Wirelessbr

----- Original Message -----
From: José de Ribamar Smolka Ramos
To: Celld-group@yahoogrupos.com.br
Sent: Tuesday, December 27, 2005 5:42 PM
Subject: [Celld-group] Codificação, multiplexação e modulação


Pegando a pergunta postada pelo Dyego Rameh:

> Fico bastante grato pelo tutorial.

Não ADQ... Mas ainda dá para melhorar. Só falta tempo.

> Uma dúvida que sempre surge entre os estudantes, como eu, é a diferença entre codificação, multiplexação e modulação.

Em um sentido amplo, codificar é o ato de representar um significado (informação) através de símbolos (dados) para comunicar o significado através do tempo ou espaço. Quando falamos, estamos codificando. A escrita é um meta-código, porque busca representar a linguagem, que já é um código.

No campo mais restrito das comunicaçòes digitais, estamos interessados em acomodar uma determinada quantidade de símbolos (no caso determinados números binários) em um determinado canal de comunicaçào, cuja capacidade de transferência (banda de passagem) é limitada. Neste contexto, codificar significa encontrar uma simbologia que tenha um bit rate adequado ao meio que será usado.
Isto pode ou não ser complementado (geralmente é) por símbolos adicionais cujo propósito é permitir ao receptor detetar e, eventualmente (dentro de certos limites), corrigir eventuais erros introduzidos durante a transmissão.

Qualquer processo físico de transmissão envolve a manipulação de alguma característica específica do meio utilizado. Este meio é a portadora do sinal (já codificado na forma desejada). Falando de ondas eletromagnéticas como portadoras, podemos manipular (separadamente ou em conjunto) a amplitude, a frequência ou a fase
para representar o nosso sinal codificado. o ato de manipular as características da portadora é o que chamamos modulação. Repare que a escolha da portadora e da forma de modulação impõe restrições sobre a forma de codificação.

Agora que temos sinais (informação) codificados e modulados, temos o problema do compartilhamento dos nossos canais de comunicação. A essência do termo multiplexar é isto: compartilhar o meio de comunicação. Isto pode ser feito no domínio frequência (frequency division multiplexing - FDM) ou no domínio tempo (time division
multiplexing - TDM).

A própria maneira como o espectro eletromagnético é "loteado" entre os diversos tipos de usuários (rádio, TV, etc.) é um exemplo de FDM.
Mantendo suficientemente afastadas as frequências das portadoras utilizadas por cada tipo de usuário evita-se o "crosstalk" (ou diafonia, ou interferência co-canal, ou qualquer outro nome que se queira dar ao fenômeno em vários contextos).

Na multiplexaçào TDM, o que é feito é "fatiar" o tempo de uso do canal, entregando a cada usuário, periodicamente, uma "fatia" de tempo (time slot) durante a qual o canal é só dele. Isto é feito, por exemplo, nas interfaces E1, onde os 2 Mbps (2048 Kbps, para ser preciso) da banda do canal são alocados em 32 time-slots de 312,5 ms (30 para canais de voz. um para sinalização e um para sincronismo).
Ainda tem bit interleaving, mas deixa isso pra lá.

Trazendo os exemplos para o ambiente das interfaces aéreas dos sistemas de telefonia celular (considerados aqui apenas como transportadores de voz, porque o transporte eficiente de dados incorpora uma série de detalhes adicionais):

AMPS - Como a transmissão de voz é analógica, não há codificação, no sentido usual em comunicações digitais. A modulação é FM simples e o meio de acesso é multiplexado em modo FDM puro (duas portadoras - canais - separadas em frequência, para uplink e downlink, por usuário).

TDMA/GSM - A codificação é feita daquelas formas citadas no artigo (variações do CELP). Até onde sei, o sinal codificado é modulado em algum tipo de QPSK (quadratura de amplitude e fase), e a multiplexação do meio é uma combinação de FDM e TDM (cada canal - semelhante ao AMPS - é dividido em time slots, e cada usuário recebe
dois time slots, um para uplink e outro para downlink).

CDMA - A codificação é feita em uma variante do CELP. O processo de espalhamento espectral (spreading) do sinal codificado via operações XOR com códigos binários (walsh codes) com bit rate (neste caso, apelidado chip rate) mais alto é que implementa a idéia de multiplexação. Para transmissão física, a modulação utilizada também
é alguma variante de QPSK.
[ ]'s
J. R. Smolka

Pequena contribuição: Métodos de Codificação de Voz – Uma Introdução

----- Original Message -----
From: José de Ribamar Smolka Ramos
To: wirelessbr@yahoogrupos.com.br
Sent: Monday, December 26, 2005 10:03 PM
Subject: [wireless.br] Pequena contribuição

Aos colegas dos grupos Celld e Wirelessbr:

Há algum tempo tive uma troca de mensagens envolvendo o assunto de codificação de voz. Apesar da minha área de trabalho ser a rede IP (roteadores, switches, etc.), tenho interesse nestes tópicos, porque eles definem muita coisa do comportamento das aplicações. Neste caso VoIP.

Depois de muito "coaching" do Hélio :o) finalmente decidi fazer um artigo introdutório sobre o tema de voice encoding. o artigo ficou pela metade um bom tempo, mas agora, talvez imbuído do espírito de Natal, consegui acabá-lo (não tão "bonito" como tinha imaginado originalmente - mas, como dizem, o ótimo é inimigo do bom).

Segue então o link para as páginas (obrigado pela formatação, Hélio) : Métodos de Codificação de Voz – Uma Introdução

Espero que sirva para estimular a curiosidade das pessoas que ainda estejam procurando o seu nicho de atuação, e que sirva de ponto de partida para novas iniciativas de publicação por outros membros da nossa comunidade.

Conforme está na introdução do artigo (e repito aqui), não sou especialista no tema, portanto agradeço aqueles que possam apontar erros e omissões que eu (certamente) cometi.

Obrigado, feliz Natal e bom Ano Novo para todos!!
[ ]'s
J. R. Smolka
 

O nome da rede é infranet (ver notícia abaixo)

----- Original Message -----
From: jose.smolka@vivo.com.br
To: Celld-group ; wirelessbr
Sent: Wednesday, January 12, 2005 2:20 PM
Subject: Re: [wireless.br] O nome da rede é infranet

Algumas reflexões sobre a reportagem postada pelo Zenigmático:

O problema real para criação de serviços IP globais, com ubiqüidade da garantia dos parâmetros de QoS contratados, não é técnico.
Este é essencialmente um problema comercial.
Feita a afirmação, vamos à argumentação que a sustente.

Primeiro, precisamos entender bem o que significa QoS.
Um contrato de nível de serviço (service level agreement - SLA) é assinado entre o cliente e o provedor do serviço, e neste contrato constam cláusulas especificando duas
características básicas que o serviço deve oferecer às aplicações do cliente:
- disponibilidade - em que períodos de tempo o cliente irá usar o serviço, e qual a
probabilidade disso ser honrado;
- perfomance - traduzida em termos de delay máximo/mínimo admissíveis (o que equivale a definir banda mínima/máxima) e, a depender da aplicação (tipicamente voz e vídeo), variação máxima admissível para o delay (jitter).
Num mesmo contrato, é comum haver a definição de grupos de aplicações do cliente, cada um deles com requisitos diferenciados de disponibilidade e performance.

Garantia de disponibilidade se resolve com replicação de recursos (fontes de alimentação redundantes, links redundantes, switching fabrics redundantes, etc.). J
á a garantia de performance pode ser feita de duas maneiras:
- overkill de recursos (se o preço compensar), ou
- traffic engineering.

Traffic engineering pode ser feito de várias maneiras.
Tecnologia para isso já existe há algum tempo, e o MPLS é apenas uma delas.
Entretanto é bom notar que o MPLS não foi criado com o objetivo de permitir um traffic
engineering sofisticado.
O grande objetivo do MPLS era posicionar as redes IP como alternativas viáveis às redes Frame-Relay e ATM em um aspecto específico: possibilitar a formação de grupos fechados de comunicação (popularmente, virtual private network - VPN; no jargão MPLS: virtual routing facility - VRF).

Se a tecnologia já existe, então qual o problema? Marketing.
O fato mais básico sobre marketing é que os clientes não pagam pelas características intrínsecas de qualidade de um produto ou serviço.
Eles pagam (e podem se dispor a pagar muito) pela percepção de valor que eles atribuem ao produto ou serviço.
Como isso afeta o que foi dito na reportagem?
Simples: para poder ter serviços globais - que é a mesma coisa que dizer que os clientes
de qualquer dos membros do consórcio podem usar a infra-estrutura de qualquer um dos outros membros para acesso às suas aplicações, com garantia de que os termos do seu contrato SLA serão respeitados fim a fim - todos os membros do consórcio tem que concordar em práticas mínimas comuns de traffic engineering.

Mas, se todos oferecem o mesmo serviço, não há diferenciação, portanto não é possível criar percepção de valor agregado.
Não poder diferenciar o seu produto ou serviço? Vade retro!!!
Se você fizer este tipo de proposta para alguém de marketing ele vai ter urticária.

Por outro lado, para poder se diferenciar das ofertas da concorrência, será necessário empregar técnicas que possibilitem a criação de produtos ou serviços com características inovadoras (e valiosas para o público-alvo desejado).
Mas isto significa que os usuários destes produtos ou serviços não podem mais contar com a garantia de cumprimento do SLA, a não ser que eles utilizem exclusivamente a infra-estrutura daquele fornecedor. E agora o sonho de serviços globais vai por água abaixo.

Como a reportagem diz, iniciativas neste sentido não são novas, mas minha opinião sobre o fracasso anterior é diferente: o problema de globalizar versus diferenciar os serviços cria um dilema de marketing para o qual os provedores de serviço não tem solução fácil.

Prefiro esperar para ver no que esta iniciativa vai dar, em termos práticos.
Mas não tenho muitas esperanças.
J. R. Smolka

O nome da rede é infranet
World Telecom   -   Quinta-feira, 6 janeiro de 2005 - 15:06

Os provedores de serviços vêem as redes IP de próxima geração como um meio de recriar a si mesmos.
Mas será que eles estão preparados para isso? Se as operadoras criassem uma infra-estrutura IP pública com garantia de qualidade de serviço (QoS), confiabilidade e segurança, as corporações se disporiam a pagar para rodar seus aplicativos mais críticos nela? Um grupo da indústria recém-criado está apostando nisso. Mais de duas dúzias de fabricantes e provedores de serviços se uniram para montar a tal infra-estrutura IP pública, batizada de infranet. O grupo Infranet Initiative (IIC) reúne provedores de serviços globais como AOL, British Telecom, Deutsche Telekom, France Telecom, Level 3 Communications e Qwest, além dos fabricantes de equipamentos de rede Ericsson, Juniper, Lucent e Polycom, e as empresas de aplicações, computação e sistemas HP, IBM e Oracle.

A Infranet Initiative é, na verdade, cria da Juniper. A fornecedora percebeu que precisava dar uma alternativa às operadoras para se afastarem da abordagem "uma aplicação, uma rede", prática de fazer negócio há muito vigente, porém cara e complexa demais para ser mantida no longo prazo. As aplicações que poderiam beneficiar-se da infranet incluem voz sobre IP (VoIP) corporativa, exigindo a divisão de tráfego entre a rede de uma operadora e a de outra operadora; colaboração ponto a ponto intra-empresa; disponibilidade de recursos de computação, incluindo largura de banda, aplicações e serviços de armazenamento; e rede virtual privada (VPNs) de múltiplos provedores. "Um serviço VPN de múltiplos provedores seria ideal para um viajante a negócios, cujo escritório é seu PC", aponta Marco Limena, vice-presidente da unidade Network and Service Provider Solutions da HP e membro da IIC.

Não importa se o viajante estiver na Ásia, Europa ou América Latina, ele usaria os mesmos procedimentos para acessar uma rede IP e obteria as mesmas velocidades de conectividade, qualidade de conexão e segurança mundialmente.

Com a infranet, uma empresa poderia contratar o serviço VPN de múltiplas operadoras. Utilizando especificações que estão sendo desenvolvidas por membros da Infranet Initiative, as operadoras poderiam transferir chamadas, "sem costura", entre elas mesmas, enquanto uma corporação receberia apenas uma conta e o usuário teria as mesmas características de serviço - disponibilidade, custo, QoS - em qualquer lugar em que estivesse.

Déjà vu da indústria

Se essa meta soa familiar, é mesmo. Em fins da década de 90, provedores de internet idealizaram o conceito de internet business class sobre o qual poderiam oferecer serviços premium. Esse esforço fracassou por uma série de razões, em especial porque o momento era inadequado. "Algumas empresas ainda viam a internet como uma moda passageira que desapareceria com o estouro da bolha e, além disso, a rede mundial ainda não era fonte de doenças virais e violações de hackers que é hoje. Por isso, o problema não era tão crítico quanto é agora, nem as aplicações que poderiam ser usadas eram tão predominantes ou importantes", diz um membro do conselho, que não quis ser identificado.

Fora isso, padrões subjacentes (sobretudo o IPv6) não eram suficientes para transformar em realidade a promessa de uma internet business class. O problema persiste ainda hoje - daí a Infranet Initiative. De acordo com a IIC, a mola propulsora é praticamente a mesma e a necessidade cresce a cada ano.

No início da década de 90, as operadoras de telecomunicações também tentaram evoluir suas infra-estruturas baseadas em pacotes para plataformas business class. Na ocasião, as operadoras viam frame relay e ATM como as tecnologias definitivas. Elas louvavam o ATM por seus recursos avançados de QoS. "Mas frame relay e ATM eram travadas por sua natureza baseada em conexão", observa Christine Heckart, vice-presidente de marketing da Juniper.

As infranets têm a grande vantagem de se apoiar em infraestruturas multi-protocol label switching (MPLS) roteadas.Com MPLS, o tráfego IP pode ser encaminhado por uma variedade de rotas para possibilitar uma classe específica de serviço ou um nível de serviço garantido.No momento, a maioria das grandes operadoras no mundo aderiu ao MPLS. A vice-presidente de marketing da Juniper observa que a Masergy Communications, operadora startup e membro do grupo de trabalho, já está fornecendo serviços de infranet em um backbone MPLS. Os serviços permitem que uma corporação utilize múltiplas aplicações com prioridades diferentes - e parâmetros de QoS distintos associados a cada prioridade - na
mesma conexão. Se o sucesso da Masergy servir de indício, a Infranet Initiative tem futuro. Desde o lançamento em 2000, a Masergy acumulou mais de 200 clientes corporativos em 30 países.

Na Tampa Armature, empresa de energia elétrica, o uso de voz sobre infra-estrutura MPLS - a base de sua infranet -está provando ser muito mais confiável do que voz sobre frame relay, segundo John Sarmanian, gerente de sistemas de informação da companhia. A Tampa convergiu voz sobre frame relay há cerca de três anos para economizar despesas com ligações de longa distância, mas enfrentava problemas gigantescos de infra-estrutura. Apesar de a operadora assegurar o contrário, os circuitos de 256 Kbps não forneciam largura de banda suficiente para voz e dados e os roteadores da empresa não eram capazes de suportar os mecanismos de QoS necessários.

Web Services inteligentes

A infranet com serviço MPLS demonstrou ser valiosa também para a empresa de petróleo vienense OMV.O CIO,Ulf Busch, contratou a T-Systems International, unidade da Deutsche Telekom que atende clientes corporativos nos Estados Unidos e em outros países, para o serviço MPLS IP VPN IntraSelect da operadora. "O desempenho de aplicação melhorou de ponta a ponta em relação à rede anterior da empresa", revela Busch.Os tempos de resposta estão mais baixos para a aplicação SAP, a qualidade da voz melhorou, o acesso à intranet está mais veloz e o acesso à internet foi centralizado.

Assim como MPLS, web services também vão formar a infranet. "A escolha de web services como um elemento em uma nova arquitetura IP é crítica porque eles são, explicitamente, uma ferramenta para integrar inteligência de computador em redes", diz Thomas Nolle, presidente da consultoria CIMI.

A IIC espera que as infranets forneçam a infra-estrutura global necessária para suportar computação sob demanda e aplicações que se beneficiam de grids (daí a razão de HP, IBM e Oracle participarem), segundo Heckart, da Juniper. A IIC também pretende se apoiar em padrões de web services para sinalização e segurança, por exemplo. Nesse cenário de VPN de múltiplos provedores, em vez de ser criada uma VPN para cada cliente ou tipo de serviço, uma infranet cria uma partição de rede que permitiria às operadoras dividir tráfego de acordo com requisitos de QoS e segurança. "As operadoras podem colocar múltiplos clientes e serviços em uma mesma partição se os requisitos forem idênticos e se foi estabelecida confiança", explica Nolle.

Para serviços de conteúdo e aplicação, um servidor seria admitido na infranet como um membro da rede.Ou ele seria admitido como um provedor de web services cujas aplicações são publicadas em um registro de serviço e disponibilizadas para usuários da rede. "Isso significa que as infranets podem acomodar tanto o modelo legado de computação distribuída quanto a nova arquitetura orientada a web services", observa Nolle. Tendo em vista que a arquitetura da infranet fornecerá serviços entre as redes, os serviços ATM e frame relay legados poderiam juntar-se a ela com serviços IP, oferecendo aplicações de web services.

A IIC detalha os serviços entre redes e outros aspectos técnicos em uma arquitetura de referência de três níveis. Assim, ela pretende incorporar, onde for possível, iniciativas de padrões já realizadas na IETF e na União Internacional de Telecomunicações (ITU). A entidade planeja provar a validade dessa arquitetura mapeando meia dúzia de casos de uso. Estão em andamento serviços VPN corporativos de múltiplos provedores, incluindo garantias de desempenho, distribuição e manutenção de software, rádio baseado na web e convergência fixo-móvel. A IIC também discutiu outros casos de uso como chamadas de voz session initiation protocol (SIP) de múltiplos provedores, acordos de billing por seção, colaboração ponto a ponto entre corporações e gateway doméstico/ rede doméstica multimídia. Essas aplicações estão entre as que, de acordo com a IIC, não podem ser abordadas adequadamente pelos serviços IP públicos atuais. A entidade pretende passar os casos de uso para testes piloto dentro de seis a 12 meses.

Para as operadoras, a abordagem colaborativa da Infranet Initiative é uma mudança bem-vinda. "A padronização de esforços para a infranet neste momento gira em torno do quanto somos capazes de realizar esses serviços tecnicamente. Ninguém nunca adotou essa abordagem de criação de serviço antes", ressalta Jody Craft, vice-presidente executivo da T-Systems. Como diz Limena, da HP, "será uma vergonha se não tivermos êxito. Trata-se de uma oportunidade para se diferenciar da abordagem utilizada na internet pública com uma nova arquitetura que proporciona o mais alto nível de desempenho e flexibilidade para o usuário".
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