comparando os custos de uma implementação nova e considerando o aluguer de

infraestrutura de terceiros, por segmento da rede, obteve-se a seguinte figura:

Figura 40 – Comparação entre os custos de implementação da rede

Analisando a Figura 40 verificamos que existe uma substancial redução de custos

aquando da utilização de infraestruturas partilhadas por outras redes. Conseguimos também

verificar que essa redução é mais significativa na componente da rede onde se verificam a maior

parte dos custos: a baixada.

6.4. Cenário: Urbano

O cenário urbano procura tipificar zonas moderadamente povoadas, constituídas por

edifícios residenciais em altura e de dimensão relativa média. Contrariamente ao cenário denso

urbano, neste verifica-se a predominância de residências habitacionais. Nestas zonas existe

espaço livre para a construção de novas condutas, no entanto é necessário analisar cada cenário

para se averiguar a melhor forma de reduzir os custos de implementação da infraestrutura. A

proximidade com os grandes centros urbanos faz com que esteja, à semelhança do cenário denso

urbano, muito sujeita a regulamentações apertadas no que toca a obras na via. Estende-se por um

área superior à do cenário A, o que leva ao aumento das distâncias de rede consideradas.

Foram consideradas as seguintes características geográficas:

64

Cenário Urbano

Dimensão (km2) 31



Densidade populacional 5.317

Assinantes empresariais por Km2 10



Tabela 19 - Características geográficas - cenário urbano

Relativamente às distâncias consideradas, assumiu-se o seguinte:

Segmento Distância

Baixada 25 m



Tabela 20 – Distâncias por segmento - cenário urbano


6.4.1.1. CAPEX

Para a elaboração do CAPEX, foram novamente contabilizados todos os custos

apresentados na Tabela 11 de acordo com as estimativas de mercado consideradas. Assim

sendo, para cada um dos três cenários apresentados, foram contabilizados os custos totais ao

longo dos anos.

Apresentando graficamente os mesmos custos, temos a seguinte distribuição de valores,

por segmento, ao longo dos anos:


65

À semelhança do cenário urbano, os custos capitalizáveis estão espaçados no tempo e

vão aparecendo à medida que os clientes aumentam e os equipamentos já não dão resposta à

demanda. De notar que, fruto das maiores distâncias e da maior população a servir, o

investimento neste cenário é bastante superior ao do cenário urbano. A Figura 42 apresenta o

somatório dos gastos dos 10 anos em cada um dos segmentos. Tal como no cenário Urbano, a

maior parte do investimento está concentrada na baixada que perfaz cerca de 57% dos custos.



que a maior parte dos custos da rede primária é devido à construção de novas infraestruturas. A

2ª maior parcela dos custos da rede primária deve-se ao fornecimento e instalação de fibra óptica,

sendo que o bastidor e OLT na central constituem apenas cerca de 11% do CAPEX da rede

primária.


No caso da rede de distribuição, a distribuição de custos dos diversos componentes é a

seguinte:

66


A- Figura 45 ilustra a distribuição de custos na baixada:


Novamente, à semelhança do que acontece para o cenário urbano, verifica-se a

predominância dos custos da obra civil face ao equipamento terminal ou de distribuição. Esta

tendência verifica-se novamente tanto na rede primária como na distribuição.

6.4.1.2. Resultados

Sintetizando os resultados graficamente temos os seguintes cenários:

67


Analisando os resultados da Figura 46 podemos ver que o investimento, para as

premissas assumidas, tem um retorno negativo ao longo dos 10 anos em análise. Verifica-se

novamente que as receitas seguem um crescimento proporcional à taxa de subscrição dos

clientes, e que os custos operacionais tendem a aumentar à medida que o número de clientes

aumenta. Em relação aos resultados concretos da análise económica, conforme se pode observar

pela Tabela 21, estes são muito incertos.


VAL 4.813.361 € -386.428 € -4.067.234 €

TIR 11% 4% -13%

Tempo de Recuperação 8 ano(s) N/A N/A


Considerando o cenário de adopção mais optimista, o projecto é rentável e apresenta um

VAL de 4.813.361 € ao fim dos 10 anos em análise. No entanto, para os cenários mediano e

pessimista o cenário é negativo. Mesmo o tempo de recuperação, que para o cenário mais

favorável é de oito anos, nos outros dois cenários não é aplicável, pois o investimento não chega a

ter retorno. Tais figuras levam a crer que o investimento é muito incerto, envolvendo um grande

factor de risco.


A presente secção apresentará o resultado da aplicação da ferramenta técnico-económica

quando considerados os parâmetros referentes à partilha da infraestrutura no cenário urbano.

68

6.4.2.1. CAPEX


apresentados na Tabela 11, tendo-se também incluído os custos dos direitos de passagem

apresentados na Tabela 14. A distribuição de custos capitalizáveis, por segmento, ao longo dos

anos foi a seguinte:



que novos clientes aderem ao serviço. A diferença face ao cenário anterior está apenas na

magnitude dos investimentos, cerca de 35% inferior. A Figura 48 apresenta o somatório dos

gastos dos 10 anos em cada um dos segmentos.


Analisando a figura conseguimos perceber que, à semelhança da implementação sem

partilha da infraestrutura, a maior parte dos custos acontece na baixada.


que, utilizando a partilha da infraestrutura os custos capitalizáveis diminuem, conforme seria de

esperar. Os equipamentos da central passam a ter uma expressão de 33% dos custos, enquanto

que os restantes são para a abertura de valas e para fornecimento de fibra óptica, que não se

considerou possível partilhar com outros operadores.

69




fibra.


No caso da baixada, conforme atesta a Figura 51, os seus custos encontram-se

maioritariamente repartidos entre a ONT e a infraestrutura para levar a fibra óptica até casa do

cliente.

70


A componente da infraestrutura tem um peso de cerca de 66% no custo total da baixada,

sendo os restantes 34% para a fibra óptica e para o equipamento activo de terminação da fibra

óptica em casa do cliente.

6.4.2.2. Resultados

Sintetizando os resultados graficamente, podemos verificar que, para as considerações

efectuadas, o balanço do investimento é francamente positivo.


Exceptuando o primeiro ano, onde os investimentos afectam o cash-flow, podemos ver

que, para as premissas assumidas, o investimento tem um retorno positivo ao longo dos 10 anos.

Condensando os resultados do estudo económico numa tabela, temos o seguinte resultado:

71


VAL 15.257.440 € 6.439.116 € -110.920 €

TIR 37% 26% 4%

Tempo de Recuperação 1 ano(s) 1 ano(s) N/A



apenas para os cenários de adopção optimista e mediano, apresentando uma Taxa Interna de

Rentabilidade que varia entre os 4 e os 37%, para os diferentes cenários de adopção de mercado.

Pode-se também constatar que o período de recuperação do investimento é de um ano para os

dois cenários mais favoráveis, sendo que o balanço do exercício comercial é, a partir de então,

positivo. Considerando-se uma taxa de juro anual de 5% obtemos um Valor Líquido Actual de

6.439.116 € para um cenário mediano de adopção do serviço, o que, de acordo com os

pressupostos considerados, indica que o negócio é perfeitamente lucrativo, mesmo para o cenário

de adopção mediano.


Analisando a magnitude total dos custos com e sem partilha de infraestrutura, podemos

verificar que, como seria de esperar, a soma dos custos capitalizáveis ao longo dos 10 anos é

inferior em cerca de 35% quando utilizando infraestruturas de terceiros.

6.5. Cenário: Suburbano

O cenário suburbano representa zonas de média densidade populacional, como a periferia

de uma cidade. As zonas suburbanas são áreas circunscritas às zonas centrais de um

determinado aglomerado urbano e são tipicamente constituídas por edifícios residenciais de

pequena dimensão e moradias unifamiliares. Neste tipo de cenário, o afastamento dos grandes

72

centros e o baixo trânsito reduz os custos e a facilidade para a obtenção de licenças de

construção. O cenário foi caracterizado pelas seguintes figuras:

Cenário Suburbano

Dimensão (km2) 7



Densidade populacional 483




Tabela 23 - Características geográficas - cenário suburbano

Relativamente às distâncias foram assumidos os seguintes valores:

Segmento Distância

Baixada 50 m



Tabela 24 – Distâncias por segmento - cenário suburbano


6.5.1.1. CAPEX

Para a elaboração do CAPEX, à semelhança dos cenários anteriores. foram novamente

contabilizados todos os custos apresentados na Tabela 11 de acordo com as estimativas de

mercado consideradas. Assim sendo, para cada um dos cenários, foram contabilizados os custos

totais ao longo dos anos. Apresentando graficamente os mesmos custos, temos a seguinte

distribuição de despesas, por segmento, ao longo dos anos:


73

À semelhança dos outros cenários, os custos capitalizáveis estão espaçados no tempo e

vão aparecendo à medida que os clientes aumentam e os equipamentos já não dão resposta à

demanda. De notar que, face às menores distâncias envolvidas e ao menor número de potenciais

assinantes, os volumes de investimento são muito inferiores aos cenários denso urbano e urbano.

A Figura 55 apresenta o somatório dos gastos dos 10 anos em cada um dos segmentos.

Tal como nos outros dois cenários, a maior parte do investimento está concentrada na baixada,

que perfaz cerca de 73% dos custos.



que a maior parte dos custos da rede primária deve-se à construção de novas infraestruturas e ao

fornecimento e passagem da fibra óptica. O bastidor e OLT na central constituem apenas cerca de

24% do CAPEX da rede primária.



seguinte:

74


A Figura 58 ilustra a distribuição de custos na baixada:


Na baixada, o segmento mais dispendioso da implementação, a maior parte dos custos

devem-se à instalação das condutas. Isto acontece porque neste tipo de geografia as casas

encontram-se mais dispersas, pelo que a puxada desde o ponto de distribuição até casa do cliente

assume a maior parte dos custos na implementação da rede. Esta problemática leva os

operadores a debruçarem-se sobre o custo de casa servida vs custo de casa passada, estudando

os ganhos de apenas fazer a ligação concreta ao cliente quando o mesmo efectivamente

subscreve o serviço.

6.5.1.2. Resultados

Sintetizando os resultados graficamente temos o seguinte cenário:

75


Analisando os resultados, Figura 59 podemos ver que, para as premissas assumidas, o

investimento tem um retorno positivo ao longo dos 10 anos em análise. Para tal, os menores

custos da componente civil têm uma importante influência. Em relação aos resultados concretos

da análise económica, foram obtidas as seguintes figuras:


VAL 224.515 € 72.570 € -36.221 €

TIR 22% 14% -7%



O investimento na rede é exequível apresentando um valor actual líquido de72.570 € para

o cenário mediano. Para o cenário mais pessimista o resultado é negativo e o investimento não

seria rentável. A TIR varia entre os -7% para o cenário mais pessimista, e entre os 22% para o

mais optimista, sendo o tempo de recuperação do investimento de dois anos para os dois cenários

mais favoráveis.


Para avaliar o impacto económico que poderia ter a partilha da infraestrutura na

implementação da rede, utilizou-se a ferramenta técnico-económica desenvolvida, considerando

os parâmetros referentes à partilha da infraestrutura no cenário suburbano.

6.5.2.1. CAPEX


Tabela 11, tendo-se também incluído os custos dos direitos de passagem apresentados na Tabela

14.

76

A distribuição de custos capitalizáveis, por segmento, ao longo dos anos foi a seguinte:



que novos clientes aderem ao serviço. A Figura 61 apresenta o somatório dos gastos dos 10 anos

em cada um dos segmentos.


Analisando a figura conseguimos perceber que, à semelhança da implementação sem

partilha da infraestrutura, a maior parte dos custos acontece na baixada. Analisando também os

custos totais da central e da rede primária (Figura 62), podemos verificar que, utilizando a partilha

da infraestrutura os custos capitalizáveis diminuem. Os equipamentos da central representam

agora 37% dos custos, enquanto que os restantes são para a abertura de valas e passagem da

fibra que, por impossibilidade, não foi possível partilhar com outros operadores.

77




fibra.


No caso da baixada, conforme atesta a Figura 64, a maior parte dos custos continua na

infraestrutura de ligação da rede de distribuição até casa do cliente. Tal como no caso onde não

existe a partilha da infraestrutura, o aumento da distância da baixada faz com que a componente

da infraestrutura tenha um peso maior que as restantes.

78


6.5.2.2. Resultados

Fazendo graficamente um balanço dos valores obtidos, podemos verificar que, para as

considerações efectuadas, o balanço do investimento é positivo para qualquer um dos cenários de

adopção dos clientes.



VAL 320.401 € 137.024 € 2.665 €

TIR 41% 28% 6%



De acordo com as figuras presentes na Tabela 26, podemos observar que o Valor Actual

Líquido é positivo para qualquer um dos cenários, o que torna o investimento viável. A TIR situa-se

79

entre os 6 e os 41%, considerando um juro anual de 5%, o que confirma a viabilidade do

investimento.


Comparando os custos, utilizando a infraestrutura de terceiros para a implementação de

parte da rede, podemos verificar que se conseguiram optimizações de cerca de 20%. No caso do

cenário suburbano esta optimização de apenas 20% deve-se ao facto das premissas assumidas

sobre a percentagem que seria possível aproveitar serem inferiores às consideradas para os

outros 2 cenários.

6.6. Cenário: Rural

As zonas rurais são regiões com uma baixa densidade populacional, também

caracterizadas pela escassez de serviços e elevada dispersão geográfica. São constituídas

maioritariamente por edifícios residenciais unifamiliares, que se encontram bastante dispersos.

Nestas zonas a infraestrutura de telecomunicações é antiquada ou inexistente, as implementações

têm de ser feitas de raiz. Tal como no cenário suburbano, a distância aos centros urbanos permite

que seja mais fácil a obtenção de licenças de construção ou de interdição da via pública. Neste

tipo de cenários, devido à baixa utilização do subsolo, é também possível utilizar formas de

construção economicamente mais viáveis como os micro ductos por exemplo.

Para o cenário rural, foram consideradas as seguintes características geográficas:

80

Cenário Rural

Dimensão (km2) 21



Densidade populacional 168




Tabela 27 - Características geográficas - cenário denso urbano

Foram consideradas as seguintes distâncias para os vários segmentos da rede:

Segmento Distância

Baixada 120 m



Tabela 28 – Distâncias por segmento - cenário denso urbano


6.6.1.1. CAPEX


apresentados na Tabela 11 de acordo com as estimativas de mercado consideradas. Assim

sendo, para cada um dos cenários apresentados, foram contabilizados os custos totais ao longo

dos anos. Apresentando graficamente os mesmos custos, temos a seguinte distribuição de custos,

por segmento, ao longo dos anos:


81



que a maior parte dos custos da rede primária é devida à construção de novas infraestruturas e ao

fornecimento e passagem da fibra óptica. O bastidor e OLT na central constituem apenas cerca de

17% do CAPEX da rede primária.



seguinte:


82

A Figura 71 ilustra a distribuição de custos na baixada:


Neste cenário, as condutas têm um peso ainda maior, subindo para cerca de 75% dos

custos totais, que por sua vez pesam cerca de 80% do total da implementação. Isto deve-se ao

facto de num cenário rural, para além da baixa densidade habitacional, a distância entre as casas

ser muito grande.

6.6.1.2. Resultados

Agregando os resultados graficamente temos o seguinte cenário:


Analisando os resultados da Figura 72 podemos ver que, para as premissas assumidas, o

investimento tem um retorno negativo ao longo dos 10 anos em análise. Em relação aos

resultados da análise económica, conforme se esperava, pela elevada dispersão das habitações e

do peso das infraestruturas nos custos, eles não são favoráveis.

83


VAL -28.698 € -86.384 € -122.218 €

TIR 3% -3% -20%

Tempo de Recuperação N/A N/A N/A


O investimento na rede não é rentável apresentando um valor actual líquido de -86.384 €

para um cenário de adopção mediano. Para os outros dois cenários possíveis, os valores do VAL

também são negativos, confirmando que, independentemente do sucesso na adopção de um

serviço destes, os elevados custos de implementação dificultam a sua rentabilidade.


A presente secção apresentará o resultado da aplicação da ferramenta técnico-económica

quando considerados os parâmetros referentes à partilha da infraestrutura no cenário rural

6.6.2.1. CAPEX


Tabela 11, tendo-se também incluído os custos dos direitos de passagem apresentados na Tabela

14. A distribuição de custos capitalizáveis, por segmento, ao longo dos anos foi a seguinte:



que novos clientes aderem ao serviço.

A Figura 74 apresenta o somatório dos gastos dos 10 anos em cada um dos segmentos.

84


Analisando a figura, constatamos que, mesmo partilhando algumas infraestruturas, a

maior parte dos custos acontece na baixada.


que as condutas e o fornecimento e instalação da fibra óptica têm uma percentagem significativa

nesta componente, com cerca de 69%. Os equipamentos da central têm um peso total no

segmento de 31%.




fibra.

85


No caso da baixada, conforme atesta a Figura 77, a maior parte dos custos continua na

infraestrutura de ligação da rede de distribuição até casa do cliente. Tal como no caso onde não

existe a partilha da infraestrutura, o aumento da distância da baixada faz com que a componente

da infraestrutura tenha um peso maior que as restantes componentes.


6.6.2.2. Resultados

Analisando graficamente os resultados – ver Figura 78 - podemos verificar que, para as

considerações efectuadas, o balanço do investimento é positivo.

86


De acordo com a figura apresentadas na Tabela 30 verifica-se também que o investimento

estima-se como bem sucedido para os cenários optimista e mediano, apresentando valores

actuais líquidos positivos. No caso do cenário pessimista, a fraca e tardia adopção mostraram-se

insuficientes para cobrir os encargos financeiros.


VAL 157.402 € 37.275 € -49.342 €

TIR 17% 10% -11%




Analisando a Figura 79 verificamos que existe uma redução de custos aquando da

utilização de infraestruturas partilhadas por outras redes no cenário rural. Conseguimos também

87

verificar que essa redução é mais significativa na componente da rede onde se verificam a maior

parte dos custos: a baixada. Para o cenário mediano registou-se que a diferença da magnitude

dos investimentos acumulados ao longo do período em análise é de 28%.

6.7. Análise de sensibilidade

Um projecto de análise económica, realizado previamente ao investimento, conta com um

conjunto de parâmetros de entrada que são estimados. Estes parâmetros vão influenciar o

comportamento do projecto e respectivos resultados económicos. A análise de sensibilidade

pretende verificar qual o impacto da variação dos parâmetros de entrada nos resultados

económicos. Considerando o caso de estudo apresentando foi efectuada uma análise de

sensibilidade para uma topologia suburbana. Assim, foram definidos alguns parâmetros

importantes e registou-se a variação do VAL em função desta variação de ±10%. A Figura 80

apresenta graficamente a variação do valor do VAL em função de alguns parâmetros de entrada.


Por observação da mesma, podemos verificar que:

O item que mais pode potenciar o aumento do VAL é a percentagem de reutilização das

condutas da baixada (drop)

A partilha das condutas das redes primária e secundária tem um peso inferior quando

comparado com a partilha do último segmento da rede

A distância desde a rede secundária ao cliente (baixada) também influencia o VAL, em

igual magnitude que o número de potenciais assinantes

As distâncias dos segmentos de rede, à semelhança do que acontece com a percentagem

de partilha considerada, não têm um peso tão significativo para o aumento do VAL como a

distância da baixada

-20000 -15000 -10000 -5000 0 5000 10000 15000 20000

Número de potenciais assinantes

Distância rede primária

Distância rede secundária

Distância drop

% Partilha condutas (rede primária)

% Partilha condutas (rede secundária)

% Partilha condutas (drop)

Chart Title

-10%

10%

88

6.8. Conclusões

Pela análise dos indicadores acima pudemos confirmar que grande parte dos custos de

implementação das redes de acesso encontra-se na componente da infraestrutura. Verificou-se

também que se pode aumentar a viabilidade da implementação das redes mencionadas

considerando a utilização de recursos partilhados.

Comprovou-se ainda que, independentemente do cenário em análise, a baixada constitui

sempre a maior fonte de custos acumulados do cliente, e que é o ponto onde o operador mais

pode optimizar os custos.

À excepção dos cenários denso urbano e suburbano - onde a elevada densidade

populacional ou os menores custos de implementação podem justificar o investimento, o custo da

componente civil para a criação de novas infraestruturas dificulta a viabilidade económica de

qualquer novo operador que se queira estabelecer. Os elevados custos fixos à cabeça na

implementação da rede, e os primeiros anos sem um número de clientes que ajude a consolidar

os custos afundados, dificultam a sustentabilidade da implementação e reduzem o número de

potenciais operadores interessados em fornecer um serviço.

No cenário rural onde a dispersão habitacional é maior, a implementação de uma solução

destas torna-se especialmente difícil, mesmo tendo-se considerado uma solução mais económica

para a componente das infraestruturas. A elevada dispersão entre as habitações e o baixo número

de potenciais clientes tornam a possível implementação de uma rede deste tipo pouco atractiva. O

caminho para disponibilizar uma ligação de banda larga poderia eventualmente passar por uma

subsidiação ou pela utilização de outro tipo de rede de acesso com alto débito que mais facilmente

ultrapasse a dispersão geográfica como – o LTE.

Analisando o custo por casa servida para cada um dos cenários confirmamos que a

partilha de infraestrutura ajuda o operador a minimizar os custos, independentemente do cenário

considerado.

89

Figura 81 - Custo por casa servida nos diversos cenários

Com a observação da Figura 81 verificou-se também que o cenário denso urbano é o que

apresenta menor custo por casa passada. A curta distância entre habitações compensa, assim, os

elevados custos da obra civil. Apurou-se também que o cenário suburbano tem, para o operador,

um custo por casa passada inferior ao cenário urbano. Apesar da distância entre habitações ser

maior, as diferenças no preço de construção revelaram-se determinantes para este resultado.

90

7. Considerações finais

Seguem-se a conclusão do trabalho efectuado, e algumas propostas de trabalho futuro.

7.1. Súmula

Esta dissertação analisou a problemática da implementação das redes de nova

geração e as implicações que a partilha da infraestrutura poderá ter na viabilidade

económica das mesmas. O trabalho foi realizado mediante a combinação de uma

metodologia qualitativa e de análise técnico-económica para uma base geográfica.

Foram também abordadas as diversas tecnologias que constituem actualmente as

redes de acesso e apresentadas as vantagens e desvantagens de cada uma delas. Deu-

se um especial destaque às soluções baseadas em fibra óptica, às suas possíveis

arquitecturas de rede, e constatou-se que estas permitem um maior débito e um maior

alcance que as redes baseadas em cobre.

Foram expostos os desafios que as redes de telecomunicações enfrentam e

explicada a importância da regulação no mercado da partilha da infraestrutura.

Abordaram-se as várias formas e modelos possíveis de partilha, descrevendo-se algumas

redes onde tal poderia ser feito e os factores decisivos para o mercado funcionar.

Como resultado da presente dissertação foi implementada uma ferramenta de

estudo técnico-económico onde foi possível estudar os custos de implementação de uma

rede mediante a escolha de alguns parâmetros. Tipificaram-se quatro cenários que

serviram como parâmetros de entrada que permitiram perceber a problemática das redes

de acesso em diferentes contextos com e sem infraestruturas partilhadas. Com a análise

das várias implementações da rede confirmou-se que grande parte dos custos das

implementações de rede se deve à componente da infraestrutura, nomeadamente com os

custos de construção civil. Percebeu-se também que estes custos são maiores quanto

mais dispersas estiverem as casas, e que a baixada (drop) é o segmento da rede que

requer mais investimento por parte do operador.

A utilização de infraestruturas partilhadas com outras redes que não as de

telecomunicações, com especial destaque para as utilities, poderá aumentar muito a

reutilização nos diversos segmentos da rede, reduzindo drasticamente os custos de

implementação. O caminho para a redução de custos poderá passar por uma integração

das redes de telecomunicações com as redes de serviço público. Esta junção de sinergias

poderá, assim, massificar o acesso à rede, reduzindo o mais possível a fractura digital.

O desenvolvimento das RNG pode servir como oportunidade para renovar o actual

modelo de telecomunicações para uma maior consolidação e integração. Esta

91

oportunidade poderá também abrir caminho a uma maior concorrência, no sector fixo ou

móvel, cujo alcance dependerá das condições geográficas de cada mercado. Contudo,

têm que ser feitas diligências no sentido de facilitar o acesso generalizado a este tipo de

redes. Poder-se-ia chegar ao caso dos edifícios novos ou reabilitados (prática cada vez

mais comum) serem forçados a terem uma ligação a uma rede de acesso que, de alguma

forma, aproveitasse as outras redes existentes. Para que as RNG sejam um modelo

aberto e sustentável é necessária a realização de um debate profundo, esquecendo as

limitações impostas pelo actual sistema, com o envolvimento ao mais alto nível dos

organismos europeus, dos estados e das empresas.

7.2. Trabalho futuro

Os tópicos abordados na presente dissertação estão em aberto pelo que poderá ser feita

mais investigação neste âmbito. Para complementar e melhorar o trabalho realizado poderão

analisar-se as seguintes questões:

Qual a variação da adesão a um serviço em função do poder de compra e / ou da

zona geográfica?

Quais seriam as implicações no enquadramento regulamentar que facilitariam o

acesso generalizado às redes de nova geração?

Que alterações podem ser propostas à Lei das Comunicações Electrónicas (Lei

51/2011 de 13 de Setembro) que regulamenta alguns aspectos essenciais das redes de

acesso de telecomunicações de forma a contemplar as demais redes?

Que alterações seriam necessárias introduzir no regime de construção, acesso e

instalação de redes e infra-estruturas de comunicações electrónicas (Decreto-Lei n.º

123/2009, de 21 de Maio) rectificado pela Declaração n.º 43/2009 e objecto de posterior

alteração (D. L. n.º 258/2009) de forma a contemplar as redes de acesso?

Qual a relação custo/benefício associada a estes novos enquadramentos

regulamentares?

93

8. Bibliografia

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10. DUARTE, A. Manuel de Oliveira, Coelho, S., Carrilho, D. C., Madureira, R. C., Silva, J. M., & Félix, H.

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11. DUARTE, A. Manuel de Oliveira, & Coelho, Sara, “Fibra Óptica na Rede de Acesso: Tecnologias e

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Estruturas Fundamentais das Redes de Telecomunicações”, Notas de estudo, Universidade de Aveiro,

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António José Couto Infraestruturas de Utilidade Pública ...Universidade de Aveiro 2012...

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