Sistema de Transmissao para TV Digital

Meios de Transmissão Digital

1. OBJECTIVO

O presente trabalho tem como principal objectivo o estudo dos meios de

transmissão digital, bem como, fazer uma análise detalhada dos aspectos de transmissão

dos padrões: DVB-T, ISDB-T e o padrão ATSC.

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2. INTRODUÇÃO

3. TELEVISÃO DIGITAL

O termo digital é derivado da palavra dígito, que é sinónimo de algarismo. A

tecnologia digital é baseada na linguagem binária, formada por sequências de dados

numéricos (0 e 1), também conhecidos como bits. Imagens e sons são convertidos em

fluxos de bits que, por sua vez, são transformados em sinais eléctricos e transportados,

através do ar, pelas ondas electromagnéticas. Os sinais eléctricos chegam ao receptor,

são novamente transformados em fluxos de bits e convertidos em imagens e sons. Se,

em um determinado momento nesse processo, houver a perda de um bit de uma

sequência de dados digitais, toda esta sequência estará perdida ou “corrompida”.

Portanto, qualquer informação digital é composta por sequências de bits que, existirão

por inteiro ou simplesmente não existirão.

É por causa desse princípio que se pode afirmar que na TV digital receberemos

um sinal perfeito ou simplesmente não receberemos nenhum sinal. Em condições

normais, nas transmissões digitais as imagens estarão livres de fantasmas, chuviscos e

ruídos, proporcionando muito mais qualidade do que nas actuais transmissões de TV

analógica. A tecnologia analógica, como o próprio nome diz, faz uma analogia com os

diferentes valores de luminância (luz) e crominância (cor) contidos nas ondas

electromagnéticas. Essas ondas electromagnéticas estão sempre sujeitas a oscilações e

interferências causadas por vários factores naturais, tais como, chuva, vento, raios,

radiação solar e por factores gerados pelo homem tais como funcionamento de motores

e outras transmissões de radiofrequência que causam a deterioração do sinal.

A TV digital permitirá a transmissão de imagens em HDTV, High Definition

Television (televisão de alta definição) com até 1080 linhas horizontais, na proporção

16 por 9 e sem perdas semelhante ao cinema. Nas transmissões analógicas actuais, o

áudio possui no máximo em 2 canais estéreo e também está sujeito a ruídos. Com a

digitalização, o som também será melhor, possibilitando a utilização do padrão

Surround 5/1 (6 canais), semelhante ao cinema e ao DVD. No entanto, para desfrutar de

toda esta qualidade de imagens e sons, serão necessários aparelhos de TV compatíveis

com o novo padrão, utilizando tela de cristal líquido (LCD) ou plasma. Além de serem

acessíveis para poucos, esses equipamentos ainda não possuem o receptor digital

Ano lectivo 2011 2

http://vomicae.net/curiosidades/o-que-e-tv-digital-em-breve-no-brasil/




embutido. Nesse caso será necessário adquirir um receptor externo chamado

Set Top Box.

Através desse aparelho o sinal digital poderá ser exibido nos televisores

existentes, seja qual for o modelo comum, LCD ou plasma com melhoria considerável

de imagem e som. Em um futuro breve, vários modelos de TV sairão de fábrica com o

receptor digital embutido. Mas a grande novidade da TV digital está na interactividade.

Como o sinal da TV digital é composto por dados em forma de dígitos binários (bits),

será possível transmitir junto com imagens e sons, os aplicativos (software) para realizar

a interactividade entre o telespectador e o programa de TV. Através do controle remoto,

algumas dessas interacções como votações e compras, poderão ser enviadas à emissora

por um canal de interactividade.

A princípio, esse retorno poderá ocorrer por transmissão sem fio (WiMax), pelo cabo da

TV por assinatura ou pela linha telefónica. Também serão possíveis novos serviços e

aplicações com interactividade local sem retorno de dados à emissora como guia de

programação, conteúdo multimédia adicional com informações e curiosidades sobre os

programas, entre outros recursos. O telespectador se tornará um usuário e terá uma

postura mais activa diante da televisão.

Utilizando o controle remoto será possível realizar interacções e acessar recursos e

conteúdos de uma forma que, actualmente, só estão disponíveis na Internet, em DVDs e

CD-ROMs multimédia. A interactividade do telespectador com o conteúdo televisivo já

está sendo pesquisada e desenvolvida.

A televisão digital surgiu com uma evolução natural da televisão analógica.

Anteriormente, todas as etapas envolvidas na produção de um programa ( gravação de

cena, edição, acabamento e armazenamento dos vídeos), na transmissão (geração de

vídeo composto, modulação, amplificação, radiodifusão) e na recepção ( captação do

sinal pela antena, demodulação pelo receptor do aparelho de televisão e apresentação da

imagem e áudio ao telespectador) do sinal pelo usuário eram analógicas, ou seja, os

sinais que representavam a imagem e o áudio gerados no estúdio eram analógicos, bem

como os sinais transmitidos para os receptores de TV, também eram analógicos.

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No Brasil, atualmente, a informação é gerada digitalmente em estúdio. Esses

sinais são convertidos em sinais analógicos e transmitidos para os receptores analógicos

de televisão. Na TV digital, todos os processos passam a ser digitais; portanto, a

imagem, o áudio e demais informações são geradas, transmitidas e recebidas na forma

de sinais digitais. Ela apresenta melhor definição de imagem e de som: A imagem é

mais larga que a atual (tela panorâmica), com maior grau de resolução (alta definição) e

som estéreo.

Um sistema de TV digital é formado por um conjunto de padrões, conforme

apresentado na Figura 1, que identifica seus componentes básicos: O vídeo e o áudio

representam os serviços indispensáveis à transmissão de TV digital; E a interatividade e

os novos serviços (comércio eletrônico, acesso à Internet), que são adicionados ao

sistema pelo middleware. Esses novos serviços, introduzidos pela televisão digital, são

oriundos da transmissão de dados com o vídeo e o áudio. Eles podem ser empregados

para oferecer novos conceitos na transmissão de programas para os usuários, ou mesmo

enviar dados para aplicações que não possuem ligação directa com a programação

televisiva.

Na televisão digital, os telespectadores passam a ser denominados usuários, pois

eles participam ativamente ao interagir com as emissoras e com as empresas provedoras

de serviços.

Figura 3: Conjunto de padrões em um sistema de televisão digital para difusão terrestre.

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3.1. HDTV - TELEVISÃO DE ALTA DEFINIÇÃO

A TV de alta definição (High Definition Television - HDTV) é um sistema de

televisão digital que apresenta melhor qualidade de imagem, quando comparada aos

sistemas tradicionais de televisão. A HDTV permite a transmissão de imagens com

maior número de detalhes, maior largura do quadro (relação de aspecto de 16:9) e com

som estéreo de até seis canais, permitindo a utilização em diversos idiomas, dentre

outros serviços.

A figura 3.1 apresenta a comparação entre televisores com razão de aspecto 4:3 e

16:9. A comparação mais adequada entre a televisão convencional e a HDTV, todavia,

não se baseia na relação de aspecto, e sim no detalhe da imagem (a HDTV permite que

a imagem seja observada por um ângulo muito maior).

Atualmente, os sistemas de HDTV mais populares são:

a) Sistema com 750 linhas/quadro, 60 quadros/segundo, varredura progressiva de

60 campos/segundo (sem intercalamento) e 720 linhas activas por quadro;

Figura 3.1: Comparação entre a relação de aspecto 4:3 e 16:9

b) Sistema com 1.125 linhas/quadro, 30 quadros/segundo e varredura intercalada

de 60 campos segundo e 1080 linhas activas por quadro.

Na varredura intercalada, apenas metade da figura está na tela em qualquer

momento: Enquanto um frame mostra apenas as linhas ímpares (1,3,5,...), o próximo

frame apresenta apenas as linhas pares (2,4,6,...). Esse fenómeno acontece tão rápido

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que o olho humano tem a sensação de que apenas uma imagem é vista. A varredura

progressiva faz com que cada frame seja mostrado completo a cada instante.

Em vez de intercalar as linhas, cada frame é apresentado como sendo composto pela

linha 1, linha 2, linha 3 e assim por diante. O resultado final é uma imagem mais nítida.

Os sinais de HDTV são difundidos, conforme mencionado, no formato de 720p

ou 1080Í respectivamente: 720p significa que há 720 linhas horizontais que são varridas

progressivamente, e 1080Í indica que existem 1080 linhas horizontais que são varridas

em forma de intercalamento. Apesar de haver uma diferença significativa entre o

número de linhas horizontais que são escaneadas, o resultado das imagens obtidas por

meio do 720pcdo 1080Í é muito semelhante.

Um canal de TV digital pode transmitir tanto a programação de HDTV quanto a

de SDTV (Standard Definition Television), ou mesmo as duas simultaneamente. O

número de programas vai depender da largura de banda alocada disponível. Diversos

países ainda transmitem a programação de televisão digital no formato SDTV. A SDTV

é um sistema com uma resolução espacial de 480 linhas (com 640 pixels1 por linha) e

uma resolução temporal de 60 quadros por segundo em modo entrelaçado. A qualidade

de imagem da SDTV é superior à recebida pelas emissoras abertas de televisão

analógica, não apresentando problemas como o de cores cruzadas ou chuviscos típicos

que ocorrem na recepção doméstica de sinais analógicos.

Actualmente, a maioria das transmissões é realizada no formato 4:3, mesmo que

haja uma tendência à migração para o formato 16:9 (widescreen). Comparativamente, a

taxa de bits correspondente a um programa de HDTV permite a transmissão de quatro

programas de SDTV. Além da HDTV e da SDTV, também há possibilidade de

transmissão de HDTV:

• Enhanced Definition Television (EDTV): A TV com definição melhorada é

intermediária e, embora não apresente os valores de resolução da HDTV, apresenta uma

qualidade de imagem melhor do que a SDTV. Tipicamente, têm-se uma tela larga (16:9)

e resolução de 480 linhas, 720 pixels/linha e varredura em modo progressivo. O áudio é

o estéreo (5/1), como na HDTV.

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• Low Definition Television (LDTV): A TV de baixa definição tem qualidade ou

resolução inferior à SDTV. Um exemplo típico é o sistema com 240 linhas, 320 pixels

por linha e varredura progressiva. Grande número de softwares e placas de captura para

microcomputadores, por exemplo, trabalham actualmente com imagens nessa ordem de

resolução. Outro exemplo típico é o videocassete doméstico, que apresenta resolução de

480 linhas entrelaçadas e cerca de 330 pixels/linha (além de uma sensível degradação na

resolução cromática, facto que não ocorre na LDTV).

3.2. A PLATAFORMA DE PROGRAMAÇÃO DIGITAL

O middleware é a camada de software, ou plataforma de programação, entre a

rede e suas aplicações, e permite serviços interactivos na TV digital. Seu objectivo

principal é fornecer um conjunto de ferramentas que possibilite a interoperabilidade

entre sistemas de transmissão de vídeo para vários tipos de médias de transmissão,

incluindo satélites, cabos, redes terrestres e microondas.

Em seu nível mais básico, o middleware possui um software que tem acesso ao fluxo de

vídeo, áudio e dados, fazendo o roteamento deles para um dispositivo de saída (monitor)

ou guardando os dados em um dispositivo de armazenamento. O middleware recebe

entradas dos dispositivos de entrada (o controle remoto ou o teclado) do telespectador, e

envia saídas para a tela da televisão e para as caixas de som, além de proporcionar a

comunicação com entidades remotas por meio de um canal remoto.

A arquitectura básica da organização dos elementos do middleware, apresentada na

figura 3, pode ser descrita como a seguir:

a) Recursos: A camada inferior representa os recursos de hardware e de software da

plataforma, cujos elementos (placa-mãe, microprocessadores, subsistemas e sistemas

operacionais em tempo real - RTOS) variam conforme o fabricante. O middleware

visualiza os recursos de forma abstracta, de maneira que os recursos podem ser

mapeados em uma ou mais entidades de hardware distintas.

b) Middleware: As aplicações não têm acesso directo aos recursos, e o middleware

fornece às aplicações uma visão abstracta deles. Ele isola a aplicação do hardware,

possibilitando a portabilidade da aplicação. Além disso, o middleware é responsável por

gerênciar todas as aplicações, inclusive as residentes.

c) API: A API (interface de programação de aplicações) prove os serviços

associados às aplicações. Na prática, existem diversas APIs que implementam serviços

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e interfaces distintas. O middleware implementa a API, apresentando um modelo

abstracto de:

- Streams de áudio e vídeo executados de diferentes fontes e canais para conduzidos;

- Comandos e eventos;

- Registos ou arquivos de dados;

- Recursos de hardware.

d) Aplicações: Implementam serviços interactivos na forma de software para serem

executados com uma ou mais entidades de hardware. A API do middleware é a visão

que as aplicações têm do software dos sistemas.

Aplicações

API

Middleware Gerente de Aplicações

Recursos

Figura 3.2: Arquitectura básica dos elementos de um middleware [MC/MCT/FINEP/FUNTTEL, 2004]

Actualmente, há três grandes padrões de middleware em uso: o DASE, do

padrão americano de televisão digital (ATSC), o MHP, do padrão europeu (DVB), e o

ARIB, do padrão japonês (ISDB). Além desses, outros padrões têm sido desenvolvidos

para suporte a vídeo interactivo, como o MHEG e o MPEG-4.

3.3. INTERATIVIDADE

Em um sistema de televisão digital interactiva, é necessário o armazenamento

local das informações. Independentemente da existência do canal de interactividade, a

interacção do usuário é fornecida basicamente pelo processamento das informações

armazenadas localmente. Assim, deve haver o armazenamento local das informações ou

a existência de um canal de retorno para prover a interactividade.

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Os novos aparelhos digitais possuirão transceptores que permitirão a interactividade,

embora os equipamentos de televisão convencional estejam aptos a receber o conteúdo

da TV digital e fazer a interactividade por meio de um equipamento chamado set-top

box. A figura 3.3 apresenta um modelo de set-top box disponível comercialmente.

Figura 3.3: Modelo de set-top box disponível comercialmente.

O set-top box surge no cenário actual como opção ao alto custo de um televisor

digital. Trata-se de um decodificador que recebe o conteúdo da TV digital e o converte

no formato analógico, de modo que o usuário possa ter acesso à tecnologia digital. Com

ele também é possível navegar na internet, fazendo uso de um canal de retorno. E, a

partir do contacto inicial com a tecnologia digital, o usuário pode se decidir pela

transição para o equipamento de televisão digital.

A figura 3.3.1 apresenta o modelo de um sistema de televisão digital com

interactividade. Esse modelo mostra a geração dos programas televisivos pelas

emissoras, que distribuem sua programação por radiodifusão aos usuários espalhados

pelo país. O usuário recebe a programação digital e o set-top box realiza a conversão,

permitindo que se assista à TV digital nos aparelhos analógicos. As informações

provenientes da emissora ou provedor de serviço de radiodifusão são transmitidas

através do canal de broadcast, enquanto as informações interactivas podem ser

transmitidas por meio do canal de interactividade ou mesmo pelo canal de radiodifusão.

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E as informações do usuário são transmitidas pelo canal de interactividade.

Figura 3.3.1: Modelo de sistema de televisão digital com interactividade.

A forma mais básica de interactividade é chamada de interactividade local, que

utiliza o terminal do usuário ou do set-top box. Os dados pertencentes a determinados

serviços interactivos são transmitidos e armazenados no terminal. Esse terminal pode

reagir às respostas do usuário sem requerer trocas de dados ao longo da rede.

Caso se almeje habilitar o usuário a responder, de alguma maneira, ao serviço

interactivo, e se o provedor ou o operador da rede devem captar tal resposta e reagir a

ela, deve-se prover um canal de interactividade ao longo da rede de transmissão. Essa

interactividade pode ser simples, como na votação em um participante de algum

programa televisivo. Para esse cenário, seria suficiente apenas um canal de retorno

direccional do telespectador em direcção ao provedor.

Se for necessário um nível maior de interactividade, quando o usuário precisa de

uma resposta (na hipótese de uma compra on-line, por exemplo, em que o consumidor

envia os dados de seu cartão de crédito e deve receber a confirmação da transacção

efectuada), deve-se implementar um canal directo entre o provedor e o consumidor. O

canal de broadcast não será suficiente se não dispuser de um endereçamento individual,

visto que tal informação é confidencial e deve ser destinada unicamente ao cliente em

questão.

Se a informação esperada ou requisitada pelo usuário do serviço interactivo for

mais complexa ou exigir uma alta capacidade de transmissão, um outro nível de

interactividade deve ser atingido. É o caso de um potencial consumidor que, ao

acompanhar o anúncio de um produto de um fabricante, entra em contacto com ele para

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informações suplementares. Nesse caso, o canal de interactividade directo deve ser

transmitido via radiodifusão. O serviço interactivo, então, se assemelha a uma

comunicação bidireccional com exigências similares para a capacidade e a qualidade de

transmissão, tanto na direcção directa quanto na reversa.

A adição de interactividade à infra-estrutura da televisão digital exige que a

instalação do sistema seja estendida aos componentes que fornecem comunicação entre

o usuário final e o fornecedor do serviço interactivo. Pode-se fazer uso da alta taxa de

bits dos canais de broadcast da televisão digital na distribuição da informação ao

usuário do serviço interactivo em taxas que atingem até 20 Mbps por canal em redes de

difusão terrestres, e até 38 Mbps por canal em redes de difusão via satélite ou cabo. A

capacidade de transmissão do canal de interactividade vai depender do tipo de rede

utilizado para transmissão.

3.3.1. SERVIÇOS INTERATIVOS

O termo serviços interactivos pode descrever uma gama de diferentes tipos de

serviços oferecidos, que exigem um nível variável de interacção entre o usuário e o

fornecedor do serviço ou operador da rede. A interactividade proporciona algumas

novas funcionalidades à televisão. Alguns dos serviços que já estão disponíveis, ou que

estarão em breve, são:

a) EPG - Talvez a mais antiga forma de interactividade pela televisão, o Guia de

Programação Electrónica (EPG) permite aos usuários acompanhar a

programação de centenas de canais, facilitando a escolha do programa desejado.

b) Enhanced TV - É uma evolução para os programas de televisão que já utilizam

a interactividade; A diferença reside no formato pelo qual o usuário interage

com a emissora, que não é mais via internet (pelo computador) ou via telefone,

mas pelo próprio receptor de TV digital.

c) Individualized TV - Nesse tipo de serviço, o usuário terá à disposição um nível

de interactividade semelhante ao de um aparelho de DVD (será possível

configurar opções de câmara, som e legenda de acordo com sua vontade).

d) Internet TV -É o serviço que permite o acesso à internet na tela da TV.

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e) Video On Demand - O VOD é uma aplicação interactiva que teve grande

impulso nos últimos anos; trata-se de uma aplicação que fornece aos usuários

uma selecção com filmes ou programas de TV disponíveis naquele instante. O

VOD difere do EPG por permitir a busca de um programa dentro de uma base de

dados com milhares de atracções, indicando se aquela desejada pelo

telespectador está em exibição e em que canal.

f) Anúncios comerciais - Propagandas comerciais podem ser incrementadas com a

opção de detalhar, caso o usuário se interesse, determinado produto anunciado.

Também já há aplicações em que o usuário entra em contacto directo com o

vendedor, podendo inclusive adquirir o produto por meio da televisão.

Aplicação semelhante já é disponibilizada em canais dedicados a vendas.

g) Compra de MP3, filmes ou produtos educativos, que podem ser baixados via

download de um servidor após efectuada a transacção.

Além dos serviços interactivos, outros são disponibilizados pela televisão

digital:

h) Mono programação - Exibição de um único programa, com conteúdo de vídeo

e de áudio associado, em uma frequência designada exclusivamente para a

emissora ou programadora. Essa opção, não é obrigatória no ambiente da TV

digital terrestre, vem sendo utilizada em alguns países nas transmissões de

imagem em alta definição (HDTV).

i) Multiprogramação - Oferta de múltiplas programações simultâneas através de

um único canal de frequências. Graças à codificação de sinais de vídeoo u áudio

e dados, é possível transmitir de quatro a seis programas simultâneos, em SDTV.

j) Mobilidade ou portabilidade - Permite a recepção dos sinais de TV digital pelo

usuário em diferentes condições de movimento (parado, caminhando ou mesmo

dentro de um veículo em alta velocidade). A recepção pode ser realizada por

meio de aparelhos de televisão em veículos e de receptores de TV integrados a

aparelhos celulares ou palmtops.

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k) Multisserviços - Congregam vários serviços de radiodifusão e de

telecomunicações, simultaneamente, em uma mesma plataforma de televisão

digital.

3.4. PADRÕES DE TELEVISÃO DIGITAL

Existem três sistemas principais de TV digital em operação no mundo: o sistema

americano Advanced Television Systems Committee (ATSC), o sistema europeu Digital

Video Broadcasting Terrestrial (DVB-T) e o sistema japonês Integrated Services Digital

Broadcasting Terrestrial (ISDB-T). Os objectivos comuns aos diversos sistemas são:

manter as mesmas faixas de frequência hoje utilizadas, aumentar as resoluções espaciais

vertical e horizontal, melhorar a representação de cores, apresentar uma razão de

aspecto de 16:9, para aproximar o formato ao da tela de cinema (o aparelho analógico

usa uma razão de 4:3), som multicanal de alta fidelidade e transmissão de dados.

Existem também padrões para TV digital via cabo ou satélite.

As especificações para transmissão terrestre dos sinais são apresentadas na

Tabela 3.4. Além desses, há também o sistema chinês (Advanced Digital Television

Broadcasting ou ADTB) de desenvolvimento mais recente middleware [Resende, 2004],

Nesta secção são analisados os três sistemas já estabelecidos: o ATSC, o DVB-T e o

ISDB-T.

Tabela 3.4: Especificações para transmissão em radiodifusão terrestre.

ATSC DVB-T ISDB-T

Digitalização de vídeo MPEG-2 MPEG-2 MPEG-2

Digitalização de áudio DOLBY AC-3 MPEG-2 ACC MPEG-2 AAC

Multiplexação MPEG MPEG MPEG

Transmissão dos sinais Modulação 8-VSB Multiplex COFDM Multiplex

COFDM

Middleware DASE MHP ARIB

Em um padrão de TV digital, a técnica de modulação utilizada para transmitir o

sinal é a principal característica. Dois métodos são geralmente utilizados: O modelo de

portadora única (Single-Carrier Modulation - SCM) e o modelo de múltiplas portadoras

(Multiple-Carrier Modulation - MCM); Cada modelo proporciona diferentes

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comportamentos no sinal de comunicações, além de utilizar métodos de codificação

distintos.

O sistema americano (ATSC) utiliza a técnica de portadora única, com os

esquemas de modulação 8VSB (Vestigial Side Band com 8 níveis) e OQAM (Offset

Quadrature Amplitude Modulation) respectivamente; Já os sistemas europeu (DVB-T)

e Japonês (ISDB-T) fazem uso da técnica de portadoras múltiplas e trabalham com o

COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing). A multiplexação por

divisão em frequência (FDM) não é uma técnica nova, e aparece no DVB e no ISDB

com sinais digitais ortogonais, ou seja, sem interferência entre eles. A figura 6 ilustra as

opções de padrões para a TV digital apresentadas na Tabela .

3.4.1. DVB -T

O Padrão europeu de TV digital, o digital vídeo broadcasting (DVB), foi

iniciado em Setembro de 1993 por um consorcio composto por mais de 300 membros,

entre fabricantes de equipamentos, operadoras de rede, desenvolvedores de software e

órgão de regulamentação de 35 países. Trata – se de um conjunto de documentos

relacionados à transmissão, transporte, codificação e middleware. Actualmente, O DVB

é dotado na união Europeia, Austrália, Nova Zelândia, Malásia, Hong Kong, Singapura,

índia e África do Sul, e outros 100 países.

Figura 3.4.1a: Opções de padrões para a TV digital

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Figura 3.4.1b: Arquitectura do padrão DVB

O DVB-T (padrão para radiodifusão terrestre) foi desenvolvido para atender às

diversas necessidades de vários países e, por isso é um padrão flexível em relação a

modos de configuração (um total de 126 possíveis configurações). O sistema de

transmissão opera em canais de 6,7 ou 8 MHz, com multiplexação COFDM, com 1.705

portadoras (sistema 2k) ou 6.817 portadoras (sistema 8k), e sua taxa de transmissão

pode variar entre 5 e 31,7 Mbps. A transmissão SDTV no DVB-T permite a difusão de

até seis programas simultaneamente em uma mesma largura de banda terrestre. A

codificação do canal é realizada para diminuir o efeito do canal sobre o sinal

transmitido, diminuindo assim o número de erros. Para a protecção contra erros, o

padrão DVB usa o código Reed-Solomon, concatenado com um código convolucional,

do tipo usado em comunicações móveis celulares, como o sistema CdmaOne (IS-95)

fabricado pela Qualcomm, puncionado (alguns bits são suprimidos).

A utilização de intervalos de guarda entre os símbolos das várias portadoras

garante mais robustez em relação à interferência intersimbólica.

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Figura 3.4.1c: Esquema do padrão DVB |TELECO, 2006].

Ainda com relação à modulação, o DVB-C (transmissão via cabo) utiliza

modulação 64-QAM, com 6 bits de dados por símbolo; O DVB-S (transmissão via

satélite) usa a modulação QPSK; O DVB-MC (transmissão via microondas operando

em frequências de até 10GHz) se vale do MMDS com 16,32 ou 64 QAM, e o DVB-MS

(transmissão via microondas operando em frequências acima de 10GHz) emprega o

LMDS com QPSK.

3.4.1.1. ESPECIFICAÇÕES PARA O PADRÃO DVB

O consórcio europeu DVB apresenta um conjunto de especificações para

serviços interactivos, descrevendo soluções para uma variedade de possíveis

configurações de rede, englobando as especificações de difusão de seu padrão, bem

como as redes interactivas que sejam capazes de prover o canal de retorno aos sistemas

de televisão digital.

A tabela 3.4.1.1 resume as áreas técnicas especificadas e os respectivos

acrónimos. Sendo assim, temos a tabela 3.4.1.1 que representa o conjunto de

especificações do padrão DVB para o canal de interactividade .

Tabela 3.4.1.1: Resumo das áreas técnicas especificadas e os respectivos acrónimos.

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Embora esse conjunto de especificações tenha sido definido para o padrão europeu de

televisão digital, apenas Finlândia e Itália, além da Inglaterra, empregam actualmente o

canal de retorno nas suas transmissões de TV digital Multimedia Home Platform - MHP

O MHP e o sistema aberto de middleware designado para o padrão europeu de

televisão digital. Ele define uma interface genérica entre as aplicações digitais

interactivas e os terminais nos quais essas aplicações são executadas. O MHP expande

os padrões existentes do DVB para serviços interactivos e de difusão em todas as redes

de transmissões, incluindo sistemas terrestres, de satélite, de cabo e de microondas. O

MHP baseia-se em uma plataforma denominada DVB-J, que inclui uma máquina virtual

definida conforme especificações da Java Virtual Machine, da Sun Microsystems.

Diversos pacotes de software provêem interfaces genéricas de programação de

aplicativos (APIs) para um grande número de recursos da plataforma. As aplicações

MHP cessam a plataforma apenas a partir dessas APIs específicas. O MHP possui três

diferentes perfis que fornecem conjuntos de recursos e funções para interactividade

local, interactividade com canal de retorno e acesso à Internet.

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Canal de Interactividade Acrónimo DVB

RSDI/ISDN DVB-RCP

DECT DVB-RCD

GSM DVB-RCG

CATV DVB-RCC

LMDS DVB-RCL

Satélite DVB-RCS

SMATV DVB-RCCS

Terrestre DVB-RCT


3.4.1.2. TRANSMISSÃO NO DVB

Para que o sinal de banda-base seja transmitido pelo canal, ele tem de submeter-

se a uma codificação e a uma modulação. Uma correcção de erro FEC (Forward Error

Correction) é necessária para permitir ao receptor corrigir os erros que ocorreram em

consequência do ruído e outros distúrbios no trajecto de transmissão. Além disso, um

método de sincronização tem que ser fornecido. O diagrama de blocos completo para o

codificador DVB-T é mostrado na Figura 3.4.1.2.

O processamento de codificação no DVB-C, DVB-S e DVB-T é baseado nos

mesmos conceitos fundamentais, Assim, os primeiros quatro blocos do diagrama são

comuns aos três sistemas.

Figura 3.4.1.2: Diagrama de blocos do codificador DVB-T.

O codificador interno só se faz necessário nas transmissões via satélite e

terrestre. Note que a especificação do DVB-S foi desenvolvida em meados de 1993.

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Nesse período, considerou-se o tipo de processamento do codificador escolhido

muito avançado e longas discussões foram feitas sobre a viabilidade económica da im-

plementação no receptor do usuário de um descodificador de Viterbi, por exemplo. Os

blocos identificados em cinza são específicos do DVB-T.

Existem diferenças principalmente com relação à modulação utilizada em cada

sistema. Para DVB-C, a modulação escolhida foi a QAM (com 16, 32, 64, ou 256

pontos na constelação). O DVB-S utiliza QPSK ou BPQSK e o DVB-T utiliza OFDM

(Orthogonal Frequency Division Multiplexing), que será descrito mais à serão a seguir

descritas, de forma resumida, as funções dos principais blocos do diagrama da figura 9,

para melhor entender o funcionamento do sistema de transmissão.

3.4.2. O PADRÃO ATSC

O padrão americano de TV digital, o Advanced Television Systems Committee

(ATSC), inclui a TV de alta definição (HDTV), a TV com definição normal (SDTV),

transmissão de dados, áudio com som multicanal e transmissão directa para residências

via satélite (direct-to-home broadeasting).

Figura 3.4.2a: Arquitectura do padrão ATSC

Iniciado em 1982 e composto, actualmente, por cerca de 130 membros

(fabricantes de equipamentos, operadores de redes, desenvolvedores de software e

Ano lectivo 2011 (UAN). 19


órgãos de regulamentação), o ATSC está em funcionamento nos Estados Unidos desde

Novembro de 1998, e foi adoptado pelo Canadá, Coreia do Sul e México. Em 2006, os

Estados Unidos contavam com mais de vinte e oito milhões de televisores digitais

vendidos desde 1998. E formado por um conjunto de documentos que definem os

diversos padrões adoptados, incluindo aqueles relacionados à transmissão, transporte,

codificação e middleware.

Na radiodifusão terrestre, opera com canais de 6, 7 ou 8 MHz. A informação

original, com taxa de 1 Gbit/s é comprimida para 19,3 Mbit/s e depois codificada, para

protecção contra erros, com um codificador Reed - Solomon (mesmo código utilizado

no DVD) e outro de treliça. O sinal resultante é modulado em 8-VSB para transmissão

em um canal de 6 MHz, utilizando um esquema de portadora única (Single Carrier

Modulation - SCM).

A técnica de modulação VSB é usada no PAL-M e NTSC por conta da

economia de faixa em relação ao AM (para a transmissão de vídeo) e porque sua

geração demandava equipamentos menos precisos e mais baratos que os necessários

para o Single Side Band (SSB), entretanto, ele apresenta problemas na recepção por

antenas internas e não permite a recepção móvel. Já a TV a cabo utiliza modulação

64-QAM (similar ao DVB), e as transmissões via satélite fazem uso da modulação

QPSK (também similarmente ao DVB).

O sistema ATSC utiliza o formato de 1920 x 1080 pixels, com varredura

entrelaçada de 60 campos/s ou de 1280 x 720, com varredura progressiva de 30

quadros/s. O vídeo usa codificação MPEG-2, criado pelo Grupo de Especialistas em

Vídeo, e o áudio segue o padrão Dolby AC-3, versão do padrão usada em salas de

cinema ou em equipamentos de som de alta qualidade.



Figura 3.4.2b: Esquema do padrão ATSC.

O sistema permite atingir várias qualidades de imagem com 18 formatos de

vídeo diferentes (SDTV, HDTV ou qualidades intermediárias atingidas por diferentes

taxas de quadro), além de permitir a transmissão de dados. Esse sistema foi

desenvolvido para operar em canais com várias características de atenuação, desde o

ruído branco, multipercursos, ruídos impulsivos e de fase. Também é preparado para

operar em bandas densamente ocupadas, com óptima eficiência espectral, sem sofrer a

interferência do sinal de TV NTSC.

DTV APPLICATION SOFTWARE ENVIRONMNET - DASE

O DASE é um padrão ATSC que define a plataforma para funções avançadas do

receptor. Ele interage com os serviços da plataforma do receptor, de maneira a aceitar

entradas da transmissão de transporte e do usuário final e gerar saídas de áudio e

gráficos para os sistemas receptores. A plataforma dos receptores oferece serviços

essenciais ao DASE, como operar em serviços de sistemas, serviços de entrada e saída e

de memória.

Também possui dois ambientes de aplicações para suporte a aplicações

declarativas e procedurais. O ambiente de aplicações declarativo é chamado DAE

(Declarative Application Environment), enquanto o ambiente de aplicações proccdural é

chamado PAE (Procedural Application Environment) e processa conteúdos com

objectos activos com uma máquina virtual Java. Além do DAE e do PAE, o DASE

contém decodificadores de conteúdo que atendem tanto às aplicações procedurais

quanto às declarativas para decodificação e apresentação de tipos comuns de conteúdo,

como os formatos PNG, Portable Font Resource e JPEG.



3.4.3. O PADRÃO ISDB-T

O padrão de TV digital Integrated Services Digital Broadcasting for Terrestrial

Television (ISDB-T) foi concebido para executar a transmissão digital dos sinais de

televisão, permitindo que o modelo de TV de alta definição HDTV esteja acessível tanto

para usuários que utilizam receptores com fio quanto para aqueles com receptores

móveis e sem fio, com baixa definição de imagem.

Especificado em 1999 no Japão pelo grupo DiBEG (Digital Broadcasting

Experts Group), o ISDB-T é composto por várias empresas e operadoras de televisão

daquele país. Até o momento tem sido adoptado apenas no Japão; Em contrapartida, é

amplamente divulgado que o ISDB reúne o maior conjunto de facilidades técnicas

dentre os três principais padrões de TV digital: Alta definição, transmissão de dados e

recepção móvel e portátil.

Figura 3.4.3a: Arquitectura do padrão ISDB.

O sistema ISDB-T pode transmitir vídeo, som, dados ou uma combinação dos

três, já que apresenta grande flexibilidade de configuração, graças ao modo como foi

concebido. O modo como sua banda é segmentada define seu método de transmissão,

conhecido como BST-OFDM (Band Segmented Transmission OFDM). Ele possui 13

segmentos distintos que podem ser configurados de três modos diferentes: Esses modos,

denominados camadas do sistema, podem ser modulados de forma independente por

meio de esquemas de modulação multi- níveis, e transmitidos por um sistema MCM,

que é o OFDM. Ele pode ser visto como uma variante melhorada do sistema europeu.



Figura 3.4.3b: Esquema do padrão ISDB.

As principais características do ISDB – T são:

a) Transmissão de HDTV, SDTV e LDTV.

b) Transmissão de múltiplos programas;

c) Serviços interactivos e multimédia de alta qualidade para receptores móveis e

fixos;

d) - Transmissão hierárquica, permitindo uma configuração diferenciada para

variados receptores, inclusive para recepção parcial.

O ISDB-T opera com canais de 6, 7 ou 8 MHZ, utiliza a multiplexação COFDM,

com variações, e codificação da carga útil do sinal com MPEG-2. A protecção contra

erros é provida por código Reed-Solomon concatenado com código convolucional;

projectado para suportar sistemas hierárquicos com múltiplos níveis, o ISDB-T alcança

uma taxa de transmissão que varia entre 3,65 e 23,23 Mbps. Já a televisão a cabo

emprega o esquema de modulação 64-QAM, enquanto a transmissão via satélite usa a

modulação 8-PSK.



Association of Radio Industries and Business - ARIB

A Association of Radio Industries and Business estabeleceu os padrões ARIB

para transmissão e codificação de dados para radiodifusão digital, que são baseados em

uma especificação XML, consistindo em três partes: Codificação de monomídia (criada

para manter a compatibilidade com o antigo sistema de transmissão de dados

multiplexados que já estava em uso no Japão), codificação de multimídia (busca

estabelecer uma compatibilidade com os padrões de uso de rede e métodos de

transmissão de dados usados nos sistemas europeu e americano) e especificação de

transmissão de dados.

Há duas especificações para a execução de aplicações: A primeira é baseada no

padrão ARIB B24 e possui suporte a aplicações declarativas, usando a linguagem de

marcação BML (Broadcast Markup Language), e a segunda se baseia no padrão

ARIB B23, que definiu um ambiente de aplicações procedurais baseado nos padrões

DVB ou MHP e GEM (Globally Executable MHP ).

3.5. CODIFICAÇÃO DE FONTE

Antes de serem transmitidos, os sinais devem ser gerados por alguma fonte. No

caso da televisão digital, os sinais típicos são áudio e vídeo, além dos dados para

controle da transmissão e interactividade. Os sinais de áudio e vídeo são captados pela

câmara e processados por um equipamento conhecido genericamente como codificador

de fonte.

O codificador de fonte transforma o sinal analógico captado em um sinal digital,

para permitir o armazenamento em um equipamento de memória de massa, como o

hard disc (HD) ou digital vídeo disc (DVD), ou ainda a transmissão directa para o

estúdio. A análise de qualquer sistema de comunicações, incluindo televisão, revela

que, de modo geral, os sistemas podem ser representados como mostra a Figura 3.5

cujos blocos são definidos a seguir:

Fonte: Origina a informação a ser transmitida. São exemplos de fonte a saída de um

terminal de computador, de um microfone, de uma câmara de televisão ou de um sensor



remoto em um sistema de telemetria. A fonte é comummente modelada por um sinal

estocástico ou por um gerador de dados aleatórios a serem transmitidos.

Figura 3.5a: Sistema de comunicações genérico.

Transmissor: Converte a saída da fonte em formas de onda adequadas para transmissão

no canal. A função do transmissor pode ser subdividida como indicado a seguir:

Codificador de fonte: Em muitos casos, consiste apenas em um conversor analógico

ou digital. Em aplicações mais sofisticadas, pode realizar a função de remover detalhes

desnecessários da informação, como, por exemplo, no tratamento de imagens.

Codificador de canal: Adiciona redundância controlada à saída do codificador de

fonte, para combater os efeitos do ruído. Os mais usados em sistemas de televisão

digital são os codificadores Reed-Solomon, que codifica a informação em blocos, e

Viterbi, que faz a codificação convolucional.

Modulador: Translada a saída do codificador de canal para uma forma de onda e

frequência adequadas para transmissão por meio do canal. O modulador é geralmente

seguido de um amplificador de potência, que eleva o nível do sinal e faz o casamento

de impedâncias com o guia de onda que leva o sinal à antena, quando a transmissão é

aérea. A antena é o elemento que emite as ondas electromagnéticas para o meio de

transmissão. Para realizar o acoplamento máximo de potência, a antena deve ler a

mesma impedância do meio de transmissão.

Canal: Meio físico pelo qual a informação passa antes de alcançar o receptor. Um

canal pode consistir em um par de fios, uma fibra óptica em um sistema de televisão

por assinatura ou um enlace de microondas do tipo Serviço de Distribuição Multiponto



Multicanal (MMDS), por exemplo. Ao ser conduzida pelo canal, a informação fica

sujeita à acção do ruído, na forma de perturbações indesejáveis e, de certo modo,

imprevisíveis. Como resultado da acção do ruído, parte da informação pode ficar

bastante mutilada. A fim de estabelecer matematicamente o desempenho do sistema,

faz-se necessária a caracterização do ruído por meio de um processo estocástico. Ou

seja, é preciso modelar matematicamente o canal.

Receptor: Cabe ao receptor processar a saída ruidosa do canal, com a finalidade de

determinar a forma de onda transmitida. Essa é normalmente a parte mais complexa de

um sistema de comunicações e pode ser subdividida como indicado a seguir.

Demodulador: A partir da forma de onda recebida do canal, o demodulador emite uma

estimativa da forma de onda que foi enviada pelo transmissor e entrega na saída a

versão digital correspondente. Devido ao ruído, essa versão nem sempre é a correcta e,

assim, estimativas contendo erros poderão ser passadas adiante, para o decodificador de

canal. E geralmente precedido de um amplificador de sinal com alto ganho, conhecido

como front end amplifier. Para a recepção com antena parabólica, que na verdade é um

parabolóide de revolução, ou seja, uma superfície obtida por meio da rotação de uma

parábola ao redor de seu eixo, usa-se um amplificador de baixo ruído (LNA, Low Noise

Amplifier) no foco da parábola. Esse amplificador tem uma figura de ruído baixa, ou

seja, a razão entre a potência de saída do dispositivo e a de entrada, devida apenas ao

ruído térmico, é pequena. Como há, usualmente, vários amplificadores em série no

receptor, se o ganho do LNA for suficientemente elevado, sua figura de ruído é

predominante para todo o circuito de amplificação.

Decodificador de canal: Com técnicas de codificação aplicadas aos dígitos fornecidos

pelo demodulador, o decodificador de canal tenta corrigir possíveis erros e então

produz sua estimativa dos dígitos de saída do codificador de fonte.

Decodificador de fonte: Processa a saída do decodificador de canal, repondo a

redundância que foi removida no codificador de fonte, reconstituindo a mensagem a ser

entregue ao destinatário. No caso da televisão, há um decodificador para o vídeo e outro

para o áudio. No estágio final do processo de decodificação, o sinal é convertido a

níveis analógicos, para reprodução de cores e som.



Destinatário: Receptor final da informação transmitida. O destinatário pode ser um

indivíduo, no extremo de uma linha telefónica, um telespectador ou um computador,

por exemplo.

Sendo assim, a Televisão Digital Terrestre, ou TV digital, utiliza um modo de

modulação e compressão digital para enviar vídeo, áudio e sinais de dados para os

aparelhos compatíveis com a tecnologia, proporcionando assim a transmissão e

recepção de maior qualidade e quantidade de conteúdo por uma mesma frequência ou

canal, atingindo o alvo de alta qualidade na imagem (HD – Alta Definição).

TV Digital possui uma cadeia mais complexa, constituída por uma fonte, um

codificador, um decodificador e um receptor (aparelho de televisão).

3.5.1. PADRÕES DE CODIFICAÇÃO DE VÍDEO

O Motion Picture Experts Group (MPEG) foi formado em Janeiro de 1988,

como um grupo de trabalho para criar padrões internacionais de codificadores ou

decodilicadores de áudio e vídeo. Em 1989 foi publicado o padrão MPEG-1, aprovado

como padrão internacional em 1992. Em 1990 concebeu-se um novo padrão para

substituí-lo, denominado MPEG-2, que foi aprovado em 1994. Novas melhorias, que

levariam ao padrão MPEG-3, incorporaram-se ao MPEG-2, fazendo com que a sigla

MPEG3 não fosse utilizada. Em 1993, estruturou-se o padrão MPEG-4, aprovado em

1998. Esse grupo desenvolveu, a partir de 1997. o padrão MPEG-7, aprovado em 2002,

voltado para técnicas de pesquisa de conteúdo de áudio e vídeo e actualmente

desenvolve o padrão MPEG-21, denominado multimédia framework.



Esse grupo trabalha ainda com outros padrões relacionados ao uso dos padrões

de áudio e vídeo mencionados, como o IPMP (Intellectual Property Management and

Protection). O MPEG faz parte da organização ISO (International Standards

Organization).

3.5.1.1. PADRÃO MPEG-1

O MPEG-1 visa à compressão de imagens de áudio e vídeo previamente

digitalizadas. Pequenos vídeos disponibilizados na Internet, discos do tipo VCD (Video

Compact Disc) e vídeo distribuído em discos do tipo CD-ROM utilizam esse padrão. O

padrão de compressão de áudio MP3 também é MPEG-1. Trata-se da camada 3 do

MPEG-1, por isso a sigla MP3. A taxa de compressão é variável, e um mesmo padrão,

como o MPEG-1, pode ser utilizado para comprimir mais ou menos o conteúdo

original, podendo atingir uma taxa de compressão de 200:1.

Com a taxa máxima as imagens ficam distorcidas, porque a compressão introduz

artefactos na imagem, presentes em maior ou menor número, dependendo da qualidade

do algoritmo de compressão e da taxa de compressão utilizados. Assim, a maioria dos

vídeos comprimidos com MPEG-1 utiliza compressão menor do que 50:1. Mesmo com

essa taxa, a resolução horizontal obtida após a compressão é baixa, cerca de 320 linhas,

e semelhante à do formato VHS. A compressão utilizada é do tipo multi-frame.


O MPEG-2 foi desenvolvido em conjunto com o grupo Video Coding Experts

do ITU-T (International Telecommunication Union). E conhecido na comunidade

ITU-T também como H.262, o nome do projecto dentro desse grupo.

Discos do tipo DVD e transmissão digital de TV utilizam esse padrão, que é mais

avançado do que o MPEG-1 e produz uma imagem de melhor qualidade. A taxa de

compressão, assim como no MPEG-1, é variável e normalmente se usam valores em

torno de 40:1.

O padrão MPEG-2 é mais eficiente para comprimir sem perda aparente de

qualidade do que o MPEG1. Contudo, isso demanda um esforço computacional maior



no processo, exigindo um hardware mais potente do que o exigido no uso do MPEG-1.

A resolução horizontal obtida após a compressão é superior à do formato VHS. A

compressão utilizada é do tipo multi-frame. Devido ao processo de montagem dos

Group of Pictures (GOP) utilizados pela técnica multi-frame, é mais complexo

comprimir um conteúdo MPEG-2 do que recuperá-lo.


O MPEG-4 é o padrão criado pelo grupo MPEG para compressão de imagens de

áudio e vídeo previamente digitalizadas. O padrão MPEG-4 é usado em vídeos

transmitidos pela Internet, assim como em telefones celulares que utilizam imagens.

Também é comum em diversos padrões de transmissão de TV digital, especialmente os

de alta definição (HDTV) em sua versão AVC.

Assim como os padrões MPEG-1 e MPEG-2, o MPEG-4 permite o uso de

diferentes perfis (profiles), que estabelecem diversos valores para taxas de compressão,

conforme a aplicação. No entanto, diferentemente do MPEG-2, cuja qualidade é

equivalente ao padrão DVD-Video de qualidade, para o MPEG-4 essa variação é bem

maior, e pode-se utilizar uma grande faixa de valores, permitindo a visualização das

imagens do vídeo, não importando a capacidade do meio de transmissão, seja Internet

de banda larga, seja linha discada, por exemplo. E por esse motivo, entre outros, que

sistemas de transmissão de HDTV usam-no como padrão de codificação, como

alternativa ao MPEG-2, como ocorreu no Brasil.

O esforço computacional despendido na manipulação de vídeos no formato

MPEG-4 é ainda maior do que o exigido no formato MPEG-2, o que exige um

hardware mais potente. O MPEG-4 é um padrão mais avançado do que o MPEG-2.

Além da melhoria nos processos de compressão, que se traduz em arquivos

comprimidos com tamanho menor sem perda aparente de qualidade, permite também o

uso de outros tipos de mídia interagindo com o vídeo, como textos e fotos digitais, por

exemplo, accionados por menus inteligentes.

Esses menus, ao contrário daqueles de DVDs de filmes, que ao serem activados

aparecem ocupando toda a tela com o aparelho retornando ao início do disco, podem



ser exibidos da forma que o criador do vídeo quiser. Isso porque a interactividade não é

dependente do aparelho reprodutor do vídeo, mas faz parte do próprio vídeo, seus

comandos são codificados juntamente com as imagens e não em um capítulo separado

dedicado ao menu.

MPEG-4, MPEG-1 c MPEG-2 são siglas dadas a um conjunto de diversos

tópicos denominados parts. Cada parte aborda um aspecto diferente do padrão. Assim,

por exemplo, no MPEG-4 a parte 1 descreve a sincronização de áudio e vídeo, a parte

2, o processo de compressão das imagens, a parte 3, o processo de compressão do

áudio, a parte 4, procedimentos para verificar a conformidade de determinada amostra

com outras partes do padrão e a parte 5 indica o software para demonstrar e ilustrar

determinadas partes do padrão. A parte 10 do padrão foi incluída quando uma versão

mais optimizada da parte 2 (compressão de vídeo) foi desenvolvida. Essa parte recebeu

o nome AVC (Advanced Vídeo Coding). Também ficou conhecida como H.264, porque

esse foi o nome dado pelo grupo Vídeo Coding Experts do ITU-T, que o desenvolveu

conjuntamente com o grupo MPEG.

A organização ISO (International Standards Organization) definiu em 2002 o

programa QuickTime da Apple como padrão para distribuição de conteúdo de vídeo em

MPEG-4. A resolução horizontal obtida após a compressão é variável, podendo ser

ajustada para diversos níveis de qualidade, desde ligeiramente inferior à do formato

VHS até equivalente à do formato DVD. A compressão utilizada é do tipo multi-frame.

3.5.1.4. PADRÃO H-264

O Advanced Vídeo Coding (AVC) ou H.264, ou ainda MPEG4 Part-10, foi o

padrão criado em 2003 pelo grupo MPEG em conjunto com o grupo Video Coding

Experts do ITU-T para digitalização de imagens de vídeo. O objectivo foi desenvolver

um padrão que tivesse a qualidade apresentada pelo MPEG-2 ou pelo MPEG-4, porém

que pudesse opcionalmente fazer isso utilizando taxas menores de transmissão, sem ser

excessivamente complexo, para viabilizar sua implementação em circuitos digitais mais

baratos. A flexibilidade de uso do padrão foi estendida em relação aos originais

MPEG-2 e MPEG-4, permitindo sua utilização tanto em sistemas de alta resolução

(HD) quanto de baixa resolução (SD).



Mais de 20 novas técnicas envolvidas nos elaborados processos de compressão

foram utilizadas, permitindo um comportamento melhor do que os demais padrões em

diversas situações. Com menos da metade da taxa de transmissão (bit rate) utilizada no

MPEG-2 é possível obter a mesma qualidade de imagem. Da mesma forma que o

MPEG-2, o AVC estabelece diversos níveis de profile, para uso desde aplicações

móveis, celulares por exemplo, exigindo menor poder de computação dos circuitos, e

videoconferência, até aplicações que exigem maior poder de processamento, como

exibição de imagens em alta definição (HD), como em sistemas de HDTV. Um grande

número de aplicações adopta esse padrão, como transmissões directas de programação

de TV de satélites para residências, transmissões terrestres de TV digital, aplicações de

distribuição de imagem na Internet. Os discos Blu-ray e HD-DVD também o empregam

para gravação de suas imagens.

3.6. FUNCIONAMENTO DA TELEVISÃO DIGITAL

TERRESTRE

Com a evolução das novas tecnologias é hoje possível fazer-se a transmissão do

sinal de televisão no formato digital em vez do anterior formato analógico funcionando

da seguinte forma:

Na televisão digital terrestre os sons e imagens gravados ou até mesmo capitados

por uma câmara de televisão, bem como os seus dados associados, passarão a ser

convertidos e codificados numa sequência de bits que serão injectados num emissor de



televisão digital terrestre, e difundidos através do espectro electromagnético, pelos

centros emissores. Este sinal, será depois recebido por intermédio das normais antenas

terrestres (que hoje são usadas para a recepção normal de TV), e convertido novamente

em som e imagem de cada canal de TV pelos descodificadores TDT (adaptadores ou

set top box), que podem ser independentes ou integrados nos televisores instalados nas

residências.

Quanto a recepção DTTV is received either via a digital (STB), or integrated

included with , that decodes the signal received via a standard .a televisão digital

terrestre é recebido, através de uma digital de set-top box (STB), ou integrado

sintonizador (televisão) incluído com aparelhos de televisão , que decodifica o sinal

recebido através de um padrão de antena de televisão . However, due to frequency

planning issues, an aerial capable of receiving a different channel group (usually a

wideband) may be required if the DTTV multiplexes lie outside the reception

capabilities of the originally installed aerial. This is quite common in the UK, see

external links. No entanto, devido a questões de planejamento de frequência, uma

antena capaz de receber um grupo de canais diferentes (geralmente uma banda larga)

pode ser necessária se o multiplex TDT estão fora da capacidade de recepção da antena

originalmente instalado. Isto é bastante comum no Reino Unido , veja as ligações

externas.

Indoor aerials are even more likely to be affected by these issues and possibly need

replacing. Antenas internas são ainda mais susceptíveis de serem afectados por estes

problemas e, possivelmente precisar de substituição.

3.7. VANTAGENS E DESVANTAGEM DA TV DIGITAL

São variados os benefícios que a TV digital proporciona. Esses abrangem desde

a ordem do sistema técnico – com o avanço da qualidade de imagem, melhoria do sinal,

som digital, multiplicidade de canais e acessibilidade – até o aspecto social, na medida

em que permite a interactividade entre telespectador e emissora. Mais que uma televisão

com imagem perfeita e um progresso em relação à tecnologia analógica, a TV digital

representa a interacção com o cidadão.

3.7.1. VANTAGENS


http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=pt-PT&langpair=en%7Cpt&rurl=translate.google.com.br&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Television_antenna&usg=ALkJrhj_bNA2_drvatNfV8eVyTRgyKsLYA

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=pt-PT&langpair=en%7Cpt&rurl=translate.google.com.br&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Television_set&usg=ALkJrhi1FS4PG2w0bj78N1kKsQvR3fqgTg

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=pt-PT&langpair=en%7Cpt&rurl=translate.google.com.br&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Tuner_(television)&usg=ALkJrhjrbIINI8psRkRV9PwPcpLvgsxFnQ

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=pt-PT&langpair=en%7Cpt&rurl=translate.google.com.br&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Set-top_box&usg=ALkJrhhjwqhC08T8qHWNVoUl0p6oYRCygA


a) Qualidade de Imagem: O progresso implica num sistema com aperfeiçoamento da

imagem em até seis vezes mais em relação ao padrão actual, regido pelos sistemas

analógicos, podendo apresentar quatro configurações com base no número de linhas.

Sendo assim, temos as especificações dos padrões de imagem que são:

HDTV (High Definition Television): Formato da imagem em alta definição (16:9), de

mesma proporção utilizada nos cinemas oferece uma sensação de maior proximidade

com as cenas, apresentando 1080 linhas de definição horizontal.

EDTV (Enhanced Definition Television): Formato de média definição, com o aspecto

semelhante ao HDTV, ou seja, 16:9. A resolução é considerada inferior ao HDTV: 720

linhas de definição. Os modernos aparelhos de DVD já trazem essa configuração.

SDTV (Standard Definition Television): Utiliza-se do actual aspecto dos televisores

convencionais, na proporção 4:3. A resolução horizontal também é equivalente a da TV

analógica, apresentando 480 linhas.

LDTV (Low Definition Television): Definição voltada para aplicações em telas com

menor resolução, a exemplo de dispositivos portáteis como os celulares. Apresentam

240 linhas, no aspecto 4:3.

b) Melhoria do sinal: Os sinais digitais são capturados por computadores e se tornam

facilmente manipuláveis. Com a digitalização, o sistema de transmissão e recepção fica

mais resistente aos efeitos do ruído, proporcionando um sinal de qualidade muito

superior à qualidade da transmissão analógica. O sistema passa a ser um sistema de

comunicação de dados.

Segundo Becker & Montez (2004), existe interferência no sistema analógico

quando canais são alocados em frequência muito próxima, sendo necessária uma faixa

livre entre dois canais para a supressão da interferência. No sistema digital, isso é

dispensável, pois vários canais sintonizam bem num certo número, mas seu áudio ainda



pode ser percebido um número acima ou abaixo do canal livre, onde deveria ser

sintonizado. Na transmissão digital isso não acontece mais. Um canal não interfere no

outro, dispensando o canal livre do sistema analógico. (...) No sistema digital os canais

intermediários (vagos) podem ser realojados para outras emissoras de TV ou

prestadoras de serviços de telecomunicações.

c) Som digital: No tocante ao som, a TV digital oferece redução de ruído e qualidade

similar a de cinema e de home theaters, por meio do dolby digital system. Este se utiliza

de seis canais independentes de áudio, sendo dois frontais, um central, dois traseiros e

um subwoofer, ou seja, de baixa frequência, para reforçar os sons vindos de trás,

proporcionando uma maior sensação de envolvimento com o que é veiculado.

d) Multiplicidade de canais: Os televisores oferecerão ao telespectador a opção de

assistir a até seis programas simultaneamente, em SDTV. Os usuários terão, também, a

possibilidade de escolher entre diversos ângulos de câmara; serviço já utilizado por

algumas operadoras de TV a cabo.

e) Acessibilidade: O acesso aos programas será facilitado aos usuários nos mais

diversos locais porque os sinais digitais provêem mobilidade através da TV digital

portátil (a exemplo dos serviços a serem disponíveis por meio dos celulares), assim

como da TV móvel, que engloba os televisores instalados em veículos auto motivos.

f) Interactividade: A capacidade de poder intervir directamente no conteúdo difundido

pela televisão é o maior atractivo dessa tecnologia. A TV, que para a maioria da

população é a única fonte de conhecimento, poderá deixar de ser uma mera ferramenta

de informação para tornar-se uma tecnologia que viabilize ou acelere o processo de

inclusão social, cultural, educativo e económico.

A TV analógica esgotou suas possibilidades de melhoramento tecnológico; não

há como expandi-la ou melhora-la para atender as demandas que surgiram com a Era do

Conhecimento. Para haver qualquer comunicação entre o transmissor e o telespectador é



necessário um outro meio de comunicação, seja telefone, internet, ou como em muitos

concursos que sorteiam prémios, por carta. Com o passar do tempo, tornou-se

imperativo unir essas ferramentas de comunicação à TV; tudo em nome da comodidade

de quem transmite e de quem recebe a mensagem do outro lado da telinha.

3.7.2. DESVANTAGENS

a) It can be quite difficult to adjust the antenna, because of the lack of feedback that

would be provided by a gradually degraded analog picture.Ele pode ser bastante difícil

de ajustar a antena, por causa da falta de feedback que seria fornecido por uma imagem

gradualmente degradadas analógico. The picture is usually either totally on or totally

off, providing no information about which direction to move the antenna. A imagem é

geralmente ou totalmente ligado ou totalmente desligado, não fornecendo informações

sobre qual direcção para mover a antena. A signal meter provided on most tuners helps

considerably with this problem, but some televisions lack a signal meter. Um medidor

de sinal fornecido na maioria dos tuners ajuda consideravelmente com este problema,

mas algumas televisões falta um medidor de sinal. The same problem can also make it

very difficult to select and test antennas. O mesmo problema também pode tornar muito

difícil para seleccionar e testar as antenas.

b) New equipment ( Set-top box ) may be required. Novos equipamentos (Set-top

box) pode ser necessária.

c) Increased electricity consumption by the digital receiving equipment if both TV

and additional set-top box is plugged. Aumento do consumo de energia eléctrica pelos

equipamentos digitais de receber se ambos os adicionais de TV e set-top box está

conectado.

d) An upgraded antenna installation may be required. Uma instalação de antena

actualizado pode ser necessária.


http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=pt-PT&langpair=en%7Cpt&rurl=translate.google.com.br&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Set_top_box&usg=ALkJrhhCDH6GAJMspOqJA-0glXgCItjd0w


e) Analogue requires lower signal strength to get a viewable picture.Analógico exige

força de sinal mais baixo para obter uma imagem visível. By extension, digital does not

degrade as gracefully as analogue. Por extensão, digital não se degrada tão

graciosamente quanto analógica. This is because digital signal transmission suffers from

the ; meaning that once the signal degrades beyond a certain point the receiver fails to

decode the signal and cannot present the expected output. Isto é porque a transmissão de

sinal digital sofre do efeito penhasco , significando que uma vez que o sinal degrada

além de certo ponto o receptor não consegue decodificar o sinal e não pode apresentar o

resultado esperado.

f)Switching channels is slower because of the time delays in decoding digital

signals. Canais de comutação é mais lento por causa dos atrasos nos sinais de

decodificação digital.

Assim como a televisão analógica convencional, o sinal digital pode viajar por

diferentes meios:

Terrestre – Transmitidos por ondas de radiofrequência, os sinais digitais são

transmitidos no ar e necessitam de antenas e receptores apropriados para a sua recepção.

Satélite – Transmissão de sinais digitais para antenas parabólicas especificas,

denominado de banda C digital sem custos financeiros para a recepção.

Figura 3.5b: Antena que recebe sinais de TV digital por satélite.

Assim como a televisão analógica convencional, o sinal digital viaja por diferentes

meios - que deverão continuar coexistindo após a adopção do padrão digital. Os

televisores 100 % compatíveis (Plasma ou LCD da nova geração):


http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=pt-PT&langpair=en%7Cpt&rurl=translate.google.com.br&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Cliff_effect&usg=ALkJrhjGOmvGHOsUlnophYpQGVki6r0KTg


HD Ready com DVB-T e com a norma MPEG-4/H.264

Full HD com DVB-T e com a norma MPEG-4/H.264

Apenas terá de comprar um descodificador compatível com a tecnologia DVB-T

e com a norma MPEG-4/H.264, caso não possua já um equipamento que permita a

recepção directa do sinal digital compatível com esta norma. A Portugal Telecom

aconselha a procura do símbolo de compatibilidade com a norma de TDT portuguesa

em todos os equipamentos.

Possuindo uma antena UHF instalada e um descodificador compatível, basta ter

a antena orientada para o emissor TDT mais próximo da sua zona e sintonizar os seus

equipamentos para o digital, utilizando a sintonia automática do seu equipamento

4. TRANSMISSÃO VIA TERRESTRE

A transmissão via Terrestre é Transmitido por ondas de radiofrequência, os

sinais digitais são transmitidos no ar e necessitam de antenas e receptores apropriados

para a sua recepção. Este é provavelmente o meio mais aguardado da televisão digital já

que seu custo económico é o mais baixo, não há necessidade de pagar assinaturas

bastando às grandes emissoras de televisão no país e suas retransmissoras efectuarem as

devidas adaptações, exigindo também da parte dos consumidores, a aquisição de novos

receptores.

No Brasil, algumas companhias de televisão por assinatura já transmitem a sua

programação usando um sistema semelhante denominado MMDS. Em Portugal, a



televisão digital terrestre foi inaugurada em 29 de Abril de 2009, adoptando, como no

resto da Europa, o sistema DVB-T (Digital Vídeo Broadcasting - Terrestrial).

- A transmissão via terrestre diferem quanto aos seguintes parâmetros:

a) Capacidade;

b) Potencial para conexões ponto a ponto ou multiponto;

c) Limitação geográfica devido à atenuação característica do meio;

d) Imunidade a ruídos;

e) Custo;

f) Disponibilidade de componentes;

g) E confiabilidade;

- Meios físicos mais utilizados em redes locais

h) Par trançado

i) Cabo coaxial

j) Fibra óptica

Na transmissão via Cabo utiliza redes de cabo convencionais CATV para

transmitir os sinais digitais que chegam à casa do assinante via operadoras de televisão

por assinatura. Normalmente as operadoras de televisão a cabo recebem quase todos os

canais através de satélite. Após a recepção, filtragem e amplificação poderão existir dois

processos para a transmissão no cabo, sendo um deles a codificação analógica dos

canais criando-se um empacotamento, modulação e depois a transmissão no cabo.

Alguns canais, dependendo do interesse da operadora podem ser transmitidos

directamente no cabo sem a codificação analógica, como é o caso da recepção dos

canais locais da cidade em que a operadora de TV a cabo se situa, os chamados canais

Off Air, porém passam pelo processo de recepção, filtragem amplificação, modulação e

transmissão.

Em resumo, para os canais recebidos via satélite, eles são convertidos de sinais

digitais (DVB-S), para sinais analógicos e depois transmitidos no cabo.



O meio de transmissão utilizado nos sistemas de comunicação via cabo é, como

o nome sugere, um cabo condutor, chamado linha de transmissão. As principais

características deste sistema são confiabilidade excelente e pouca flexibilidade para

ampliações que não tenham sido objecto de cuidadosamente planejado, necessitando de

grandes investimentos de capital para a implantação de rede de cabos e da central de

comutação. Estas características tornam os sistemas via cabo adequados para comutação

a curta distancia, principalmente nas regiões urbanas. A necessidade de uma linha de

transmissão, interligando o transmissor ao receptor, tornam impossível a comunicação

móvel e é a principal causa dos custos elevados da telefonia nas regiões escassamente

povoados.

4.1. PAR TRANÇADO

O cabo de par trançado consiste em dois fios de cobre isolados trançados entre

si em forma helicoidal. Por ser trançado, o campo magnético gerado por um fio é

anulado pelo outro (efeito de cancelamento) reduzindo os ruídos que podem facilmente

alterar as propriedades do sinal.



Figura 4.1a: Exemplos de cabos de pares trançados

A capacidade de transmissão de dados digitais do cabo de par trançado é

expressivamente grande, apesar do facto de esse tipo de cabo ter sido inicialmente

desenvolvido para tráfego telefónico, que é analógico. Esses cabos podem estender a

quilómetros sem amplificação podendo ou não ter repetidores de acordo com a

necessidade transmitindo dados tanto de forma analógica como digital.

As taxas de transmissão podem variar muito, pois as mesmas dependem do

comprimento e da qualidade do cabo utilizado, assim como a tecnologia de transmissão

adoptada. Essas taxas diminuem à medida que o comprimento aumenta, pois desta

forma, ocorre perda de energia por radiação ou calor. Porém, um par trançado consegue

transmitir dados na ordem dos Megabits por segundo mesmo em cabos com algumas

dezenas de metros de comprimento.

Sendo assim, os cabos de par trançado são classificados de acordo com a blindagem:

a) STP - Shielded Twisted Pair: Com blindagem interna envolvendo cada par trançado e

uma global minimizando interferências externas. Devido à blindagem ocorre perda de

sinal. Pode alcançar uma largura de banda de 300 MHz em 100 metros de cabo. Possui a

vantagem de transportar dados utilizando uma sinalização muito rápida com poucas

chanses de distorção;

b) UTP - Unshielded Twisted Pair: Sem blindagem. Tem como vantagem ser flexível e

reduzida espessura. Transportam dados a 100 Mbit/s. Pode-se utilizar com três

principais arquitecturas de rede (ARCnet, Ethernet e token-ring).

O par trançado sem blindagem (UTP) é composto por pares de fios sendo que

cada par é isolado um do outro e todos são trançados juntos dentro de uma cobertura



externa. Não havendo blindagem física interna, sua protecção é encontrada através do

"efeito de cancelamento", onde mutuamente reduz a interferência electromagnética de

radiofrequência.

Uma grande vantagem é a flexibilidade e espessura dos cabos. O UTP não

preenche os ductos de fiação com tanta rapidez como os outros cabos. Isso aumenta o

número de conexões possíveis sem diminuir seriamente o espaço útil. Os cabos UTP’s

são divididos em categorias, levando em conta o nível de segurança e a bitola do fio,

onde os números maiores indicam fios com diâmetros menores.

Sendo assim, existem as seguintes categorias dos cabos de par trançado e tipos

de utilização:

Categoria 1: Voz (cabo telefónico);

Categoria 2: Dados a 4 Mbps (localtalk);

Categoria 3: Transmissão de até 16 MHz. Dados a 10 Mbps (Ethernet);

Categoria 4: Transmissão de até 20 MHz. Dados a 20 Mbps (16 Mbps Token Ring);

Categoria 5: Transmissão de até 100 MHz. Dados a 100 Mbps (Fast Ethernet)

Categoria 6: Utilizado em ISDN, cabos para modem e TV a cabo;

Categoria 7: Ethernet 1000BaseT, ATM com transmissão de até 500MHz. Das

categorias citadas, duas se destacaram em redes de computadores:

Tendo em conta as categorias acima, a UTP são classificados em cinco

categorias que são:

– Categoria 1: utilizado em sistemas de telefonia

– Categoria 2: utilizado em baixas taxas

– Categoria 3: cabos com velocidade de 10 Mbps

– Categoria 4: com velocidades de até 16 Mbps

– Categoria 5: com taxas típicas de até 100 Mbps



CAT-3: Os pares trançados da categoria 3 consistem em dois fios encapados

cuidadosamente trançados. Em geral, quatro pares desse tipo são agrupados dentro de

uma capa plástica protectora, onde são mantidos oito fios. Até 1988, a maioria dos

prédios tenha um cabo da categoria 3 ligando cada um dos escritórios a um gabinete de

fiação em cada andar. Esse esquema permitia que até quatro telefones normais ou dois

telefones multilinha de cada escritório fossem conectados ao equipamento da

companhia telefónica instalado no gabinete de fiação.

CAT-5: Em 1988 forma lançados os pares trançados da categoria 5. Esses cabos

eram similares aos cabos da categoria 3, mas tinham mais nós por centímetro e o

material isolante era de Teflon, o que resultou em menos linhas cruzadas e em um sinal

de melhor qualidade nas transmissões de longa distância; isso os tornou ideais para a

comunicação de computadores de alta velocidade.

4.1.1. VANTAGENS E DESVANTAGEMS DO CABO PAR

TRANÇADO

4.1.1.1. VANTAGEMS

a) Tecnologias e padrões estão estáveis para comunicações de voz;

b) Sistema telefónico, que usa transmissão por par trançado, estão presentes na

maioria das construções, e normalmente pares estão disponíveis para conexões

em rede;

c) Diâmetro reduzido;

d) Baixo custo de instalação e manutenção;

e) Fácil manuseio.

4.1.1.2. DESVANTAGENS



a) - Baixa imunidade à ruídos, principalmente para cabos desprotegidos;

b) - Limitação quanto à distância máxima empregada;

c) - Necessita usar hubs (concentradores).

O Par trançado blindado (STP) Possui uma blindagem interna envolvendo cada

par trançado que compõe o cabo, cujo objectivo é reduzir a diafonia. Um cabo STP

geralmente possui 2 pares trançados blindados, uma impedância característica de 150

Ohms e pode alcançar uma largura de banda de 300 MHz em 100 metros de cabo.

Os par trançado são confeccionados obedecendo a padrões industriais que

definem suas características. São classificados em tipos: 1, 1A, 2, 2A, 6, 6A, 9 e 9A e

apresentam diferenças de parâmetros tais como o diâmetro do condutor e material usado

na blindagem.

Figura 4.1b: Secção do cabo.

Utiliza uma classificação definida pela IBM, baseada em diferentes características de

alguns parâmetros, como diâmetro do condutor e material utilizado na blindagem, sendo

ela: 1, 1A, 2, 2A, 6, 6A, 9, 9A.

Vantagens: Alta taxa de sinalização; Pouca distorção do sinal. Desvantagens: A

blindagem causa uma perda de sinal que torna necessário um espaçamento maior entre

os pares de fio e a blindagem; isso ocasiona um maior volume de blindagem e

isolamento, aumentando consideravelmente o tamanho, o peso e o custo do cabo.



4.1.2. APLICAÇÕES DOS CABO PAR TRANÇADO

A utilização mais comum do cabo de par trançado é o sistema telefónico e

actualmente as redes de computadores. O sinal pode ser transmitido através do cabo de

par trançado por vários quilómetros sem amplificação, mas para distâncias mais longas,

repetidores são necessários.

Quando muitos cabos de par trançado são colocados em paralelo por uma substancial

distância, tais como os fios que chegam a um apartamento vindos da companhia

telefónica, eles são reunidos em forma de cabo e protegidos por uma capa normalmente

plástica. Os pares dentro deste cabo interfeririam uns nos outros se não estivessem

trançados.

Diversos factores interferem na qualidade dessas linhas de transmissão quer seja

para a transmissão de voz ou dados. A qualidade da linha de transmissão depende:

1. Da qualidade dos condutores (resistência, reactância, impedância);

2. Bitola ou espessura dos fios;

3. Técnicas utilizadas;

4. Protecção dos componentes para evitar a indução dos condutores;

5. Radiação.



4.2. CABO COAXIAL

O cabo coaxial é um meio constituído por um condutor interno cilíndrico no qual

é injectado o sinal, um condutor externo separado do condutor interno por um elemento

isolante e a capa externa para evitar a irradiação e a captação de sinais.

Figura 4.2: Representação de um cabo coaxial.

Sendo assim, existem dois tipos básicos de cabo coaxial, o fino (10Base2) e

grosso (10Base5). O cabo coaxial usado em redes possui impedância de 50 ohms e cabo

coaxial utilizado em sistemas de antena de TV possui impedância de 75 ohm.

4.2.1. CABO COAXIL GROSSO

Também conhecido como CABO COAXIAL BANDA LARGA ou 10BASE5, é

utilizado para transmissão analógica. Possui uma blindagem geralmente de cor

amarela. A especificação 10BASE5 refere-se à transmissão de sinais Ethernet utilizando

esse tipo de cabo. O 5 informa o tamanho máximo aproximado do cabo como sendo de

500 metros. Esse cabo tem uma cobertura plástica protectora extra que ajuda manter a

humidade longe do centro condutor. Isso torna o cabo coaxial grosso uma boa escolha

quando se utiliza grandes comprimentos numa rede de barramento linear. Durante a

instalação, o cabo não necessita ser cortado pois o conector (vampire tap) o perfura.

A impedância utilizada nesta modalidade de transmissão é de 75 Ohms. Seu

diâmetro externo é de aproximadamente 0,4 polegadas ou 9,8 mm. O cabo coaxial de 75

ohms é usado para transmissão analógica em sistemas de TV a cabo. Ele é chamado de

broadband (banda larga). Embora o termo "broadband" venha do mundo da telefonia,

onde se refere a algo maior do que 4 kHz, no mundo da rede de computadores

"broadband cable" significa algum cabo de rede usado para transmissão analógica.



Desde o uso do broadband para redes, os cabos são usados para transmissões de sinal

analógico com largura de banda de 300 a 450 MHz a distâncias de até 100 km, que é

muito menos crítico que a transmissão de sinais digitais. Para transmitir sinais digitais

em uma rede analógica, cada interface deve conter dispositivos electrónicos para

converter o conjunto de bits de saída para um sinal analógico, e o sinal analógico de

entrada no conjunto de bits.

Figura 4.2.1: Cabo Coaxial grosso.

4.2.1.1. VANTAGENS DO CABO COAXIAL GROSSO



1) - Comprimento maior que o coaxial fino;

2) - É muito utilizado para transmissão de imagens e voz.

4.2.1.2. DESVANTAGENS DO CABO COAXIL GROSSO

1) - Difícil instalação

2) - Custo elevado em relação ao cabo coaxial fino.

4.2.2. CABO COAXIAL FINO

O cabo coaxial fino é conhecido como cabo coaxial banda base ou 10base2, é

utilizado para transmissão digital, já foi o meio mais largamente empregado em redes

locais. O sinal é injectado directamente no cabo. A topologia mais usual é a topologia

em barra. A construção e blindagem do cabo coaxial proporcionam a ele uma boa

combinação de alta largura de banda e excelente imunidade a ruído. A largura de banda

depende do tamanho do cabo. A especificação 10BASE2 refere-se à transmissão de

sinais Ethernet utilizando esse tipo de cabo.

O 2 informa o tamanho máximo aproximado do cabo como sendo de 200

metros. Na verdade, o comprimento máximo é 185 metros. A impedância utilizada nesta

modalidade de transmissão é de 50 Ohms. As taxas variam de 10 a 50 Mbps e o tempo

de trânsito de 4 a 8 ns/m.




OOOOOOOOOOOO



OOOOOOOOOOOO


Figura 4.2.2: Cabo coaxial fino

4.2.2.1. VANTAGENS DO CABO

COAXIAL FINO

1) -É maleável;

2) - Fácil de instalar;



3) - Sofre menos reflexões do que o cabo coaxial grosso, possuindo maior imunidade a

ruídos electromagnéticos de baixa frequência.

4.2.3. CUIDADOS NA INSTALAÇÃO DO CABO COAXIAL

É necessário verificar a qualidade dos elementos que constituem o cabeamento:

cabos, conectores e terminadores. Esses devem ser de boa qualidade para evitar folgas

nos encaixes, o que poderia causar mau funcionamento a toda rede. Os cabos não

podem ser torcidos, amassados ou dobrados em excesso pois isso pode alterar suas

características físicas. Quanto à conectado, o tipo mais comum de conector usado por

cabos coaxiais é o BNC (Bayone-Neill-Concelman).

Diferentes tipos de adaptadores estão disponíveis para conectores BNC incluindo

conectores T, conectores barril e terminadores. Os conectores são os pontos mais fracos

em qualquer rede.

Figura 4.2.3: Conector BNC Cabo Coaxial x Par Trançado

As características de transmissão de dados em cabo coaxial são

consideravelmente melhores do que em par trançado. Quando usado em conjunto com

técnicas de transmissão de banda larga oferece uma largura de banda que pode ir até aos

300 Mbps. Isso abre a possibilidade de ser usado como base para uma rede de cabo

partilhado, com parte da largura de banda sendo usada para transmissão de dados, e a

restante para a transmissão de outras informações, tais como sinais TV ou voz

digitalizada.



Tem uma atenuação mais baixa que o par trançado (especialmente a altas frequências) o

que significa que tem menos necessidade de repetidores. Dado que a blindagem do cabo

é parte do circuito do sinal, a terra pode introduzir ruído. Uma segunda blindagem

resolve o problema, representando, no entanto um custo adicional. Comparado com o

par trançado, o cabo coaxial tem uma imunidade de ruído de cross-talk bem melhor, e

uma fuga electromagnética mais baixa. Porém, com relação ao custo, o do cabo coaxial

é mais elevado do que o do par trançado, principalmente quando se pensa em termos de

interfaces para ligação do cabo.

4.3. FIBRA ÓPTICA

Uma fibra óptica é um capilar formado por materiais cristalinos e homogêneos,

transparentes o bastante para guiar um feixe de luz (visível ou infravermelho) através de

um trajecto qualquer. A estrutura básica desses capilares são cilindros concêntricos com

determinadas espessuras e com índices de refracção tais que permitam o fenómeno da

reflexão interna total.

É constituída de material dieléctrico, em geral, sílica ou plástico, em forma cilíndrica,

transparente e flexível, de dimensões microscópicas comparáveis às de um fio de

cabelo. Esta forma cilíndrica é composta por um núcleo envolto por uma camada de

material também dieléctrico, chamada casca. Cada um desses elementos possui índices

de refracção diferentes, fazendo com que a luz percorra o núcleo reflectindo na fronteira

com a casca.



Figura 4.3a: Exemplo de Fibra Óptica

A fibra óptica possui duas camadas com índices de refracção diferentes o que faz

com que a luz sofra reflexão total quando tenta passar do núcleo para a casca, quando

isso acontece, ela é reflectida de volta para o núcleo e assim percorre toda a extensão da

fibra.

Figura 4.3b: Exemplos de cordões de fibras ópticas

A fibra óptica utiliza sinais de luz codificados para transmitir os dados, mas

como todos os sistemas actuais de computação funcionam a base de electrões

(electrónica) e não a base de fotões (postónica) é necessário a conversão do sinal

eléctrico em luminoso antes da transmissão através da fibra. Isso é feito através de um

conversor de sinais eléctricos para sinais ópticos, um transmissor, um receptor e um

conversor de sinais ópticos para sinais eléctricos.

A atenuação das transmissões por fibra óptica não depende da frequência

utilizada, portanto a taxa de transmissão é muito mais alta. É totalmente imune a

interferências electromagnéticas, não precisa de aterramento e mantém os pontos que

liga electricamente isolados um do outro. Entretanto, pode ocorrer dispersão modal se a

fibra for multimodo. A transmissão óptica está também sujeita à dispersão espectral ou

cromática.



A luz que passa na fibra é composta de diferentes frequências e comprimentos

de onda. O índice de refracção difere para cada comprimento de onda e permite às

ondas viajarem a diferentes velocidades. Os LED’s, que possuem um grande

espalhamento de comprimento de onda, estão sujeitos a uma dispersão de espectro

considerável. Os lasers exibem uma luz quase monocromática (número limitado de

comprimentos de onda) e não sofre qualquer dispersão cromática significativa. O padrão

10BaseF refere-se à especificação do uso de fibras ópticas para sinais Ethernet. O

conector mais usado com fibras ópticas é o conector ST, similar ao conector BNC. No

entanto, um novo tipo está ficando mais conhecido, o conector SC. Ele é quadrado e é

mais fácil de usar em espaços pequenos.

4.3.1. CARACTERÍSTICAS

A fibra óptica carrega informação sob a forma de luz. A comunicação com luz

dá à fibra óptica capacidade para transportar milhares vezes mais informação do que

transporta o cobre, que usa electricidade para transportar os sinais. Dois fios de fibra

podem transportar mais informação do que um feixe de fios de cobre com 10

centímetros de diâmetro.

Sem qualquer margem para dúvidas, a fibra óptica tem um brilhante futuro á sua frente.

Os principais motivos do seu futuro sucesso devem-se a:

a) A transmissão óptica tem uma grande capacidade de transmitir informação em

termos de largura de banda, a transmissão por frequências de onda de luz é muito

grande no espectro electromagnético, dado que a largura de banda é muito dependente

da extensão da frequência. As larguras de banda de fibra óptica com uma extensão de

500 MHz são já hoje realidade; Alguns investigadores acreditam que a fibra óptica irá

suportar uma extensão de 1000 MHz. Os laboratórios Bell conseguiram colocar com

sucesso 30 000 chamadas simultâneas numa única fibra óptica.

b) As fibras ópticas tem fotões que não possuem carga eléctrica, ao contrário dos

electrões encontrados nos cabos metálicos, tais como fios eléctricos e cabos coaxiais.

Isto é atractivo para aplicações em que o caminho de transmissão atravessa ambientes

sujeitos ao fogo ou gases combustíveis a partir da electricidade. Os cabos ópticos não



são sujeitos a faíscas eléctricas ou interferências de componentes eléctricos num prédio

ou sala de computadores.

c) As fibras ópticas têm menos perca do poder de sinal do que o fio de cobre e os

cabos coaxiais. O poder do sinal luminoso é apenas reduzido muito ligeiramente após a

propagação através de muitos kilométros em fibra óptica.

d) As fibras ópticas são mais seguras que os métodos de transmissão por cabo. A

transmissão da luz não deixa rasto de informação à volta do cabo. A energia residual

electromagnética é encontrada na transmissão eléctrica. Além disso é muito difícil

interceptar um cabo de fibra óptica. Na realidade esta é uma das desvantagens actuais,

devido à impossibilidade de utilizar interceptores T nas linhas de fibra óptica.

e) Os cabos de fibra óptica são muito pequenos (aproximadamente da espessura

de um cabelo) e tem um grande poder luminoso. Por exemplo, 900 pares de fios

colocados em 300 m num prédio pesam 2000 kg. Duas fibras ópticas fazendo a mesma

distância com a cobertura protectora (e uma capacidade de informação muito superior)

pesam apenas 35 kg.

f) As fibras ópticas são cada vez mais fáceis de instalar e indiferentes à

temperatura. Devido à baixa perca de sinal, as taxas de erros em fibra óptica são muito

atractivas. A taxa de erros típica em fibra óptico é 10-9 contra 10-6 em cabos metálicos,

1000 vezes inferior.

g) A tecnologia dos semi-condutores foi aperfeiçoada para proporcionar

aparelhos de transmissão e recepção para o sistema. A queda rápida dos custos dos

chips de estado sólido aumentaram a ambição da indústria da fibra óptica.

Apesar de algumas limitações, a fibra óptica é uma importante tecnologia para

LANs. Quando a tecnologia tiver amadurecido, as suas vantagens de alta velocidade,

baixa atenuação e quase total imunidade ao ruído vão fazê-la muito atractiva como meio

de transmissão.

4.3.2. VANTAGENS DAS FIBRAS ÓPTICAS



a) Perdas de transmissão baixa e banda passante grande: Mais dados podem ser enviados

sobre distâncias mais longas, desse modo se diminui o número de fios e se reduz o

número de repetidores necessários nesta extensão, reduzindo o custo do sistema e

complexidade.

b) Pequeno tamanho e peso: Vem resolver os problemas de espaço e congestionamento de

ductos no subsolo das grandes cidades e em grandes edifícios comerciais. É o meio de

transmissão ideal em aviões, navios, satélites, etc.

c) Imunidade a interferências: Não sofrem interferências electromagnéticas, pois são

compostas de material dieléctrico, e asseguram imunidade a pulsos electromagnéticos.

d) Insolação eléctrica: Não há necessidade de se preocupar com aterramento e problemas

de interface de equipamento, uma vez que é constituída de vidro ou plástico, que são

isolantes eléctricos.

e) Segurança do sinal: Possui um alto grau de segurança, pois não irradiam

significativamente a luz propagada.

f) Matéria-prima abundante: É constituída por sílica, material abundante e não muito caro.

Sua despesa aumenta no processo requerido para fazer vidros ultra puros desse material.

4.3.3. DESVANTAGENS DAS FIBRAS ÓPTICAS

a) Fragilidade das fibras ópticas sem encapsulamento: Deve-se tomar cuidado ao se lidar

com as fibras, pois elas quebram com facilidade.

b) Dificuldade de conexões das fibras ópticas: Por ser de pequeníssima dimensão, exigem

procedimentos e dispositivos de alta precisão na realização de conexões e junções.



c) Acopladores tipo T com perdas muito grandes: Essas perdas dificultam a utilização da

fibra óptica em sistemas multiponto.

d) Impossibilidade de alimentação remota de repetidores: Requer alimentação eléctrica

independente para cada repetidor, não sendo possível a alimentação remota através do

próprio meio de transmissão.

e) Falta de padronização dos componentes ópticos: O contínuo avanço tecnológico e a

relativa imaturidade não têm facilitado e estabelecimento de padrões.

f) Alto custo de instalação e manutenção.

4.3.4. APLICAÇÕES DE FIBRAS ÓPTICAS

g) Sistemas de comunicação;

h) Rede Telefónica: Serviços de tronco de telefonia, interligando centrais de tráfego

interurbano e interligação de centrais telefónicas urbanas;

i) Rede digital de serviços integrados (RDSI): Rede local de assinantes, isto é, a rede física

interligando os assinantes à central telefónica local.

j) Cabos Submarinos: Sistemas de transmissão em cabos submarinos.

k) Televisão por cabo (CATV): Transmissão de sinais de vídeo através de fibras ópticas.

l) Sistema de energia e transporte: Distribuição de energia eléctrica e sistema de

transmissão ferroviário.

m) Redes locais de computadores: Aplicações em sistemas de longa distância e locais. Na

busca de padrões a fim de facilitar a conectividade e minimizar os custos de aquisição e

implantação com fibras ópticas, foi desenvolvido o FDDI.

n) Sistemas sensores



o) Aplicações industriais: Sistemas de telemetria e supervisão em controle de processos.

p) Aplicações médicas: Sistemas de monitorização interna ao corpo humano e

instrumentação cirúrgica.

q) Automóveis: Monitorização do funcionamento do motor e acessórios.

r) Aplicações militares.

4.3.5. FUNCIONAMENTO DA TRANSMISSÃO ÓPTICA

O sinal luminoso é transmitido para a fibra óptica sob a forma de pulso

0 e 1vrepresentando uma sequência de símbolos binários. As ondas passam através do

núcleo da fibra, que é coberto por uma camada chamada cladding. A refracção do sinal

é controlada pelo desenho do cabo, os receptores e os transmissores. O sinal luminoso

não pode escapar do cabo óptico porque o índice de refracção no núcleo é superior ao

índice de refracção do cladding. Deste modo, a luz viaja através do cabo num caminho

todo espelhado.

Figura 4.3.5: Visão longitudinal de uma fibra óptica.

A fonte emissora da luz é usualmente um laser ou um LED. Os lasers

proporcionam para uma grande largura de banda um rendimento da capacidade que é

significativamente maior do que outros métodos. Por exemplo, um cabo de dois fios tem

um parâmetro de distância de largura de banda de 1Mhz/km, um cabo coaxial tem 20

MHz/km, e a fibra óptica tem 400 MHz/km. Há vários métodos para transmitir os raios



luminosos através da fibra: Multimodo com índice degrau, multimodo com índice

gradual e monomodo. Existem dois tipos de fibras ópticas são elas: Monomodo e

Multimodo.

A transmissão óptica está também sujeita à dispersão espectral ou cromática. A

luz que passa na fibra é feita de diferentes frequências e comprimentos de onda. O

índice de refracção difere para cada comprimento de onda e permite às ondas viajarem a

diferentes velocidades. Os LEDs, que possuem um grande espalhamento de

comprimento de onda, estão sujeitos a uma dispersão de espectro considerável. Os

lasers exibem uma luz quase monocromática (número limitado de comprimentos de

onda) e não sofre qualquer dispersão cromática significativa.

Os comprimentos de onda de sinais ópticos próximos de 1.33 µm viajam todos

mais ou menos á mesma velocidade. De qualquer forma, os comprimentos de onda mais

curtos resultam na parte vermelha da luz viajando ligeiramente mais rápidos que a parte

azul da luz. O efeito oposto é encontrado em comprimentos de onda maiores que

1.33 µm. A perca de sinal óptico pode também ocorrer. O próprio cabo também absorve

e espalha luz devido às impurezas que poderão ter sido introduzidas durante o seu

fabrico. O comprimento de onda óptimo, que evita a dispersão cromática é 1.33 µm;

para evitar perca óptica é preferível um comprimento de onda de 1.55 µm. Um laser

completamente monocromático (a 1.33 µm) resolveria o problema, mas um laser

tecnicamente realizável e economicamente viável exibe sempre alguma velocidade no

comprimento de onda.

4.3.6. TIPOS DE FIBRAS ÓPTICAS

4.3.6.1. FIBRAS ÓPTICAS MULTIMODO



As fibras multimodo foram as primeiras a surgirem, e são classificadas quanto a

relação entre os níveis de refracção entre a casca e o núcleo. Elas são de dois tipos:

a) Multimodo com índice degrau: Esta fibra possui o núcleo feito por apenas um material,

ou seja, com índice de refracção constante. A principal consequência disso é uma menor

capacidade de transmissão devido ao fenómeno de dispersão que causa vários “modos”.

Sua largura de banda é de até 35 MHz/km.

b) Multimodo com índice gradual: Esta fibra possui o núcleo composto por vários

elementos com índices de refracção diferentes, isto tenta diminuir a diferença de tempo

de propagação diminuindo assim a dispersão dos vários “modos”. Sua largura de banda

é de até 500 MHz/km.

4.3.6.1.1.FIBRA ÓPTICA MULTIMODO COM ÍNDICE DEGRAU

Foi o primeiro tipo a surgir e é também o mais simples. Na fibra multimodo com

índice degrau, o núcleo e o cladding estão claramente definidos. O núcleo é constituído

de um único tipo de material (plástico, vidro), ou seja, tem índice de refracção

constante, e tem diâmetro variável, entre 50 e 400 mm.

Os raios de luz reflectem no cladding em vários ângulos, resultando em comprimentos

de caminhos diferentes para o sinal. Isto causa o espalhamento do sinal ao longo da

fibra e limita a largura de banda do cabo para aproximadamente 35 Mhz.km. Este

fenómeno é chamado dispersão modal. A atenuação é elevada (maior que 5 dB/km),

fazendo com que essas fibras sejam utilizadas em transmissão de dados em curtas

distâncias e iluminação.

Figura 4.3.6.1.1: Fibra óptica multimodo com índice degrau

4.3.6.1.2. FIBRA ÓPTICA MULTIMODO COM ÍNDICE GRADUAL



Na fibra óptica multimodo com índice gradual, a interface núcleo ou cladding é

alterada para proporcionar índices de refracção diferentes dentro do núcleo e do

cladding. Os raios de luz viajam no eixo do cabo encontrando uma grande refracção,

tornando baixa sua velocidade de transmissão. Os raios que viajam na direcção do cabo

tem um índice de refracção menor e são propagados mais rapidamente. O objectivo é ter

todos os modos do sinal à mesma velocidade no cabo, de maneira a reduzir a dispersão

modal. Essa fibra pode ter larguras de banda de até 500 MHz.km. O núcleo tem,

tipicamente, entre 125 e 50 mm e a atenuação é baixa (3 dB/km), sendo por esse motivo

empregada em telecomunicações.

Figura 4.3.6.1.2: Fibra óptica multimodo com índice degrau

4.3.6.2. FIBRAS ÓPTICAS MONOMODO

Nas fibras monomodo a luz percorre a fibra em apenas “um modo” o que

diminui a dispersão do sinal e evita o problema que possuem a fibras multimodo. Sua

principal característica é a pequena dimensão do núcleo e, por possuir uma menor

dispersão, atinge larguras de banda de até 1Ghz/km.

O tamanho do núcleo, 8 micrómetros (µm) de diâmetro, e o índice núcleo cladding

permite que apenas um modo seja propagado através da fibra, consequentemente

diminuindo a dispersão do pulso luminoso. A emissão de sinais em fibras ópticas

monomodo é possível com LED’s ou laser, podendo atingir taxas de transmissão na

ordem de 100 GHz/km, com atenuação entre 0,2 dB/km e 0,7 dB/km.

Contudo, o equipamento como um todo é mais caro que o dos sistemas multimodo.

Essa fibra possui grande expressão em sistemas telefónicos e interligação de redes em

localidades distantes.



Figura 4.3.6.2: Fibra óptica monomodo



4.4. TRANSMISSÃO VIA SATÉLITE

A comunicação via satélite são aquelas que utilizam como forma de transmitir

dados de ondas de rádio (normalmente microondas) enviadas por satélites artificiais em

órbita da Terra. Pois é uma outra tecnologia de transmissão por microondas que pode

desafiar o fornecimento, via radiodifusão e via a cabo, de serviços de mídia de ponta

para os lares, ser um meio multimidiático, pois permite a melhoria na qualidade da

programação do sistema de TV. Esses satélites vêm sendo usados pelas organizações da

mídia para transmissões de notícias e entretenimento.

A transmissão via satélite também se tornou um importante recurso operacional

para as emissoras de TV locais. Uma pesquisa realizada pela Associação Nacional de

Emissoras (NAB) estima que as estações locais possuem uma média de quatro estações

de satélite em terra.

Sistemas de transmissão DBS — Direct Broadcast Sattelite (Banda C) Este é um

sistema de geração via satélite onde a geradora envia um sinal para um determinado

satélite, e o receptor capta através da antena parabólica convencional. Desde o

surgimento da programação network, as redes de televisão utilizam este sistema para

enviar a programação net para suas emissoras competentes de rede e afiliadas.

Um dos pontos positivos para esse sistema é a sua utilização em locais distantes,

onde o sistema via cabo não chega ou mesmo nas cidades e o custo da instalação não é

muito alto. E um ponto negativo deste é o limite da capacidade de canais. Não tem

anúncios nacionais, somente internacionais.

E um outro sistema é o DTH — Direct to Home (Banda KU) Serviço de

distribuição de sinais do satélite directamente para a casa do usuário. Este sistema

funciona com a mesma estrutura do DBS.

O sistema permite um aumento significativo na quantidade de canais e uma

excelente melhoria na qualidade de transmissão, devido a sua qualidade digital.

Comporta o sistema pay-per-view, comum em países desenvolvidos para vender

eventos especiais e filmes recém-lançados em circuito comercial.



A DTH inaugura uma nova fase da tecnologia do entretenimento doméstico: A

era digital e interactiva. Possibilita ao usuário interagir com a televisão e cessar, por

meio de controle remoto, um guia de programação com filmes inéditos, lançamentos e

eventos especiais como shows e concertos. É uma nova tecnologia de televisão fechada,

já bem difundida no Brasil, que envia o seu sinal televisivo para a casa dos assinantes

directamente de satélites de comunicação específicos em órbitas geoestacionárias. Para

isso, o usuário do serviço precisa instalar uma mini parabólica, que é direccionada para

o satélite.

É importante frisar que existe uma grande limitação no DTH, haja vista que as

redes de TV aberta, na sua quase totalidade, não estão permitindo a inclusão de seus

sinais nesta transmissão. Um dos motivos desta atitude está baseado na actuação

regional das redes através das afiliadas.

No Brasil cerca de três milhões de pessoas assinam algum tipo de TV paga no

país. Destes, cerca de 32% utilizam algum tipo via satélite, ou DTH, Dirct To Home,

um aumento significativo frente aos 24% de um ano atrás. No sistema de DTH, o

assinante recebe uma mini-antena parabólica e um decodificador, que captam o sinal de

TV enviado directamente do satélite, de forma digital. Além dos benefícios de qualidade

que o sinal apresenta, a área de cobertura da transmissão via satélite é muito maior do

que as redes de calor e transmissões por microondas (MMDS).

Sendo assim, temos a configuração típica de distribuição de televisão, no qual

definimos de acesso simples como uma única estação terrestre que transmite através de

um transpositor de um satélite.

Figura 4.4: Configuração típica de distribuição de televisão



As estações terrenas partilham o mesmo satélite sendo necessário técnicas de acesso

múltiplo:

a) Para sinais analógicos -FDMA (partilha a largura de banda do transponder)

b) Para sinais digitais -TDMA (divisão no tempo) ou CDMA (divisão no código)

4.4.1. MÚLTIPLO ACESSO

A técnica de utilização de um transponder de satélite por um número de

estações terrenas, incrementando, deste modo, a sua eficiência para um máximo, é

chamado de múltiplo acesso. No aceaao múltiplo é necessário que cada onda de rádio

emitida em cada estação terrana não interfira na outra. Por essa razão são empregues

técnicas para dividir as frequências, o tempo ou o espaço das ondas de rádio e atribuir

correctamente as frequências divididas, as janela de tempo (time slots) ou espaços para

as estações terrenas individuas.

O acesso múltiplo muitas vezes é chamado múltiplo destino, porque as

transmissões de cada estação terrena são recebidas por todas outras estações terrenas do

sistema, embora não as possas identificar.

Os transponderes são normalmente alugados por uma companhia que é

operadora do satélite . O método pelo qual a largura de banda do transponder é usado ou

acedida depende do método de acesso utilizado. Do ponto de vista de multiplexação da

portadora num transponder, o acesso múltiplo pode ser, então classificado em três tipos

seguintes :

a) Acesso múltiplo por divisão de frequência (FDMA)

b) Acesso múltiplo por divisão no tempo (TDMA)

c) Acesso múltiplo por divisão de código (CDMA)

4.4.1.1. ACESSO MÚLTIPLO POR DIVISÃO DE TEMPO

Em TDMA a alocação de cada estação não é feita através de uma portadora, mas

sim com a alocação de um time slot, dentro de um quadro (frame) de transmissão.

Portanto, uma única portadora trafega pelo transponder, não ocorrendo a excessiva

degeneração por intermodulação, como ocorre em FDMA. Esta condição que pode ser



visualizada, está expressa na Figura 4.4.1.1a, que apresenta as estações A, B, C e D

multi acessando o transponder no tempo.

Figura 4.4.1.1a: Acesso TDMA utilizando uma estação de referência

Para transmissão do burst de sincronização.

Para permitir o perfeito funcionamento entre as estações, sem que ocorram

colisões e, com isso, uma queda significativa da eficiência do sistema, o sistema TDMA

trabalha com um formato de frame e burst, como apresentado na Figura 4.4.1.1b. A

partir desta Figura realizamos uma descrição de cada um dos elementos que compõem o

frame TDMA. Os principais factores que integram a janela TDMA são:

Figura 4.4.1.1b: Formato do FRAME e do BURST para sistema TDMA

a) BURST DE REFERÊNCIA



Responsável por indicar o início do quadro (frame) sendo subdividido em time slots que

são utilizados em várias funções. Para os diferentes tipos de redes do mercado, podem

existir diferenças na implementação.

No entanto, a função de cada slot se mantém a mesma e permite o entendimento do

texto.

b) TEMPO DE GUARDA

Da mesma forma que existe a banda de guarda na condição FDMA, em TDMA

existe o tempo de guarda (G), que previne a sobreposição na transmissão das estações.

c) RECUPERAÇÃO DE PORTADORA E DO RELÓGIO

Todos os bursts são iniciados com uma sequência de bits que são utilizados para

viabilizar, no receptor, a recuperação da portadora e do relógio (CBR - Carrier and bit

timing recovery ). Este processo é realizado para que a demodulação dos dados aconteça

com melhores desempenhos. Esta sequência não pode ser de tamanho exa54 gerado e,

sim, suficiente para permitir a perfeita interpretação por parte do receptor. O número

exagerado de bits nesta sequência pode causar a queda de eficiência.

d) PALAVRA DE CÓDIGO DE BURST

A palavra de código de burst (BCW - Burst Code Word) é também conhecida como

palavra única (UW - Unique Word) e tem como principal função indicar ao receptor o

início da transmissão de dados da estação de referência, com controle e informação do

sistema. Além disso, permite que todas as estações sejam sincronizadas no início de

cada quadro, gerando, consequentemente, a possibilidade de informação de cada burst

dentro do frame. Nos bursts de informação, teremos a mesma função, mas atrelada ao

início de cada burst e os respectivos sub-burst.

e) CÓDIGO DE IDENTIFICAÇÃO DE ESTAÇÃO

Através desta sequência de bits é possível identificar a estação (SIC – Station

Indentification Code) que está transmitindo e, consequentemente, utilizando o meio em

um determinado time slot. No time slot das estações, existe um preâmbulo que se

diferencia do canal de burst apenas pela presença de um canal de serviço, para



comunicação entre estações, na forma de voz ou dados. Após o preâmbulo, existe a

transmissão de dados e, para finalizar o burst, a estação transmite alguns bits de

encerramento (Q).

Da mesma forma que no FDMA, no TDMA o acesso pode ser pré-fixado com os

time slots definidos por hardware para cada estação que compõe a rede. No entanto, a

alocação também pode ser por demanda (DAMA), principalmente quando a taxa de

transmissão de cada estação é muito variável. Em grande parte das aplicações um

transponder não é utilizado por uma única portadora multi-acessada por tempo, mas,

sim, com várias portadoras, sendo cada uma delas atrelada a uma rede de voz ou dados.

Nesta condição, o primeiro tipo de múltiplo acesso é o por frequência (FDMA) e os

demais podem vir a ser TDMA. Neste caso, o TDMA ocorre em uma sub-banda e é

chamado de TDMA Faixa Estreita (TDMA Narrow Band) ou Narrow TDMA.

Dentro da condição de acesso por divisão de tempo ainda existem as técnicas

com processo aleatório, sendo muito empregadas em redes de comunicação por

pacotes4,6, como será analisado no item 3.5.

4.4.1.2. COMPARAÇÃO DAS TÉCNICAS FDMA E TDMA

A comparação das técnicas de múltiplo acesso TDMA e FDMA leva em

consideração a capacidade de transmissão e o tempo de atraso na transmissão de

mensagem. Este tópico realizará a comparação utilizando as características gerais de

cada técnica, em um mesmo ambiente de canal.

É relevante observar que não serão considerados a banda de guarda entre as sub-bandas

FDMA e o tempo de guarda entre os slots TDMA, pois a perda de eficiência provocada

por ambos artifícios se equivalem. Além disso, para facilitar a análise, ainda será

considerado que as estações geram suas mensagens de forma determinística, de modo

que o recurso de comunicação é utilizado na sua totalidade.

Na prática, esta comparação directa nem sempre é possível devido às

particularidades ligadas à solução de engenharia, de cada empresa do sector. Sendo

assim, para ambos os casos funcionará a taxa de transmissão R como sendo a máxima



admitida pelo transponder. Além disso, serão considerados M usuários iguais em ambos

os casos, para que se permita uma comparação directa.

4.4.1.3. CAPACIDADE DE TRANSMISSÃO NOS SISTEMAS FDMA.

Em FDMA, admitindo as condições impostas anteriormente, tem-se que a

largura de faixa total do transponder será dividida de forma idêntica para todas as

estações que compõem a rede. Desta forma, pode-se concluir que a taxa de transmissão

média de cada estação será directamente proporcional à largura de faixa ocupada pelas

mesmas. Sendo assim, quanto maior é o número de estações, menor será a taxa de

transmissão média de cada uma delas. Matematicamente, a taxa de transmissão média

por estação pode ser obtida pela equação:

(1)

onde R1 é a máxima taxa de transmissão média da primeira estação e Rm é a máxima

taxa de transmissão média da m-ésima estação da rede. Se a mensagem gerada em cada

estação é formada por pacotes com b bits e o mesmo é transmitido em T segundos,

tem-se que a taxa de transmissão total exigida por todo sistema FDMA será dada pela

equação:

(2)

Onde RFDMA é a taxa total requerida por todas as M estações do sistema FDMA dada

em bps.

4.4.1.4. CAPACIDADE DE TRANSMISSÃO NOS SISTEMAS TDMA.



Para análise do sistema TDMA serão adoptadas as mesmas condições iniciais já

propostas anteriormente. Neste caso, cada estação que compõe a rede poderá transmitir

com a máxima taxa R admitida pelo transponder. No entanto, para que todas as estações

realizem suas transmissões, será criado um quadro(frame), com um número de slots

igual ao número M de estações. Desta forma, pode-se concluir que a taxa de transmissão

média de cada estação também será calculada pela equação (1).

Considerando que em TDMA as estações também terão que trabalhar com a

transmissão de mensagens divididas em pacotes de b bits, pode-se concluir que estes

pacotes deverão ser transmitidos não no tempo total de análise, mas numa fracção

referente ao time slot, que é o tempo T divido pelo número total de estações M. Por este

motivo, a taxa total é calculada como a taxa de cada estação e devidamente representada

pela equação:

(3)

Onde RTDMA é a taxa total requerida por todas as M estações do sistema TDMA dada em

bps. Comparando a equação (2) com a (3), conclui-se que os sistemas FDMA e TDMA

requerem a mesma taxa total de bits.

4.4.1.5. ATRASO NO ENVIO DAS MENSAGENS EM FDMA E TDMA.

O atraso sofrido pela mensagem será definido como sendo o intervalo de tempo

entre o instante em que se deseja transmitir a mensagem e o instante em que a estação

transmissora termina esta transmissão. A equação (4) denota esta condição.

D W (4)

onde W é o tempo médio que o pacote espera para ser transmitido e é o tempo de

transmissão do pacote. Para TDMA o pacote é enviado em um time slot de duração

igual ao tempo T dividido por M estações, como apresentado pela equação:



(5)

Comparando a equação (5) com a (3) resulta na relação:

(6)

Se no sistema TDMA a estação necessita realizar a transmissão em um instante de tempo

que coincida com o instante de início de seu time slot, pode-se concluir que o tempo de

espera será igual a zero. No entanto, se a estação necessita transmitir um pacote, no

instante de tempo em que o seu time slot está terminando, o tempo de espera será de

× TM Desta forma, o tempo de espera médio para transmissão do pacote será

dado pela equação:

(7)

O somatório da equação (7) é reconhecido como a soma dos termos de uma progressão

aritmética, que pode ser rescrita na forma da equação (8):

(8)

Com as equações (5) e (8) pode-se obter a equação que representa o atraso médio na

transmissão de uma mensagem em TDMA, na forma:



(9)

Simplificando esta equação, tem-se:

(10)

Para o sistema FDMA o tempo médio de espera do pacote é igual a zero (WFDMA

0 ), pois a estação sempre possui uma sub-banda a sua disposição. No entanto, o

tempo de transmissão do pacote será igual a T (FDMA). Sendo assim, tem-se que o

atraso de transmissão da mensagem no sistema FDMA satisfaz:

(DFDMA) (11)

Comparando as equações (10) e (11) chega-se à conclusão de que, do ponto de vista de

atraso na transmissão da mensagem, o sistema TDMA é superior ao FDMA, pois o

tempo médio de atraso da mensagem em TDMA é muito menor que em FDMA. O

gráfico da Figura 4.4.1.1.b, mostra que, quanto maior o número de estações, maior é a

superioridade do TDMA em relação ao FDMA neste quesito.

4.4.1.6. ACESSO MULTIPLO POR DIVISÃO DE CÓDIGO (CDMA)

A técnica CDMA é empregada em maior proporção, em comunicações via

satélite em condição de órbita baixa. Por este motivo, este trabalho está voltado para as

duas primeiras técnicas citadas anteriormente.

Sendo assim, temos as tecnicas de multiplo acesso FDMA, TDMA e CDMA,

conforme, vemos nas figura:



Figura 4.4.1.6a: Técnica de Múltiplo Acesso FDMA

Figura 4.4.1.6b: Técnicas de Múltiplo Acesso TDMA

Figura 4.4.1.6c: Técnicas de Múltiplo Acesso CDMA.



4.4.2. CATEGORIA DOS SATÉLITES

Existem três tipos de satélites que se encontram em três órbitas distintas:

a) LEO (Low Earth Orbit): Aproximadamente 500-1500 km

b) MEO (Medium Earth Orbit): Aproximadamente 6000-15000 km

c) HEO (High Earth Orbit): A partir de 20000 km (onde se inclui GEO:

Geostationary orbit, Aproximadamente 36000 km).

Tendo em conta as analises feitas, temos tabela de Comparação entre os tipos de

órbita mais importantes.

Tabela 4.4.2: Características categóricas dos satélites



4.4.2.1. SATÉLITES DE BAIXA ÓRBITA (LEO) E DE MÉDIA

ÓRBITA (MEO)

Órbitas LEO são aquelas em que os satélites viajam a uma altitude entre 500 e

3000 km, aproximadamente. Nas órbitas MEO os satélites estão viajando entre 13000 e

20000 km de altitude. Como estas órbitas estão próximas à Terra, o satélite tem de

viajar a uma velocidade angular maior que a do planeta, pois caso contrário, a força de

gravidade o puxará para o solo, destruindo-o.

Os satélites LEO´S são normalmente divididos em duas categorias: “BIG LEO

´S” e “SMALL LEO´S”. A diferença entre eles é que os BIG LEO´S utilizam a faixa de

freqüência acima de 1GHz e os SMALL LEO´S abaixo de 1GHz.

A velocidade média de um satélite LEO está em torno de 25000km/h, fazendo

uma volta completa em torno da Terra em cerca de 90 a 100 minutos. As órbitas podem

ser tanto circulares como elípticas, dependendo da necessidade do projeto a ser executa-

do, pois as órbitas elípticas fazem com que o satélite passe mais tempo sobre uma

determinada região, facilitando e ampliando o tempo de comunicação entre o satélite e a

estação terrestre.

Os satélites de comunicação utilizam estas órbitas, pois elas estão mais próximas

à Terra, fazendo com que os equipamentos utilizados possam ser menores, até portáteis,

já que necessitam de pouca potência para transmissão.

LEO (Low Earth Orbit): Órbita circular de baixa altitude tem:

– Altitude típica: 500 - 1 500 km



– Período de revolução 1h 30m - 2h

MEO (Medium Earth Orbit): Órbita circular de altitude média

– Altitude típica: 10 400 km

– Período de revolução 6 horas

4.4.2.2. GEO-ESTACIONÁRIOS

São assim denominados por serem colocadas em uma órbita sobre o equador de

tal forma que o satélite tenha um período de rotação igual ao do nosso planeta Terra, ou

seja, 24 horas. Com isso a velocidade angular de rotação do satélite se iguala à da Terra

e tudo se passa como se o satélite estivesse parado no espaço em relação a um

observador na Terra.

Para que um satélite entre em órbita é necessário que atinja uma velocidade de pelo

menos 28.800 Km/h. Com essa velocidade, se posicionar-mos o satélite a 36.000 km de

altitude, acima do equador, ele ficará numa órbita geoestacionária.

A União Internacional de Telecomunicações (UIT) dividiu o espaço

Geoestacionários em 180 posições orbitais, cada uma separada da outra de um ângulo

de 2°. O Brasil pleiteou 19 posições orbitais junto à UIT. Destas, atualmente sete se

encontram designadas para uso dos operadores brasileiros (Star One, Loral e Hispasat).

Sendo assim, temos uma visão comparativa entre satélites de órbitas LEO, MEO

e GEO:

Os satélites que operam em uma órbita Geo-estacionária necessitam de foguetes

lançadores mais complexos, devido a sua altitude elevada, o que pro-voca um custo de

lançamento mais elevado do que os lançamentos dos satélites de tecnologia (MEO e

LEO). Este custo chega a ser 4 vezes mais caro que o próprio satélite. Esta operação de

lançamento, a cerca de 10 anos atrás, era uma operação arriscada, pois havia uma

quantidade razoável explosões e insucessos. Hoje, a cada ano que passa a confiabili-

dade nos veículos lançadores vem aumentando muito.



Os Satélites GEO possuem uma vantagem de abranger uma área de cobertura

muito maior do que as dos satélites LEO e MEO. Em contra partida, a elevada altitude

provoca um retardo de aproxima-damente 0,5 s no sinal. Este retardo provoca proble-

masmais complexos em protocolos de verificação e correção de erro de dados, onde a

todo instante uma sistema de transmissor interrompe a comunicação de dados para

aguardar a resposta do sistema receptor de que há erro do dado enviado. Só então o

dado é retransmitindo.

Esta interação entre os dois sistemas (Tx e Rx) seria normalmente instantânea se eles

não tivessem que aguardar 0,5 s por uma confirmação de erro. Por este motivo o

protocolo de comunicação de sistemas via satélites GEO, são diferentes dos outros

sistemas de telecomunicações, tornando viável a tecnologia.

GEO (Geosynchronous Earth Orbit): Órbita circular equatorial geosíncrona, tem:

– Período de revolução: 23 h 56 m 4,091 s

– Altitude média: 35 786 km, isto é fazendo (rS - rT = 42 164 - 6 378)

HEO (Highly Elliptical Orbit): Órbita fortemente elíptica

– Órbita elíptica inclinada

– Perigeu de baixa altitude

Estas órbitas têm como principais vantagens: GEO: Satélite mantém-se fixo em

relação à Terra; LEO: O satélite está a uma distância relativamente curta;

MEO: O satélite está a uma distância intermédia entre GEO e LEO, permanecendo em

visibilidade durante mais tempo do que em LEO; HEO: Em baixas latitudes, o satélite

apresenta-se próximo do zénite durante um período de tempo apreciável.



Figura 4.4.2.2: Principais órbitas de satélites

4.4.2.3. FREQUÊNCIAS ATRIBUÍDAS A SATÉLITES DE

TELECOMUNICAÇÕES

Tendo em conta as frequências atribuídas a satélites de telecomunicações, as

bandas de frequência mais utilizadas são:

– Frequências ascendente e descendente afastadas: Reduzem-se as interferências.

– Frequência ascendente superior à descendente: Ruído captado pelo satélite é elevado

maximiza-se o ganho de recepção.

Tabela 3: Bandas atribuídas a sistemas por satélite



4.4.2.3.1. BANDA KU

A banda Ku tem faixa de frequência da ordem de 11 a 14 Ghz e é utilizada para

comunicação via satélite de sinais para distribuição de canais de TV fechados. Devido à

alta potência do satélite e à frequência também mais alta em relação à banda C, as

antenas necessárias para a recepção dos sinais são menores, em média 60 centímetros.

A Banda KU é uma faixa de frequência utilizada nas comunicações com satélites

que tem as seguintes características:

1. Espectro de frequência segundo o IEEE: 15.35 GHz até 17.25 GHz.

2. Espectro de frequência comercial utilizado: 10.7 GHz até 18 GHz.

3. É utilizado um sinal de frequência 14 GHz para comunicação no sentido terra

satélite e 12 GHz no sentido satélite Terra.

4.4.2.3.2. BANDA C

Banda C é como é popularmente chamada a distribuição na faixa de frequência

da ordem de 3 a 4 GHz, e que permite recepção de sinais de TV com antenas de tela de

diâmetro acima de 2 metros.

A Banda C é uma faixa de frequência utilizada nas comunicações com satélites

que tem as seguintes características:

Espectro de frequência segundo o IEEE: 3.9GHz até 6.2 GHz.

Espectro de frequência comercial utilizado: 3.7GHz até 6.425GHz.


http://pt.wikipedia.org/wiki/Terra

http://pt.wikipedia.org/wiki/GHz

http://pt.wikipedia.org/wiki/IEEE

http://pt.wikipedia.org/wiki/Sat%C3%A9lite_artificial

http://pt.wikipedia.org/wiki/Comunica%C3%A7%C3%A3o

http://pt.wikipedia.org/wiki/Frequ%C3%AAncia


É utilizado um sinal de frequência 6GHz para comunicação no sentido terra

satélite e 4GHz no sentido satélite terra.

4.4.2.3.3. BANDA KA

Banda Ka é a parte do espectro electromagnético, na faixa de micro-ondas,

compreendida entre as frequências de 18 e 40 GHz. O Termo Ka refere-se à porção

superior da banda K (K-above band).

Também é chamada de banda 30/20 GHz em virtude de frequência de transmissão

situar-se na frequência de 30 GHz e a de recepção na faixa de 20 GHz.

É utilizada na comunicação por satélites, sondas espaciais e na comunicação da

Estação Espacial Internacional com a Terra.

4.5. VANTAGENS E DESVANTAGEM

4.5.1. VANTAGENS

Depois de todos os problemas apresentados, podem ver-se as vantagens. O

próximo ponto a se levantar é a rapidez. Relatos de instalações práticas mostram que

redes VSAT podem ser implementadas e começar a operar em poucos dias. Isto se deve

a uma característica importante que os sistemas devem ter o amadurecimento e a não

utilização de um meio físico fixo. Além de vários problemas já terem sido detectados e

solucionados, o amadurecimento de uma tecnologia traz a vantagem do custo menor.

Como custo, tempo e conhecimento dos problemas são fatores importantes em

aplicações comerciais, uma comparação, analisando estes tópicos, sempre deve ser feita

entre tecnologias.

Levando-se em consideração que localidades mais distantes são sempre deixadas para

segundo plano no que diz respeito a comunicações, unidades fabris e pequenos

aglomerados rurais sempre podem contar com este meio de transmissão. Localidades

insulares, de pouca infra-estrutura e veículos de mobilidade intercontinental (aviões e

navios) são possí-veis candidatos a possuírem VSAT.


http://pt.wikipedia.org/wiki/Terra

http://pt.wikipedia.org/wiki/Esta%C3%A7%C3%A3o_Espacial_Internacional

http://pt.wikipedia.org/wiki/Sonda_espacial

http://pt.wikipedia.org/wiki/Sat%C3%A9lite_artificial

http://pt.wikipedia.org/wiki/Hertz

http://pt.wikipedia.org/wiki/Frequ%C3%AAncia

http://pt.wikipedia.org/wiki/Micro-onda

http://pt.wikipedia.org/wiki/Espectro_eletromagn%C3%A9tico


4.5.2. DESVANTAGENS

Sem dúvida que poder transmitir informa-ções para vários usuários separados a

quilômetros de distância de uma forma tão rápida é, e continuará sendo uma vantagem

sobre qualquer outro meio de comunicação. Aplicações militares para esta tecnolo-gia

não faltam, já que guerras sempre ocorreram e, pelos recentes fatos, continuaram

ocorrendo espalhadas por todo o globo. Porém o uso de ondas eletromagnéticas em uma

transmissão, ainda mais em uma transmissão envolvendo áreas enormes traz um ponto à

discussão: A segurança. Mesmo em sistemas que possuem os focos das antenas dos

satélites pontuais, não raro são as transmissões que usam da encriptação para garantir

que somente pessoas autorizadas tenham acesso as informações transmitidas.

Além do problema da chuva que afecta de forma diferente as diferentes bandas

de transmissão, existe ainda o problema pouco comentado de quando o satélite eclipsa o

sol. Este efeito interfere na comunicação interrompendo (uma vez por ano no período

por poucos minutos com previsão adiantada) por ser uma fonte de ondas

eletromagnética bastante poderosa. Assim, sistemas críticos que não podem ficar

minutos sem comunicação não devem usar VSAT.

Um fator que se deve ressaltar é que seu BER é variável, visto que as condições

climáticas (chuvas) interferem de forma direta, já que as ondas eletromagnéticas passam

os primeiros quilômetros do seu percurso na atmosfera.

4.5.3. PROBLEMAS DE COMUNICAÇÃO POR SATÉLITES

Os problemas de comunicação por satélites podem ser agrupados em 3 campos:

a) Físico:

- A atmosfera provoca reflexões de onda, provocando atrasos e erros

- Variação da intensidade do sinal devido a propaga-ção multipath

- Interrupções no sinal devido a shadowing



- É necessário ter em conta que quanto maior a dis-tância, maior o dispêndio de energia

dos equipamen-tos (tanto em terra como no satélite)

- É necessário bom equipamento para que exista uma maior eficiência na comunicação.

b) Monetário:

- Existe muito dinheiro envolvido numa transmissão

c) Software:

- Problemas na camada de transporte, como por e-xemplo, erro na transmissão de bits.

4.6. TRANSMISSÃO DE SINAIS DE SOM E IMAGEM PARA TV E

RÁDIO.

Outro tipo de aplicação com alocação fixa é a transmissão de sinais de som e

imagem para rádio e TV em serviços por assinatura ou para radiodifusão.

Principalmente no mercado brasileiro, as transmissões analógicas dos sinais de rádio e

TV são muito comuns, pois a base de recepção instalada em todo território nacional é



muito grande, fazendo com que a migração da tecnologia analógica para digital esteja

um pouco retardada.

Para transmissão dos sinais de TV de forma analógica é utilizada a modulação

em frequência (FM), com desvio maior ou menor, dependendo da banda que se deseja

ocupar no transponder. Quando uma única empresa de TV utiliza toda banda do

transponder, a mesma realiza a transmissão da banda básica de TV, com desvio de

frequência igual ou superior a 25MHZ. Esta operação é normalmente chamada de

operação com full transponder. No entanto, algumas companhias de TV compartilham

a banda do transponder com outros serviços ou até mesmo com uma outra companhia

de TV. Neste caso, a operação ocorre com bandas reduzidas pela metade, ocupando

somente 18MHz e, portanto, denominada de operação half transponder.

A Figura 3.7 apresenta um diagrama em blocos, clássico, para formação da

banda básica de TV utilizada em transmissões analógicas via satélite. Através de um

processo de multiplexação, o sinal de vídeo é combinado com os vários sinais de áudio.

Como se trabalha com mais de uma sub-portadora de áudio, são transmitidos os sinais

de áudio estéreo fônico e uma segunda opção de língua da programação. Nas empresas

onde não se trabalha com áudio estéreo são transmitidos canais de serviço ou, em

muitos casos, outros programas de áudio, como o de rádios comerciais que distribuem o

sinal em toda a área de cobertura do satélite, para que o mesmo possa ser utilizado por

empresas afiliadas, da mesma forma que em TV.



Figura 4.6a: Diagrama em blocos da estrutura de transmissão analógica para TV.

Figura 4.6b: Espectro de frequências da banda

básica de vídeo para transmissão do sinal de TV via satélite.

A actual literatura admite três diferentes concepções de TV digital via satélite,

nos padrões DVB-S, ATSC-S e ISDB-S. O mais empregado actualmente é o DVB-S,

que trabalha com compressão de vídeo MPEG-2, com modulação QPSK e com códigos

de correcção de erro convolucional e estágio do Reed-Solomon nas condições interna e

externa, respectivamente.



Considerando a necessidade de transmissão com qualidade de difusão, o feixe de

bits contendo as informações referentes ao vídeo (MPEG-2), canais de áudio (MPEG-2

MUSICAM) e dados irá modular sua respectiva portadora, não ocupando mais do que

6MHz, o que permite a utilização de até seis portadoras por transponder, considerando

as bandas de guarda entre cada sub-banda. A Figura 3.9 ilustra o diagrama para geração

da portadora modulada em QPSK para transmissão do sinal de TV na concepção Digital.

Figura 4.6c: Diagrama em blocos da estação de transmissão de TV na concepção digital.

Figura 4.6(d) Canais analógicos em half transponder; (e) Canais digitais no padrão DVB-S

A taxa de transmissão dependerá da compressão e, consequentemente, da

qualidade do sinal exigida no ponto de recepção. A maior ou menor compressão é

determinada em função de três factores, sendo estes: qualidade de imagem,



disponibilidade de banda e custo de alocação. As Figuras 4.6 (d) e (e) apresentam a

ocupação dos transponders com canais analógicos e digitais.

Em todos os casos de arquitecturas FDMA apresentados até aqui, uma única

portadora é modulada com mais de um canal ou informação. Para esta condição utiliza-

se a sigla MCPC (Multiple Channel Per Carrier), pois uma portadora é modulada por

uma banda básica composta de vários canais ou informações1. Existe também a

possibilidade de uma portadora em FDMA transportar apenas um canal. Esta condição é

representada pela sigla SCPC (Single Channel Per Carrier).

4.6.1. TRANSMISSÃO VIA SATÉLITE USANDO O

DVB-S

Em termos genéricos, o canal de satélite é caracterizado pela limitação de

potência no downlink e por uma largura de banda (LB) disponível relativamente

elevada. Deste modo, a sua utilização para comunicações digitais com taxas de erros

reduzidas necessita de codificação de canal robusta e um tipo de modulação com boa

imunidade ao ruído.

Figura 4.6.1a: Sistema DVB para TVD – enquadramento das normas

Na Figura 2 representa-se o diagrama funcional do sistema de transmissão DVB

via satélite (DVB-S). Note-se que a entrada do sistema é um TS MPEG-2, proveniente

da saída do multiplexer (ver Figura. 1).



Figura 4.6.1b: Sistema DVB-S

As principais funções e características de cada bloco da figura 4.6.1b descrevem-

se abaixo:

• Dispersão de energia: É uma função de scrambling que reorganiza a

sequência de bits da entrada, transformando-a numa sequência pseudo-aleatória à saída,

Pseudo Random Binary Sequence (PRBS). Eliminam-se assim longas sequências de

zeros ou uns consecutivos, o que permite obter transições binárias em número adequado

para garantir a sincronização do receptor, assim como um espectro de sinal uniforme à

saída do modulador; Esta característica minimiza o efeito da não linearidade do canal. A

função de scrambling é implementada por um gerador polinomial (1+x14+x15), sendo o

mesmo esquema utilizado no receptor para descrambling.

• Codificação Reed-Solomon: Consiste num codificador Reed-Solomon (RS)

que adiciona 16 bytes a cada pacote TS de 188 bytes, pelo que o comprimento final de

cada pacote é de 204 bytes. A percentagem de dados adicionada (overhead) é de

16/188=8,5% e o código tem capacidade para corrigir até 8 bytes errados. Este código é

normalmente referenciado como RS(204,188,T=8).

• Interleaving: Esta função tem como objectivo aumentar a eficiência da

correcção de erros RS, espalhando no tempo os bytes de cada pacote TS em vez de os

transmitir sequencialmente. Deste modo, se ocorrer um erro que afecte mais do que 8

bytes consecutivos, o receptor poderá ainda assim recuperar os dados correctos, pois os

bytes corrompidos não pertencem todos ao mesmo pacote.



• Codificação convolucional: É usado como complemento do codificador RS. O

codificador convolucional introduz100% de redundância nos dados de entrada,

aumentando o débito binário de entrada para o dobro, o que corresponde a um code rate

RC=1/2. No entanto, caso não seja necessário usar a máxima robustez, a redundância de

100% pode ser reduzida através da perfuração (puncturing) dos códigos, que descarta

alguns dos bits produzidos pela saída do codificador convolucional . Os valores de code

rate normalizados em DVB-S são 1/2, 2/3; 3/4; 5/6 e 7/8.

• Formatação Banda Base: Os bits a transmitir são combinados de modo a

formar símbolos que por sua vez correspondem a valores discretos da amplitude de um

sinal, ou seja, pulsos rectangulares. Dado que um pulso rectangular tem LB teoricamente

infinita, é necessário limitá-la de acordo com os valores disponíveis esta função consiste

num filtro passa-baixo do tipo coseno-elevado (raised-cosine) cujas características

permitem limitar a LB dos pulsos a transmitir e também minimizar a interferência

intersimbólica (ISI – Inter Symbol Interference). A LB de um filtro deste tipo é dada

por BB=0.5RS(1+a), em que RS é o débito simbólico em símbolo/s e a é o factor de

decaimento do filtro (roll-off factor), que pode variar entre 0 e 1. No caso de DVB-S,

a=0.35.

• Modulação QPSK: Modulador de Rádio Frequência (RF) do tipo Quaternary

Phase Shift Keying (QPSK). O sinal modulado consiste numa portadora cuja fase se

pode encontrar em 4 valores distintos, cada um deles correspondendo a um símbolo

transmitido; cada símbolo representa uma combinação de 2 bits. A LB ocupada pelo

sinal modulado é o dobro da LB do sinal em banda base, i.e., BT=2BB. No exemplo

seguinte mostra-se como se pode determinar a capacidade de transmissão de um sistema

DVB-S.

Supondo uma largura de banda disponível para transmissão no canal satélite de

BT=33 MHz e um factor de decaimento a=0.35, então é possível obter um débito

simbólico de RS=33/(1+0.35)=24.4 Msímbolo/s. Em QPSK, cada símbolo transmitido

transporta 2 bits, o que origina um débito binário bruto de Rb=2×24.4=48.8 Mbit/s.

Dado que os códigos de detecção e correcção de erros introduzem redundância, o débito

binário útil é menor que o valor anterior.



Assim, após retirar a redundância introduzida pelos códigos RS resulta um

débito de Rb1=48.8×188/204=44.97 Mbit/s. Considerando os casos extremos de

codificação convolucional, podem-se obter débitos úteis máximos e mínimos de,

respectivamente, RU_max=44.97×7/8=39.35 Mbit/s e RU_min=44.97×1/2=22.49

Mbit/s. Como seria de esperar, a redundância introduzida pela codificação de canal

reduz significativamente a capacidade de transmissão disponível para os programas de TVD.

Sendo assim, temos a tabela que representa as zonas de operação dos cabos de

par trançado, cabo coaxial e fibras ópticas e transmissão via satélite.



5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

O estudo dos meios de transmissão digital é muito interessante porque, mostrou ser um dos temas mais importantes, quando referimo-nos sobre os padrões de transmissão digital, como os padrões: DVB-T, ISDB-T e o padrão ATSC. Onde verificamos que o padrão ISDB-T mostrou-se ser o mais importante no facto de ser um o padrão mais completo disponível actualmente, isto porque, é o mais recente e sendo uma versão mais melhorada dos outros padrões.

Tendo em vista estes conceitos, este trabalho forneceu um conjunto de informações sobre o processo de transmissão do padrões DVB-T; ATSC; e o ISDB-T, no qual constatamos o seguinte:

● A TV de alta definição é um sistema de televisão digital que apresenta melhor

qualidade de imagem quando comparada aos sistemas tradicionais de televisão.

● A comparação mais adequada entre televisão convencional e a HDTV, todavia não se

baseia, na relação de aspecto, mas sim no detalhe da imagem.

● Alem da HDTV e da SDTV, também há possibilidade de transmissão de HDTV o

EDTV e o LDTV.

● Para que os televisores convencionais possam ter acesso a tecnologia digital, faz-se o

uso de um set-top box que é o cenário actual como opção ao alto custo de um televisor

digital.

● Existem três sistemas principais de TV digital em operação no mundo: O DVB-T, o

ATSC e o ISDB-T.

● Nos testes de campo e laboratório, os sistemas DVB-T e ISDB-T apresentaram

melhores resultados pelos seguintes motivos: Obtiveram melhor desempenho em áreas

densamente povoadas; Transmitiram imagens de alta definição com adequada robustez ,

ou seja com qualidade satisfatória. Ambos dispõem de configuração que permite

recepção móvel.



De acordo as pesquisas feitas, tendo em vista, este trabalho forneceu um conjunto de informações sobre os meios transmissão dos padrões DVB-T, DVS, e por Cabo, onde constatamos o seguinte:

● Quanto aos meios de transmissão podemos afirmar que o cabo de par trançado são

classificados de acordo a blindagem, isto é, a UTP e a STP.

● Para que o cabo de par trançado poça ser aplicado para a transmissão digital deve ser

amplificado a cada 2 ou 3 km.

● Quanto ao cabo coaxial, existem dois tipo de cabo coaxial, o fino (10BASE2) e o

grosso (10 BASE5).

● Quanto a característica de transmissão digital, o cabo coaxial necessita de repetidores

a cada 1km e mantém altas taxas de dados.

● Comparado ao par trançado, o cabo coaxial tem uma imunidade a ruído bem melhor.

Pois o cabo coaxial é mais caro que o par trançado.

● Quanto as fibras ópticas, podemos afirmar, existe dois tipos de fibras ópticas, a fibra

monomodo e a fibra multimodo.

● As fibras ópticas têm uma característica de transmissão superior as do cabo metálico.

● No espectro electromagnético a fibra óptica opera numa frequência de 1014 a 1015.

● Sendo assim, para transmissão via cabo utiliza-se o sistema DVB-C, com a

modulação QAM, com 6 bits de dados por símbolo.

● Para a transmissão via terrestre utiliza-se o sistema DVB-T, com a modulação

OFDM.



● Para a transmissão via satélite utiliza-se o sistema DVB-S e DVB-S2 com a

modulação QPSK ou BPQSK.

Sugestão para trabalhos futuros

De acordo os estudos realizados após uma série de pesquisas é possível identificar pontos do padrão que poderiam ser melhorados. Uma sugestão de trabalho seria a implementação de melhoras no sistema. A primeira delas seria a implementação da codificação de vídeo MPEG-4, visto que está se tornando uma tendência mundial o seu uso, por causa das vantagens em relação ao MPEG-2.

Sendo assim, outra sugestão seria a implementação de um laboratório de TV Digital na Universidade Agostinho Neto, para um estudo científico dos três padrões existentes, por parte dos estudantes.



6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFIA

ALENCAR, M.S., “ A TELEVISÃO DE ALTA DEFINIÇÃO”.

Disponível em: http://www.portalangop.co.ao. Acessado em: Fevereiro de 2011.

MEGRICH, Arnaldo. Televisão Digital: Princípios e Técnicas, Editora Érica, 2009.

MELO, Paulo. TV Digital: Desafio ou Oportunidade, Complexo Eletronico, 2000.

Disponível em: http://www.lsi.usp.br/~mkzuffo/. Acessado em: Agosto de 2010

ALENCAR, Marcelo. Digital Television Systems, Cambridge University Press, 2009.

FISCHER, Walter. Digital Video and Audio Broadcasting Technology, 3ª Edition, Editors

Springer, 2010.

ALENCAR, M.S., “ A TELEVISÃO DE ALTA DEFINIÇÃO”.

http://www.teleco.com.br/tvdigital_cronog.asp

http://www.difinicao.digital.googlepages.com/

http://www.ccuec.unicamp.br/treinamentos/interativo/admunix/tsld035.htm

http://penta.ufrgs.br/Eunice/r_enlac.html

http://king.inf.ufrgs.br/aplic/tutoriais/redes972/tiago/meiostr.html

http://proenca.uel.br/curso-redes-graduacao/1999/trab-01/equipe-06/meios_trans.htm

● http://proenca.uel.br/curso-redes-graduacao/1998/trab-01/equipe-02/meios.htm

● http://student.dei.uc.pt/~pcsantos/trav/trav_1/meio6.html 22



● Communications Satellite Handbook, Walter L. Morgan & Gary D. Gordon.

● Redes de Computadores, Andrew S. Tanenbaum.

● Revista Nacional de Telecomunicações.


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Sistema de Transmissao para TV Digital