CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO

Telecomunicação significa comunicação à distância. Portanto, qualquer sistema em

que se estabeleça um processo de comunicação entre um transmissor e um ou mais

receptores pode ser denominado de sistema de telecomunicações.

Os sistemas de telecomunicações estão presentes em várias ações do nosso

cotidiano. Por exemplo, quando mantemos uma conversa telefônica, quando assistimos

a um filme na televisão, quando ouvimos uma música no rádio, quando enviamos um e-

mail para alguém ou quando tiramos um extrato em um terminal de automação bancária

estamos utilizando um sistema de telecomunicações.

Em um momento em que a informação é tida como o bem mais precioso da

humanidade, as telecomunicações adquirem um papel fundamental nos mais diversos

aspectos: sociais, econômicos e políticos.

As telecomunicações modernas (que não incluem comunicação por meio de sinais

visuais) tiveram início em 1844 com a primeira transmissão telegráfica. Até o final da

década de sessenta, embora a evolução ocorrida tenha sido muito grande, a ideia de

telecomunicações se resumia a falar ao telefone, assistir a um programa de TV ou ouvir

um programa no rádio. A partir de 1970, o processo evolutivo passou a ser bem mais

rápido e hoje as telecomunicações vão muito além da telefonia. Por exemplo, hoje se

pode acessar qualquer tipo de informação, por meio da Internet, utilizando um

computador pessoal ou mesmo um telefone celular. As chamadas telefônicas podem

conter sinal de vídeo, permitindo que se visualize a pessoa com quem se está

conversando. As transmissões de TV estão migrando para sistemas digitais em alta

definição. O mundo ficou ao alcance de um clique no computador e as limitações de

distância deixaram de existir para uma série de coisas. O processo de evolução continua

ocorrendo com taxas estratosféricas. Em breve será possível assistir a uma aula dada por

um professor distante milhares de quilômetros, assistindo à sua imagem holográfica

tridimensional. A referência [1] apresenta, em seu Capítulo 1, uma discussão

interessante sobre a revolução que tem ocorrido nas telecomunicações.

Para acompanhar esta revolução, as redes de telecomunicações evoluíram

significativamente e terão de continuar a evoluir, de modo a acomodar as novas

aplicações e o grande volume de tráfego decorrente das mesmas. As redes que antes

eram dedicadas a um determinado tipo de serviço, como as redes telefônicas e as redes

de distribuição de sinais de TV, agora passam a ser multiserviços e multimídias. No

futuro, o que se espera é que o serviço seja completamente independente da rede e do

prestador de serviço de telecomunicações, conceito que denominamos de Ambient

Networks.

Basicamente, telecomunicações envolvem a transmissão de informação de um

ponto a outro por meio de uma sucessão de processos, tais como: [2]

a) A geração da mensagem: voz, música, imagem, vídeo, dados de computador.

b) A descrição da mensagem, com boa precisão, por um conjunto de símbolos,

por exemplo, elétricos.

c) A codificação desses símbolos em uma forma adequada ao meio de

transmissão de interesse.

d) A transmissão dos símbolos codificados para o destino desejado.

e) A decodificação e reprodução dos símbolos originais.

f) A recriação da mensagem original, com um grau de degradação na

qualidade, devido às imperfeições do sistema, limitado a um valor definido.

As telecomunicações podem envolver usuários humanos ou podem ser feitas

diretamente entre computadores ou outras máquinas. Assim, uma conversa telefônica é

um exemplo de telecomunicações, mas a transmissão de informações de sensores

meteorológicos para um computador também é um exemplo de telecomunicações, uma

vez que envolve troca de informações. De fato, há uma tendência detectada de que no

futuro a Internet (à qual todos estamos acostumados) vá se transformar em uma rede

para interconexão de coisas, mais do que de pessoas.

Qualquer que seja o sistema de telecomunicações, ele envolve basicamente três

elementos: o transmissor, o canal e o receptor. A Figura 1.1 ilustra os elementos básicos

de um sistema de telecomunicações. [2]

Fonte da

informaçãoTransmissor

Canal

ReceptorUsuário da

informação

mensagem

Sinal

transmitido

Sinal

recebido

Mensagem

estimada

Fonte da

informaçãoTransmissor

Canal

ReceptorUsuário da

informação

mensagem

Sinal

transmitido

Sinal

recebido

Mensagem

estimada

Figura 1.1. - Elementos básicos de um sistema de telecomunicações.

Como veremos no Capítulo 2, o canal de comunicação é sujeito a diversos tipos de

imperfeições, tais como: atenuação, distorção e adição de ruído. Logo, o sinal na

entrada do receptor sempre difere do sinal transmitido e a mensagem na saída do

receptor é uma versão estimada da mensagem original.

Em um sistema mais complexo, as fontes de informação e os destinos da

informação estão interligados por meio de uma rede de telecomunicações. Uma rede de

telecomunicações consiste de vários nós inteligentes interconectados segundo alguma

topologia física. A cada nó podem estar conectadas uma ou mais fontes de informação.

O objetivo principal destes nós, embora haja muitos outros, como será visto

posteriormente, é encaminhar a mensagem da origem para o destino. A Figura 1.2

ilustra a idéia de uma rede de telecomunicações. [2]

Nó da

rede

Fonte de

informação

Rede

Nó da

rede

Fonte de

informação

Rede

Figura 1.2. – Ideia básica de uma rede de telecomunicações.

Vale ressaltar que nas redes de telecomunicações, na maioria dos casos, a

comunicação entre a fonte da informação e o nó da rede, entre os nós da rede, e entre o

nó da rede e o destino da informação, envolve os três elementos básicos ilustrados na

Figura 1.1 (transmissor, canal e receptor).

Dois exemplos de redes de telecomunicações são: a rede telefônica e a Internet. É

comum a denominação da rede em função do tipo de serviço para o qual ela foi

originalmente concebida, dando origem às denominações de rede telefônica, redes de

comunicação de dados e redes de computadores. No entanto, em um ambiente de redes

multimídia e multiserviços, esta divisão não faz mais sentido (por exemplo, hoje você

pode estabelecer qualquer tipo de comunicação – de voz, de vídeo ou de dados –

utilizando o seu computador conectado à Internet). Assim, neste texto, todas as redes

que permitam transmissão de informação para um ponto distante serão denominadas de

redes de telecomunicações. Ao longo do texto será feita distinção entre tecnologias

diferentes de redes apenas quando for estritamente necessário. Caso contrário, todas as

vezes que houver referência a redes de telecomunicações, isto significará qualquer rede

que seja capaz de transportar informação de um ponto a outro.

Os termos redes de telecomunicações e sistemas de telecomunicações podem ser

utilizados de forma intercambiável. Assim, serão utilizados ambos os termos nesse

texto. Por razões históricas, há situações em que é mais comum utilizar o termo

sistemas de telecomunicações, há outras em que é mais comum utilizar o termo redes de

telecomunicações e há outras em que ambos os termos aparecem na literatura.

Procuraremos, sempre que possível, respeitar a denominação histórica. Quando

estivermos nos referindo a uma situação genérica, utilizaremos redes e sistemas de

forma intercambiável, para que você possa se acostumar com ambos os termos.

Da mesma forma, os termos telecomunicações e comunicações são utilizados na

literatura de forma intercambiável. Mais uma vez, ao longo deste texto, adotaremos

ambos os termos com o mesmo significado, procurando respeitar a denominação mais

comum que aparece na literatura em cada caso.

1.1. Prefixos Utilizados em Medidas em Telecomunicações

Em telecomunicações é comum a utilização de números muito grandes, como a

freqüência de 5.000.000.000 Hertz de um sinal de um sistema de comunicação por

satélite, ou muito pequenos, como 0,0000001 Watts da potência de sinal recebido em

um dado receptor.

Para facilitar a representação desses números, utilizam-se prefixos padronizados

internacionalmente. A Tabela 1.1 resume os principais prefixos utilizados, suas

abreviações e seus significados, uma vez que o restante do texto deste capítulo utilizará

vários desses prefixos.

Tabela 1.1 – Prefixos de medidas usualmente utilizados em telecomunicações.

Prefixo Abreviação Significado

Kilo k 103 = 1.000

Mega M 106 = 1.000.000

Giga G 109 = 1.000.000.000

Tera T 1012

= 1.000.000.000.000

Peta P 1015

= 1.000.000.000.000.000

Mili m 10-3

= 0,001

Micro 10-6

= 0,000001

Nano n 10-9

= 0,000000001

Pico p 10-12

= 0,000000000001

Por exemplo, com o uso do prefixo adequado, a freqüência de 5.000.000.000 é

escrita como 5 GHertz.

1.2. Evolução das Telecomunicações – Do Telegrama ao IPTV

“Será possível para um homem de negócios em Nova Iorque ditar instruções que

serão impressas instantaneamente em seu escritório em Londres ou em outro lugar

qualquer. Ele poderá fazer uma chamada de sua mesa e falar com qualquer usuário de

telefone no mundo... Um dispositivo barato, não maior do que um relógio, permitirá ao

seu portador ouvir, em qualquer lugar, na terra ou no mar, músicas, sons, discursos de

líderes políticos, palestras de eminentes cientistas ou um sermão de um clérigo, que

foram feitos em algum lugar distante. Da mesma forma, qualquer foto, figura, desenho,

gravura ou imagem poderá ser transferida de um local para outro”. Esta frase poderia

ser utilizada, mudando o tempo dos verbos para o presente, para descrever uma visão de

algumas possibilidades oferecidas pela Internet. No entanto, ela foi escrita por Nicola

Tesla em 1908. Sua colocação aqui é no sentido de ilustrar o quanto as pessoas desejam,

desde o início, serviços de telecomunicações que permitam qualquer tipo de

comunicação, sem barreiras de tempo e de espaço. [3]

O serviço telegráfico foi o primeiro serviço de telecomunicações a permitir a

transmissão de informação de forma instantânea a longas distâncias. Do ponto de vista

social e cultural, a rapidez com que este serviço se espalhou em todo o mundo mostrou

a importância das telecomunicações para as pessoas. Desde então, a história das

telecomunicações evoluiu significativamente, sempre mantendo duas tendências: os

engenheiros sempre trabalhando para tornar as comunicações mais rápidas, confiáveis e

acessíveis; e as redes de telecomunicações se tornando cada vez mais necessárias e

vitais para a sociedade.

É interessante destacar que a rede telegráfica era, de fato, uma rede digital1, com o

código Morse, utilizado nessa rede, consistindo de um código de comprimento variável

no qual as letras do alfabeto (e outros símbolos) eram representadas por ponto, traço e

espaços. As letras mais frequentes eram representadas por sequências menores e as

letras menos frequentes por sequências maiores, de modo que o tempo médio para se

transmitir um determinado texto fosse minimizado.

Por volta de 1850, o telégrafo já havia se espalhado pela Europa, América do Norte

e Oriente Médio. O desafio então era conectar os continentes por meio de cabos

submarinos. Em 1851, a Inglaterra já estava conectada à Europa continental por meio de

um cabo entre Dover, na Inglaterra, e Calais, na França. Após duas tentativas

fracassadas, em agosto de 1857 e na primavera de 1858, no verão de 1858, um cabo

conectando os Estados Unidos à Inglaterra funcionou por cerca de um mês antes de

falhar devido às altas tensões utilizadas nos equipamentos de sinalização. A guerra civil

americana atrasou o projeto de novas tentativas, mas em 1866 a Companhia Telegráfica

Anglo-Americana finalmente tinha dois cabos em operação.[4]

No Brasil, a primeira linha telegráfica foi instalada no ano de 1852. Em 1855,

durante a administração do Barão de Capanema como diretor geral dos Telégrafos

Brasileiros, 20.000 km de linhas telegráficas foram construídas. A primeira linha de

longa distância, conectando o Rio de Janeiro a Porto Alegre, via Curitiba, foi ativada em

1856. O primeiro cabo submarino, conectando as cidades do Rio de Janeiro, Salvador,

Recife e Belém, foi inaugurado por D. Pedro II em 1874. Em 1875, a primeira conexão

telegráfica internacional foi estabelecida com Portugal. [5]

O serviço de telefonia surgiu em 1876 com a invenção do telefone. Novamente, o

novo serviço foi rapidamente aceito pela população e, em 1880, a Bell Company já

tinha 100.000 usuários. A operação do serviço, que no início era totalmente manual, por

meio de telefonistas, começou a se tornar automática com a instalação da primeira

central de discagem automática em 1892. A limitação do serviço telefônico naquela

época era a transmissão a longas distâncias, uma vez que as características elétricas dos

cabos utilizados limitavam o alcance máximo a algo em torno de 160 quilômetros. Em

1900, George Campbell, da AT&T, e Michael Pupin, da Universidade de Colúmbia,

1 A definição de sinais analógicos e digitais será feita no Capítulo 2.

patentearam um método para carregar indutivamente a linha que permitia a transmissão

do sinal telefônico a maiores distâncias. Em 1911, já havia uma linha operando entre

Nova Iorque e Denver, a uma distância de 4.300 km.[4]

A técnica de Pupin permitiu o crescimento das distâncias, mas também estabeleceu

um novo limite. Só com o desenvolvimento dos amplificadores eletrônicos é que houve

a possibilidade de se aumentar as distâncias, utilizando repetidores intermediários para

amplificar o sinal. O desenvolvimento da válvula eletrônica, realizado por Ambrose

Fleming e Lee Forest, no início do século XX, permitiu o desenvolvimento dos

amplificadores eletrônicos. Em 1915, estes amplificadores já haviam adquirido

confiabilidade suficiente para sua utilização nas redes telefônicas e, em 1915, a AT&T

já tinha uma linha telefônica transcontinental operando entre Nova Iorque e São

Francisco. Só em 1956 entrou em operação o primeiro cabo telefônico transatlântico,

operado pela Bell System e British Post Office, que era capaz de transmitir 36 canais de

voz. Este cabo esteve em operação até 1979.[4]

A história da telefonia no Brasil começou muito cedo. Quando tomou contato com a

invenção de Graham Bell, D. Pedro II se tornou um entusiasta da invenção e ofereceu

ajuda financeira ao inventor com a condição de que o Brasil fosse um dos primeiros

países a se utilizarem da invenção. Assim, menos de um ano depois do telefone ter sido

inventado, a primeira linha telefônica foi instalada no Brasil, interconectando o palácio

de São Cristóvão e uma fazenda da família imperial. [5]

Em 15 de novembro de 1879, foi criada a Companhia Telefônica do Brasil. Em

1881, foi instalada uma central telefônica (manual) no Rio de Janeiro, uma das

primeiras do mundo. Em abril de 1885, o Brasil tinha sete centrais telefônicas manuais

em operação, com 3.335 assinantes. Para efeito de comparação, no mesmo ano os

Estados Unidos tinham 137.570 assinantes, a Alemanha tinha 14.372, a Itália 4.346 e a

França 7.175. [5]

O desenvolvimento da eletrônica no início do século XX permitiu outro avanço dos

serviços de telecomunicações, a transmissão de rádio em meio sem fio, cuja

possibilidade já havia sido matematicamente provada por Maxwell em 1864. Coube a

Heinrich Hertz comprovar a teoria de Maxwell. Os trabalhos de desenvolvimento das

comunicações via rádio se intensificaram, e em 1901 Marconi conseguia a primeira

transmissão de rádio transatlântica. [4]

O pioneirismo de Marconi é, no entanto, controverso, uma vez que, no Brasil,

Roberto Landell de Moura (Padre Landell) fez transmissões experimentais de telegrafia

sem fio anos antes de Marconi. Em 1892, ele construiu o primeiro transmissor sem fio

para envio de mensagens e, em 1894, ele fez a primeira transmissão sem fio entre dois

pontos distantes oito quilômetros na cidade de São Paulo. [5]

No início do século XX, até por volta de 1920, as comunicações via rádio eram

basicamente utilizadas para transmissão sem fio de sinais telegráficos, quando então

começaram a surgir os serviços das emissoras de rádio. Em dois de novembro de 1920,

surgia a primeira estação de rádio comercial, a KDKA. Em 1923, já havia mais de 500

estações de rádio operando e, em 1929, já havia mais de quatro milhões de receptores de

rádio nos EUA. Em 1933, Edwin Armstrong inventou a modulação em frequência, que

ofereceu a possibilidade de radiodifusão com melhor qualidade. Até hoje, no Brasil e

em boa parte do mundo, as rádios operam com modulação em amplitude e modulação

em frequência, embora já haja um movimento de digitalização também neste tipo de

serviço. [2][4]

O primeiro sistema de televisão totalmente eletrônico foi demonstrado por Philo T.

Farnsworth, em 1928, e por Vladimir K. Zworykin, em 1929. Em 1939, a BBC (British

Broadcasting Corporation) difundia sinal de TV de forma comercial. [2]

A Segunda Guerra Mundial trouxe outro avanço no campo das comunicações: o

radar. As tecnologias de dispositivos eletrônicos utilizados nos radares permitiram

avanços importantes na transmissão de TV, rádio FM, comunicações via rádio em VHF

e em microondas, além de permitir o surgimento dos fornos de microondas que tanto

nos ajudam no dia a dia. [4]

Em 1948, tivemos dois acontecimentos muito importantes para as

telecomunicações: a invenção do transistor (Shockley, Bardeen e Brattain), componente

que revolucionou a eletrônica e permitiu o início do processo de miniaturização dos

dispositivos eletrônicos, e o trabalho teórico de Claude Shannon, que estabeleceu as

bases matemáticas para as comunicações modernas.

O avanço seguinte nos sistemas de telecomunicações surgiu com as comunicações

via satélite. O primeiro satélite artificial foi colocado em órbita pela Rússia em outubro

de 1957 e era denominado de Sputinik. O primeiro satélite de comunicações, o Echo I,

foi lançado em 1960, mas apresentava grandes limitações por se tratar de um dispositivo

passivo – apenas refletia os sinais transmitidos da Terra. Em 1962, foi lançado o

primeiro satélite ativo para comunicações, o Telstar I, que captava o sinal proveniente

da Terra, transladava em frequência e o retransmitia de volta à Terra. Em 1964, surgia a

organização intergovernamental Intelsat, formada por um grupo de países com o

propósito de estabelecer um sistema de comunicação global por satélite. A primeira

decisão técnica importante da Intelsat foi passar a utilizar satélites geoestacionários, ao

invés de satélites de baixa ou média órbita. Em 1965, a organização lançou o satélite

INTELSAT I (Early Bird), que provia 240 circuitos telefônicos entre os EUA e a

Europa, logo seguido pelos satélites da série INTELSAT II e III, os dessa última série já

com capacidade para 6.000 circuitos de voz. O primeiro satélite da série INTELSAT IV

foi lançado em 25 de janeiro de 1970, com capacidade para 6.000 circuitos de voz.

Desde então, várias outras gerações de satélites foram lançados. [4]

Em 1974, a Embratel implantou a primeira estação terrena de comunicações por

satélite, destinada ao tráfego internacional, no município de Tanguá, e iniciou a

implantação do Sistema Brasileiro de Telecomunicações via Satélite. No entanto, o

primeiro satélite brasileiro só foi lançado em 1985, o Brasilsat A1. [5][6]

Durante o período de 1943 a 1946, o primeiro computador digital eletrônico,

chamado ENIAC, foi construído na Universidade da Pensilvânia, sob a direção técnica

de J. Presper Eckert Jr. e John W. Mauchly. Contudo, as contribuições teóricas de John

von Neumann’s devem também ser destacadas para o sucesso da criação do

computador.

No final da década de 50 e início da década de 60, surgiram as primeiras tentativas

de se estabelecer redes de computadores. A primeira grande rede de computadores

comercial, utilizada para criar um sistema de reserva para a companhia aérea American

Airlines, foi estabelecida pela IBM em 1964. Neste sistema, terminais se comunicavam

com um computador central por meio de canais telefônicos normais, com a utilização de

modems. Ou seja, as redes de computadores nasceram utilizando a tecnologia de

comutação de circuitos2.

A grande virada conceitual nas comunicações de dados ocorreu com a publicação da

tese de doutorado de Leonard Kleinrock, no Massachusetts Institute of Technology, em

1962, intitulada “Information Flow in Large Communication Nets”. O trabalho de

2 A tecnologia de comutação de circuitos será definida no Capítulo 2.

Kleinrock aplicou a Teoria de Filas para redes do tipo store-and-forward e estabeleceu

as bases matemáticas para as denominadas redes de comutação de pacotes3. Os

primeiros comutadores de pacotes foram concebidos, de forma independente, em 1964,

por Paul Baran e Donald Watts Davies. [3][4]

A primeira rede de comutação de pacotes, a ARPANET, foi estabelecida no final da

década de 60 e início da década de 70. Este trabalho foi coordenado por Lawrence

Roberts, que sofreu muita resistência e ceticismo por parte dos engenheiros de telefonia

da época, que, nas palavras do próprio Roberts, “reagiam com raiva e hostilidade,

usualmente dizendo que eu não sabia sobre o que estava falando”. A infraestrutura

básica da ARPANET consistia de computadores, comutadores de pacotes e linhas

telefônicas de 56 kbps (bps – bits4 por segundo) alugadas da AT&T. A rede entrou em

operação em 1969, com quatro nós, e no final de 1971 havia quinze computadores

conectados. A concepção da ARPANET foi modificada para se tornar a Internet e em

junho de 1983 os computadores conectados à rede já executavam os protocolos TCP/IP.

Ainda em 1983, a rede militar que estava no âmbito da ARPANET foi separada, dando

origem à MILNET, e iniciou-se o processo de tornar a Internet comercial. Por volta de

1990, o TCP/IP era um protocolo disponível para qualquer computador no mercado

americano. Em 1991, a National Science Foundation estabeleceu um plano para a

comercialização da Internet. Em 1995, o governo dos EUA encerrou formalmente seu

controle sobre a infraestrutura da Internet. A rápida expansão da Internet tornou a

arquitetura TCP/IP o padrão de fato para as redes de comutação de pacotes. [3][4]

Um dos segredos do sucesso da Internet foi a disponibilização de ferramentas que

permitiram que usuários comuns usassem a rede e tirassem proveito do grande volume

de informações que estavam disponíveis na mesma. O marco mais significativo neste

contexto foi o desenvolvimento do World Wide Web (WWW), por Tim Berners-Lee no

final da década de 80 e início da década de 90.

A partir de meados da década de 80, dois fatos tiveram profunda influência nas

telecomunicações em termos de tecnologia, de mercado e de sociedade: a disseminação

do uso de computadores pessoais com possibilidade de conexão em rede, que tornou a

Internet onipresente, e o crescimento acelerado das redes de comunicações sem fio,

particularmente as redes de telefones celulares. A Internet, com as incríveis facilidades

3 A tecnologia de comutação de pacotes será definida no Capítulo 2.

4 Veja o Capítulo 2 para a definição de bit.

que oferece aos usuários, tornou-se, para muitos, tão essencial para o ser humano quanto

as redes telefônicas e o serviço de eletricidade [4].

As comunicações ópticas, grandes viabilizadoras das modernas redes de

telecomunicações de alta velocidade, começaram a ser vislumbradas em meados da

década de 60, com o surgimento da fibra óptica. Muitas pesquisas e desenvolvimentos

experimentais foram feitos desde então, mas a primeira instalação em campo só ocorreu

em meados da década de 70. Em 1975, o Bell Labs instalou uma fibra experimental

operando a 45 Mbps, com distância de 11 km sem repetidor e com taxa de erro menor

que 10-9

, comprovando a possibilidade de uso da fibra óptica para o estabelecimento de

redes de alta velocidade e grandes distâncias. Em 1977, instalou-se um sistema ótico em

Chicago e, ao final de 1982, o Bell System já havia instalado mais de 150.000 km de

fibra óptica. Um ano depois a planta instalada era de 300.000 km de fibras operando a

taxas de 45 Mbps ou 90 Mbps. O primeiro cabo óptico transatlântico entrou em

operação em 1988. [4]

1.3. Contexto Tecnológico e Social e sua Influência nas

Telecomunicações

Atualmente, há uma série de tendências em microeletrônica e outras tecnologias

afins que afetam o setor das telecomunicações. Dentre estas tendências, destacam-se:

Capacidade de Armazenamento: a capacidade de armazenamento tem crescido

significativamente nos últimos 50 anos. As soluções de armazenamento utilizadas

inicialmente praticamente desapareceram.

Os hard disks, discos magnéticos para armazenamento de dados, comuns nos

computadores pessoais, disponíveis no mercado no ano de 2008, já alcançavam a

incrível capacidade de 2 Tbytes [7]. Hoje se pode facilmente encontrar discos com

capacidade de 10 Tbytes.

As memórias de estado sólido também se desenvolveram drasticamente nos últimos

anos e hoje constituem uma solução barata e onipresente para armazenamento de dados.

Estas memórias foram inventadas no ano de 1994 e, de lá até o ano de 2008, tiveram sua

capacidade de armazenamento aumentada de 4 Mbytes para 64 Gbytes. [7]

A possibilidade de armazenar quantidades enormes de dados a preços reduzidos

afeta a evolução de outras tecnologias e também o comportamento das pessoas. No

campo tecnológico, por exemplo, a Ericsson prevê que em 2012 haverá um telefone

celular com capacidade para armazenar 1 Tbyte [7]. No campo comportamental, muitas

e muitas pessoas têm optado por capturar e armazenar uma quantidade enorme de

informação (muitas vezes superior ao que ela pode absorver em sua vida), para depois

avaliar se elas terão utilidade. Além disso, a possibilidade de armazenamento de grandes

volumes de informação permite que algumas pessoas comuns se tornem fornecedoras de

informação. Estas tendências comportamentais têm reflexo direto no tráfego a ser

escoado pelas redes de telecomunicações.

Capacidade de Processamento: a capacidade de processamento cresceu

vertiginosamente nos últimos anos. A “Lei de Moore” diz que a capacidade de

processamento dobra a cada 18 meses. Um processador fabricado no ano de 1971 tinha

2.300 transistores internos (a capacidade de processamento é proporcional ao número de

transistores no dispositivo), em 2001 esta capacidade havia subido para 42 milhões de

transistores, resultando em uma capacidade de processar 100 bilhões de operações por

segundo [1]. Atualmente os processadores possuem mais de 1 bilhão de transistores,

resultando em capacidades de processamento que excedem 1 trilhão de operações por

segundo.

Outra questão importante relacionada à capacidade de processamento é o consumo

de energia dos dispositivos. Muito se tem pesquisado para reduzir o consumo dos

dispositivos de processamento, permitindo sua integração em equipamentos cada vez

menores e portáteis. A Intel declarou em 2005 que tinha como alvo reduzir em 100

vezes o consumo de energia por GFLOP (Giga Float Point Operation) até 2010. Até o

ano de 2008 os resultados publicados indicavam que a meta estabelecida seria atingida5.

[7]

O crescimento acelerado na capacidade de processamento e a redução no consumo

de energia têm permitido que dispositivos portáteis, de dimensões muito reduzidas,

tenham capacidade de processamento cada vez maior. Esta tendência, quando aplicada a

um terminal de telecomunicações, também resulta em potencial aumento de tráfego na

rede.

Displays: a tecnologia de produção de displays de alta resolução também teve

grande evolução nos últimos anos. Esta evolução influenciou a tecnologia de diversos

5 O autor não conseguiu obter informações que confirmassem se a projeção indicada neste parágrafo foi

alcançada.

dispositivos eletrônicos, como TVs de tela plana, câmeras e filmadoras digitais,

telefones celulares, etc.

A resolução de nosso olho é aproximadamente equivalente a 8 Mpixel, mas o

cérebro compõe os sinais recebidos dos olhos em uma imagem equivalente a 12 Mpixel

(ordem de grandeza). As TVs de alta definição atuais tem resolução de 2 Mpixel. Logo,

embora a resolução atual pareça alta, há muito campo para aumenta-la, resultando em

experiências mais realistas para o usuário. Os japoneses têm o objetivo de desenvolver

telas de 32 Mpixel até o final da próxima década. [7]

A largura de faixa que será necessária para transmitir os sinais de TV do futuro é

muito alta, superior a 100 Mbps, e as fibras ópticas se constituem na escolha natural

para entrega deste sinal ao usuário. Se pensarmos em aplicações de imagens

holográficas, esta taxa de transmissão aumenta ainda mais.

A combinação das tendências acima descritas tem resultado no aumento

significativo da quantidade de informação gerada pela sociedade, considerando os mais

diversos tipos de aplicações e mídias. Por exemplo, os adventos da câmera fotográfica e

da filmadora digitais, ambas com alta capacidade de armazenamento e alta resolução,

deram origem a um novo tipo potencial de fonte de informação a ser armazenada e

transmitida pelas redes.

A alta capacidade de processamento e de armazenamento está nos levando à Idade

da Inteligência, na qual todos os dispositivos que utilizamos no nosso dia a dia passam a

ter inteligência, podendo ser comandados à distância e podendo tomar iniciativa de

comunicação com outros dispositivos e/ou com servidores remotos. Estes novos

dispositivos inteligentes, obviamente, demandam recursos de comunicação. Em geral,

esta comunicação é feita via Internet e, portanto, esta rede irá se transformar em uma

Internet de coisas.

Mudanças comportamentais, influenciadas pelas tendências acima descritas, têm

ocorrido, com reflexo na intensidade de uso da Internet e na quantidade de tráfego

escoado pela rede. Um exemplo deste tipo de mudança é o surgimento das chamadas

redes sociais, como Facebook, Instagram, Twitter, Linkedin e YouTube.

Esses fatores levam a uma tendência de aumento do conteúdo gerado pelos próprios

usuários (veja www.youtube.com), sendo que nos próximos anos uma parcela

significativa da sociedade será produtora, mediadora e consumidora de conteúdos.

Por fim, há uma demanda crescente por interatividade e o surgimento de um grande

universo de novas aplicações, dentre as quais podemos destacar:

O surgimento de novos e complexos jogos on-line, alguns com imagens

tridimensionais, em tempo real, bem como o surgimento de aplicações do tipo

mundo virtual (como Second Life).

Serviços do tipo video-on-demand, nos quais os usuários podem acessar filmes e

outros programas de televisão sob demanda, no momento desejado e,

possivelmente, em alta definição.

A distribuição de sinais de televisão via Internet (IPTV), possivelmente em alta

definição.

A demanda crescente por programações televisivas (filmes, documentários, etc.) em

alta definição pode caracterizar importante oportunidade de negócios para as operadoras

de telecomunicações, oferecendo, por exemplo, serviços de video-on-demand. No

entanto, a transmissão de sinais de TV digital em alta definição demanda grande

quantidade de banda, podendo se tornar a killer application das redes de

telecomunicações atuais.

No cenário acima descrito, há uma tendência clara de incremento significativo

(possivelmente com comportamento exponencial) do tráfego na rede. Por exemplo,

resultado apresentado por Robert Saracco [8] indica um crescimento de tráfego de 17

EB em 2003 para 988 EB em 2010, um aumento previsto de 58 vezes. No Japão, de

acordo com Tomonori Aoyama [9], o tráfego de Internet aumentou cerca de 1000 vezes

em 10 anos (de 1998 até 2008). Ou seja, o tráfego tem aumentado a uma taxa

aproximada de 1,5 vezes ao ano. Este mesmo trabalho aponta que, para 2020, no Japão

serão necessárias taxas de Pbps (Peta bps) de comutação e transmissão no núcleo da

rede.

Em conclusão, há atualmente uma demanda significativa por altas taxas de

transmissão para atender às novas aplicações e mudanças comportamentais da

sociedade, com grande influência no processo evolutivo das redes de telecomunicações.

1.4. Padronização das Telecomunicações

A padronização de soluções é absolutamente fundamental no setor de

telecomunicações. Equipamentos implementados com base em soluções de

comunicação não padronizadas, ditas proprietárias, não são capazes de interagir com

outros equipamentos produzidos, para o mesmo fim, por outros fornecedores. Por outro

lado, equipamentos implementados com base em padrões estabelecidos podem se

comunicar entre si (ou pelo menos deveriam poder) independentemente de quem os

produziu. Logo, a padronização de soluções de redes de telecomunicações proporciona

uma abertura para a competição entre os fornecedores, induzindo melhorias de

desempenho das soluções e redução de custos das mesmas. Por exemplo, o usuário pode

hoje escolher um modelo de celular, dentre centenas de modelos de dezenas de

fabricantes, graças ao fato de os sistemas de comunicações móveis serem padronizados.

Os padrões podem ser divididos em padrões de facto (do latim – de fato) e padrões

de jure (do latim – de direito). Padrões de facto são produtos criados por empresas, para

a solução de determinados problemas, que alcançam um grau de aceitação tão elevado

do mercado que acabam sendo considerados uma solução padrão, embora não o sejam

pelo ponto de vista formal. Padrões de jure são padrões estabelecidos por organizações

competentes para tal, tendo característica formal.

Nem sempre um padrão de jure se transforma em um padrão de facto, ou seja, há

padrões formais estabelecidos que não alcançam aceitação do mercado e acabam sendo

abandonados. Por exemplo, os padrões estabelecidos pela ISO6, para definir um

conjunto de protocolos para implementação de redes de telecomunicações abertas,

nunca foram implementados, tendo sido abandonados pelo mercado, que optou por

utilizar as soluções definidas na arquitetura TCP/IP.

1.4.1. Organizações Padronizadoras das Telecomunicações

Nesta seção vamos descrever brevemente algumas das principais organizações

padronizadoras das telecomunicações no mundo. Os dados contidos nesta seção sobre

cada organização foram obtidos diretamente nos web sites das mesmas.

6 Alguns autores de língua inglesa utilizam ISO como acrônimo para International Standards Organization. No entanto, como

veremos na Seção 1.3.1, ISO vem do grego ISOS.

International Telecommunication Union (ITU)

Em maio de 1844, Morse envia sua primeira mensagem pública sobre uma linha

telegráfica e as telecomunicações nascem. O telégrafo se expandiu rapidamente, com os

países desenvolvendo suas redes de forma independente, dando origem aos primeiros

problemas de interconexão de redes de telecomunicações. As dificuldades para

estabelecer os acordos de interconexão levaram um grupo de vinte estados europeus a

começar a discutir as bases de um acordo para facilitar a integração das redes. Em 17 de

maio de 1865, após dois meses e meio de árduas negociações, a primeira Convenção

Internacional Telegráfica foi assinada em Paris pelos seus vinte membros fundadores e a

International Telegraphy Union (ITU) foi estabelecida para facilitar a realização de

emendas no acordo inicial. Em 1932, o nome da ITU foi alterado para International

Telecommunication Union, mantendo-se a sigla. [10]

Os padrões gerados pela ITU são publicados com a denominação de Recomendação

e são gerados pelos três setores que compõem a estrutura da agência:

Setor de Radiocomunicação (ITU-R): atuante no gerenciamento do espectro de

radiofrequências e das órbitas de satélite. O objetivo principal deste setor é garantir

radiocomunicações livres de interferência.

Setor de Padronização de Telecomunicações (ITU-T): o ITU-T é a instituição

padronizadora de telecomunicações mais reconhecida do mundo. Os padrões gerados

pelo ITU-T são em grande número e cobrem as mais diversas áreas das

telecomunicações, como tecnologias para o backbone7, redes faixa larga, novos serviços

de telecomunicações (como IPTV), etc.

Hoje a atuação do ITU-T se estende muito além da tradicional área de telefonia,

englobando todas as tecnologias para as áreas de comunicações e informação (ICT –

Information and Communication Technology).

Setor de Desenvolvimento de Telecomunicações (ITU-D): baseado no direito de

comunicação de todos os habitantes do planeta, por meio do acesso à infraestrutura e

serviços de comunicação e informação, o ITU-D tem por objetivo ajudar a disseminação

das tecnologias de comunicação e informação (ICTs) nos diversos países do mundo.

7 O termo backbone será definido no Capítulo 2.

International Organization for Standardization (ISO)

ISO é derivado do grego ISOS, que significa igual, e não a sigla para International

Organization for Standardization, que seria IOS. Esta escolha teve o objetivo de

garantir que a sigla associada à organização se mantivesse constante em qualquer

língua.

A ISO é a maior organização de padronização do mundo, com mais de 16.500

padrões internacionais e outros tipos de documentos normativos gerados.

A ISO nasceu da união de duas organizações - o ISA (International Federation of

the National Standardizing Associations), estabelecida em Nova Iorque em 1926, e o

UNSCC (United Nations Standards Coordinating Committee), criado em 1944.

Em Outubro de 1946, delegações de 25 países, reunidas no Instituto de Engenheiros

Civis, em Londres, decidiram criar uma nova organização internacional, com o objetivo

de "facilitar a coordenação internacional e unificação das normas industriais". A nova

organização, ISO, iniciou oficialmente suas operações em 23 de Fevereiro de 1947. [11]

Os padrões da ISO cobrem um grande número de áreas distintas, como agricultura,

construção, engenharia mecânica, produção e distribuição, transportes, dispositivos

médicos, tecnologias da informação e comunicação, gestão e serviços.

Os padrões da ISO estão organizados por área do conhecimento. Os padrões do

grupo 33 dizem respeito às Telecomunicações e Engenharia de Áudio e Vídeo.

European Telecommunications Standards Institute (ETSI)

O ETSI é uma organização padronizadora, fundada em 1988, que possui mais de

700 membros de mais de 60 países diferentes. Ele é oficialmente reconhecido pela

Comissão Europeia como uma organização de padronização para a Europa.

O ETSI produz padrões para tecnologias de comunicações e informação (ICTs),

incluindo as seguintes áreas: comunicações fixas e móveis, rádio, convergência,

broadcast, Internet, interoperabilidade, testes de protocolo, segurança, satélite, fatores

humanos, transporte inteligente, telecomunicações por linhas de potência, eHEALTH,

Smart Cards, comunicações emergenciais, grid computing e outras.

Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

O IEEE é um instituto dedicado ao fomento da inovação tecnológica, constituindo a

maior sociedade de profissionais técnicos do mundo. O instituto é responsável pela

edição de mais de 150 revistas especializadas, denominadas de Transactions, Journal e

Magazines, e pela organização de mais de 1.000 conferências técnicas por ano. O IEEE

também tem forte atuação na área de padronização, com cerca de 1.300 padrões ativos.

[12]

O IEEE foi fundado em 1963 pela fusão de dois institutos anteriores, o AIEE

(American Institute of Electrical Engineers) e o IRE (Institute of Radio Engineers). No

momento da sua fundação o IEEE tinha 150.000 membros, sendo 140.000 dos Estados

Unidos. [13]

O IEEE é organizado em sociedades, conselhos técnicos, seções locais e capítulos,

além de ramos estudantis. Há atualmente 38 sociedades, das quais as mais importantes

para a área de telecomunicações são: Sociedade de Antenas e Propagação, Sociedade de

Tecnologia de Broadcast, Sociedade de Comunicações, Sociedade de Computação,

Sociedade de Compatibilidade Eletromagnética, Sociedade de Teoria da Informação,

Sociedade de Sistemas de Transporte Inteligente, Sociedade de Instrumentação e

Medição, Sociedade de Técnicas e Teoria de Microondas, Sociedade de Fotônica,

Sociedade de Processamento de Sinais e Sociedade de Tecnologia Veicular.

Os principais padrões do IEEE relacionados às telecomunicações são aqueles

gerados no âmbito do Grupo de Trabalho IEEE 802, que padroniza soluções para PANs

(Personal Area Networks), LANs (Local Area Networks) e MANs (Metropolitan Area

Networks).

Internet Engineering Task Force (IETF)

O IETF, fundado em 1986, é uma comunidade internacional aberta composta de

projetistas de rede, operadores, fornecedores e pesquisadores que estão interessados na

evolução da arquitetura da Internet. Ele é uma organização aberta a qualquer

interessado. Ou seja, diferentemente da maior parte das outras organizações

padronizadoras, o IETF está mais focado nos indivíduos e não em companhias ou

entidades representativas de governos.

Os documentos publicados pelo IETF não têm a constituição formal de um padrão

de jure, eles se tornam padrões de facto à medida que são aceitos e utilizados pela

comunidade.

Os trabalhos técnicos do IETF são feitos por grupos de trabalho (working groups),

que são organizados por tópicos em diversas áreas (como roteamento, transporte,

segurança, etc). Os resultados dos trabalhos são publicados na forma de RFCs (Request

for Comments).

Referências

[1] - GOLENIEWSKI, Lillian. Telecommunications Essentials: The Complete Global

Source for Communications Fundamentals, Data Networking and the Internet, and

Next-Generation Networks. Montreal, Canadá: Addison Wesley, 2003. 608 p.

[2] - HAYKIN, Simon. Communication Systems. 4. ed. Chichester: John Wiley &

Sons, 2001. 816 p.

[3] - KLEINROCK, Leonard. The History of the Internet and Its Flexible Future. IEEE

Wireless Communications, Sydney, n. , p.8-18, fev. 2008.

[4] - IEEE COMMUNICATIONS SOCIETY. A Brief History on Communications.

Toronto: Ieee Foundation, 2002.

[5] - ALENCAR, Marcelo Sampaio de. Historical Evolution of Telecommunications

in Brazil. Campina Grande: IEEE Foundation, 2003. 109 p.

[6] - BRASIL. Ministério Das Comunicações. História das Telecomunicações.

Disponível em: <http://www.mc.gov.br/o-ministerio/historico>. Acesso em: 01 ago.

2009.

[7] - SARACCO, Roberto. An Exciting Future. Disponível em:

<http://ww2.comsoc.org/sites/ww2.comsoc.org/files/webfm/tut/saracco/Sister%20Socie

ty%20Italy/LectureSaraccoOnLine.html>. Acesso em: 03 ago. 2009.

[8] - SARACCO, Robert. An Exciting Future. Technical Report, Telecom Italia, 2009.

Não disponível publicamente.

[9] - AOYAMA, Tomonori. A New Generation Network, Beyond NGN. ITU-T

Kaleidoscope Academic Conference. 2008 - Disponível em

<http://www.itu.int/dms_pub/itu-t/oth/29/01/T29010010010001PDFE.pdf.>. Acesso

em: 10 mai. 2009.

[10] – ITU. ITU’s History. Disponível em

http://www.itu.int/en/history/overview/Pages/history.aspx. Acesso em: 02 de Março de

2011.

[11] – ISO. The Early Years. Disponível em http://www.iso.org/iso/early.pdf. Acesso

em 02 de Março de 2011.

[12] – IEEE. IEEE at a Glance. Disponível em

http://www.ieee.org/about/today/at_a_glance.html. Acesso em 02 de Março de 2011.

[13] – IEEE. History of IEEE. Disponível em

http://www.ieee.org/about/ieee_history.html. Acesso em 02 de Março de 2011.