análise tecno-económica de redes heterogéneas com

Transcrição

RELATÓRIO FINAL DE PROJECTO
ANÁLISE TECNO-ECONÓMICA DE
REDES HETEROGÉNEAS
COM
QUALIDADE DE SERVIÇO
AUTORES
Ricardo Bruno Queirós Meira Cruz
Sérgio Miguel Gomes de Almeida Martins
ORIENTADOR
Prof. Doutor A. Manuel de Oliveira Duarte
CO-ORIENTADOR
Prof. Doutor Rui Aguiar
Departamento de Electrónica e Telecomunicações
Universidade de Aveiro
Setembro de 2002
AGRADECIMENTOS
Quero agradecer a todos os que de alguma forma ajudaram e tornaram possível este
relatório final de projecto.
Agradeço ao Professor Aníbal Manuel Oliveira Duarte pela orientação, incentivo e
pelas palavras sábias que sempre soube transmitir.
Ao Professor Rui Aguiar.
Ao meu amigo Ricardo.
Aos amigos Santiago e Daniel.
Aos colegas do Grupo de Sistemas de Banda Larga José Pedro Borrego e João
Rocha.
Aos amigos Leandro, Edison, Alexandre e Susana, André e Pedro Baptista.
À Marlene.
À minha Mãe, irmã e ao meu irmão, que me perdoem a pouca atenção que lhes
prestei neste último ano.
E, por fim, dedico, em especial, este sonho à memória do meu Pai.
Sérgio Martins
AGRADECIMENTOS
Para a realização deste relatório final contei com a ajuda de diversas pessoas, assim
sendo, não podia deixar de prestar os meus sinceros agradecimentos a quem
contribuiu.
Em primeiro lugar, gostaria de agradecer ao Prof. Manuel Oliveira Duarte pela sua
orientação e incentivo, e principalmente pelas suas oportunas observações.
Ao Professor Rui Aguiar.
Ao meu amigo e companheiro Sérgio Martins, pela amizade e companheirismo que ao
longo destes anos sempre demonstrou.
Aos meus amigos Pedro Santiago e Daniel Martins.
A todo o Grupo de Sistemas de Banda Larga, em especial ao João Rocha e ao José
Pedro Borrego, por toda a ajuda e disponibilidade prestada.
À Juliana, por tudo que ela representa para mim, sem ti nada teria o mesmo encanto.
Obrigado por existires...
A toda a minha família, por todo o apoio que sempre me deram.
Em especial às memórias dos meus avós maternos. Aos meus avós paternos, tios e
primos.
Ao meu irmão, à minha cunhada e à minha linda sobrinha e afilhada Beatriz.
Finalmente aos meus pais, por todo o amor, compreensão, conselhos, orientação,
ajuda, apoio e coragem que me deram até ao dia de hoje, é a eles a quem eu devo
tudo o que sou hoje.
Em suma, tenho duas palavras sinceras para demonstrar toda a minha gratidão:
Muito Obrigado.
Ricardo Cruz
Análise Tecno-Económica de Redes Heterogéneas com Qualidade de Serviço
ÍNDICE
ÍNDICE ........................................................................................................................................................... I
ÍNDICE DE FIGURAS ........................................................................................................................... VIII
ÍNDICE DE TABELAS........................................................................................................................... XIII
INTRODUÇÃO..............................................................................................................................................1
CAPÍTULO I – ESTUDO DE CASO I........................................................................................................3
1
INTRODUÇÃO ....................................................................................................................................3
2
A DINÂMICA DO MERCADO DAS TELECOMUNICAÇÕES..................................................4
3
APLICAÇÃO EMPÍRICA DA METODOLOGIA..........................................................................8
4
METODOLOGIAS PARA A CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS GEOGRÁFICAS ......................9
4.1
INTRODUÇÃO .................................................................................................................................9
4.2
METODOLOGIA DO CLUSTER ......................................................................................................10
4.2.1
Pressupostos do modelo ........................................................................................................12
4.3
IDENTIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DAS ÁREAS RURAIS USANDO A METODOLOGIA DO
CLUSTER ....................................................................................................................................................13
4.3.1
Percentagem de área coberta (caso particular do Minho)..................................................17
5
SOLUÇÕES DA REDE.....................................................................................................................21
5.1
ADSL..........................................................................................................................................21
5.1.1
O que é o ADSL .....................................................................................................................21
5.1.1.1
5.1.2
5.1.2.1
5.1.2.2
5.1.2.3
5.1.2.4
5.1.2.5
5.1.3
Arquitectura do sistema ADSL .................................................................................................. 22
Espectro de Frequência .............................................................................................................. 24
ATM ........................................................................................................................................... 25
A trama ....................................................................................................................................... 26
Codificação de erros................................................................................................................... 27
Modulação em ADSL.............................................................................................................29
5.1.3.1
5.1.3.2
5.1.3.3
5.1.4
5.1.5
Aplicações de ADSL .................................................................................................................. 22
Aspectos Técnicos de ADSL ..................................................................................................22
Modulação CAP ......................................................................................................................... 29
Modulação DMT ........................................................................................................................ 30
CAP vs DMT.............................................................................................................................. 31
Limitações Físicas de ADSL .................................................................................................31
Comparativo: ADSL, ISDN e Cable Modems.......................................................................32
5.1.5.1
5.1.5.2
ISDN – Integrated Services Digital Network ............................................................................ 32
Cable Modems............................................................................................................................ 33
5.1.6
Tecnologias, prós e contras ..................................................................................................34
5.2
VDSL – VERY-HIGH-DATA-RATE DIGITAL SUBSCRIBER LINE .................................................36
5.2.1
Introdução .............................................................................................................................36
5.2.2
O aparecimento do VDSL .....................................................................................................37
5.2.2.1
5.2.3
Topologia...............................................................................................................................39
5.2.3.1
5.2.4
5.2.5
Razões dos avanços do VDSL relativamente ao ADSL............................................................ 38
Topologia FTTCab/FTTEx (Fibra até ao armário/central telefónica) ...................................... 39
Técnica de modulação em VDSL: QAM vs DMT .................................................................40
Método de multiplexagem na tecnologia VDSL: FDD vs TDD ...........................................40
5.2.5.1
5.2.5.2
Separação de canais.................................................................................................................... 41
O Espectro VDSL....................................................................................................................... 41
5.2.6
Potência de Transmissão ......................................................................................................41
5.2.7
Condições de Funcionamento ...............................................................................................42
5.2.8
Serviços de VDSL ..................................................................................................................42
5.3
LMDS .........................................................................................................................................43
5.3.1
Definição................................................................................................................................43
5.3.2
Introdução .............................................................................................................................43
5.3.2.1
Porquê o LMDS?........................................................................................................................ 44
i
5.3.2.2
5.3.2.3
5.3.2.4
5.3.3
5.3.4
5.3.5
5.3.6
Arquitectura da Rede.................................................................................................................. 45
Segmentos do Sistema de Equipamentos................................................................................... 45
Normalização.............................................................................................................................. 46
Opções de Arquitectura.........................................................................................................47
Ligações Wireless e Opções de Acesso.................................................................................48
Modulação .............................................................................................................................50
Capacidade do Sistema .........................................................................................................50
5.3.6.1
5.3.6.2
5.3.6.3
5.3.6.4
5.3.7
5.3.8
Capacidade da Taxa de Transferência de Dados – Acesso FDMA........................................... 51
Número máximo de sites de equipamentos do cliente – Acesso FDMA .................................. 52
Capacidade da taxa de transferência de dados – Acesso TDMA .............................................. 52
Número máximo dos sites de equipamento do cliente .............................................................. 52
Propagação de Microondas..................................................................................................53
Planeamento da Rede............................................................................................................55
5.3.8.1
5.3.8.2
5.3.9
5.3.10
Projecto da Célula ...................................................................................................................... 55
Optimização da Reutilização de Frequências ............................................................................ 56
Equipamento do Nó da Rede.................................................................................................56
Equipamento de Rádio Frequência..................................................................................58
5.3.10.1
5.3.10.2
5.3.10.3
5.3.10.4
5.3.10.5
5.3.10.6
5.3.11
Nó da Rede ................................................................................................................................. 58
Transmissores ............................................................................................................................. 58
Receptores .................................................................................................................................. 58
Transceivers................................................................................................................................ 58
Sistemas de Antenas................................................................................................................... 58
Site do Equipamento do Cliente................................................................................................. 58
Equipamento de Interface com a Rede (do lado do cliente) ...........................................59
5.3.11.1
5.3.11.2
5.3.12
Adaptabilidade Completa / NIU Configurável .......................................................................... 59
NIU não adaptável...................................................................................................................... 60
Gestão da Rede .................................................................................................................61
5.3.12.1
5.3.12.2
5.3.12.3
5.3.12.4
5.3.12.5
6
Gestão de Avarias....................................................................................................................... 61
Gestão da Configuração ............................................................................................................. 61
Gestão de Contas de Clientes..................................................................................................... 61
Gestão do Desempenho.............................................................................................................. 61
Gestão de Segurança .................................................................................................................. 61
ANÁLISE TECNO-ECONÓMICA .................................................................................................62
6.1
INPUTS DO MODELO.....................................................................................................................62
6.2
AVALIAÇÃO TECNO-ECONÓMICA ................................................................................................62
6.2.1
Pressupostos ..........................................................................................................................62
6.2.2
Realidade dos Países do Sul da Europa ...............................................................................65
6.2.2.1
Classes de Serviço e Tarifas....................................................................................................... 66
6.2.2.1.1
Clientes Empresariais ........................................................................................................... 66
6.2.2.1.2
Clientes Residenciais ............................................................................................................ 67
6.2.2.2
Taxas de Penetração ................................................................................................................... 68
6.2.2.3
ISP (Internet Service Provider) .................................................................................................. 69
6.2.2.4
Subsidiarização........................................................................................................................... 71
6.2.2.4.1
Subisidiarização diferente para o ADSL, VDSL e LMDS .................................................. 71
6.2.2.4.1.1 Subsidiarização por residência ....................................................................................... 72
6.2.2.4.1.1.1 ADSL ..................................................................................................................... 72
6.2.2.4.1.1.2 VDSL ..................................................................................................................... 73
6.2.2.4.1.1.3 LMDS..................................................................................................................... 75
6.2.2.4.1.2 Subsidiarização por área total ........................................................................................ 77
6.2.2.4.1.2.1 ADSL ..................................................................................................................... 77
6.2.2.4.1.2.2 VDSL ..................................................................................................................... 77
6.2.2.4.1.2.3 LMDS..................................................................................................................... 78
6.2.2.4.1.3 Subsidiarização média por residência ............................................................................ 79
6.2.2.4.1.4 Subsidiarização total....................................................................................................... 79
6.2.3
Resultados Económicos.........................................................................................................80
6.2.3.1
6.2.3.2
6.2.3.3
6.2.3.3.1
6.2.3.3.2
6.2.3.3.3
6.2.3.4
6.2.3.4.1
6.2.3.4.2
Considerações para análise de projectos de investimento ......................................................... 80
Resultados económicos relevantes............................................................................................. 82
Investimentos totais.................................................................................................................... 83
ADSL .................................................................................................................................... 83
VDSL .................................................................................................................................... 85
LMDS.................................................................................................................................... 88
Afectação dos investimentos por elementos de custo ............................................................... 90
ADSL .................................................................................................................................... 90
VDSL .................................................................................................................................... 92
ii
6.2.3.4.3
LMDS.................................................................................................................................... 95
6.2.3.5
Afectação dos investimentos por segmento de rede .................................................................. 97
6.2.3.5.1
ADSL .................................................................................................................................... 97
6.2.3.5.2
VDSL .................................................................................................................................... 99
6.2.3.5.3
LMDS.................................................................................................................................. 102
6.2.3.6
Receitas..................................................................................................................................... 104
6.2.3.6.1
ADSL .................................................................................................................................. 104
6.2.3.6.2
VDSL .................................................................................................................................. 106
6.2.3.6.3
LMDS.................................................................................................................................. 109
6.2.3.7
Comparação do Investimento e Receitas ................................................................................. 111
6.2.3.8
Cash-Flow / Cash-Balance....................................................................................................... 112
6.2.3.8.1
ADSL .................................................................................................................................. 112
6.2.3.8.2
VDSL .................................................................................................................................. 113
6.2.3.8.3
LMDS.................................................................................................................................. 114
6.2.3.9
Análise de Sensibilidade .......................................................................................................... 116
6.2.3.9.1
Valor Actual Líquido (VAL) .............................................................................................. 116
6.2.3.9.1.1 ADSL............................................................................................................................ 116
6.2.3.9.1.2 VDSL............................................................................................................................ 119
6.2.3.9.1.3 LMDS ........................................................................................................................... 121
6.2.3.9.2
Taxa Interna de Rendibilidade (TIR) ................................................................................. 123
6.2.3.9.2.1 ADSL............................................................................................................................ 123
6.2.3.9.2.2 VDSL............................................................................................................................ 125
6.2.3.9.2.3 LMDS ........................................................................................................................... 127
7
CONCLUSÕES ................................................................................................................................129
CAPÍTULO II - ESTUDO DE CASO II .................................................................................................131
1
INTRODUÇÃO ................................................................................................................................131
2
FUNDAMENTAÇÃO......................................................................................................................131
3
ABORDAGEM E METODOLOGIA ............................................................................................134
4
IDENTIFICAÇÃO DE SITUAÇÕES COM NECESSIDADES DE INTERVENÇÃO ..........134
4.1
5
FORMAS DE INTERVENÇÃO .......................................................................................................135
IDENTIFICAÇÃO DAS ÁREAS GEOGRÁFICAS....................................................................135
5.1
6
MODELIZAÇÃO GEOGRÁFICA ...................................................................................................136
SOLUÇÕES DE REDE ...................................................................................................................137
6.1
WIRELESS LOCAL AREA NETWORK ..........................................................................................138
6.1.1
Standards e Organizações...................................................................................................138
6.1.2
As Principais Decisões dos Organismos Reguladores.......................................................138
6.1.2.1
6.1.3
6.1.4
6.1.4.1
6.1.4.2
6.1.4.3
6.1.4.3.1
6.1.4.3.2
6.1.4.3.3
6.1.4.4
6.1.5
Aplicações ................................................................................................................................ 142
Modos de Operação.................................................................................................................. 143
Arquitectura.............................................................................................................................. 143
Camada Física (PHY) ......................................................................................................... 144
Camada DLC....................................................................................................................... 145
Camadas de Convergência (CL)......................................................................................... 145
Aspectos Rádio e Questões Espectrais .................................................................................... 146
O Standard IEEE 802.11.....................................................................................................147
6.1.5.1
6.1.5.2
6.1.5.3
6.1.5.4
6.1.5.4.1
6.1.5.4.2
6.1.5.5
6.1.5.6
6.1.5.7
6.1.5.8
6.1.5.9
6.2
O Impacto das Medidas Reguladoras na Avaliação Económica ............................................. 139
Comparação entre WLANs e outros Sistemas “Sem Fios” ...............................................140
O Standard Hiperlan2 .........................................................................................................141
Introdução................................................................................................................................. 147
Wireless LAN IEEE 802.11..................................................................................................... 149
Arquitectura da Wireless LAN 802.11 .................................................................................... 151
Protocolo MAC do Standard IEEE 802.11 .............................................................................. 153
Função de Coordenação Distribuída (DFC) ....................................................................... 154
Função de Coordenação Pontual (PCF) ............................................................................. 157
Roaming ................................................................................................................................... 157
Estações Perdidas (hidden node).............................................................................................. 158
Transmissão em Wireless LANs.............................................................................................. 159
Novo Standard para Wireless LAN ......................................................................................... 161
Outras Considerações Sobre Wireless LANs .......................................................................... 162
DVB..........................................................................................................................................164
iii
6.2.1
6.2.2
6.2.3
6.2.4
Televisão - A caixa que mudou o mundo: aspectos históricos...........................................164
DVB - inicio de uma nova revolução..................................................................................165
Dos problemas às soluções .................................................................................................166
Como funciona o DVB.........................................................................................................167
6.2.4.1
DVB – Satélite.......................................................................................................................... 167
6.2.4.1.1
Meio de transmissão ........................................................................................................... 167
6.2.4.1.2
Uplink / Downlink .............................................................................................................. 167
6.2.4.1.3
Polarização .......................................................................................................................... 167
6.2.4.1.4
Dissipação de energia ......................................................................................................... 168
6.2.4.1.5
Modulação........................................................................................................................... 168
6.2.4.1.6
O DVB-Satélite pode assumir 3 variantes.......................................................................... 168
6.2.4.1.7
Codificação ......................................................................................................................... 169
6.2.4.1.7.1 Adaptação da transmissão multiplexada ...................................................................... 169
6.2.4.1.7.2 Dispersão de Energia.................................................................................................... 169
6.2.4.1.7.3 Codificação interna....................................................................................................... 170
6.2.4.1.7.4 Processo de interleaving............................................................................................... 170
6.2.4.1.7.5 Codificação externa ...................................................................................................... 170
6.2.4.1.7.6 Filtragem....................................................................................................................... 170
6.2.4.1.7.7 Modulação .................................................................................................................... 171
6.2.4.1.8
Descodificação .................................................................................................................... 171
6.2.4.1.8.1 Sistema de descodificação............................................................................................ 171
6.2.4.1.8.2 Desmodulador............................................................................................................... 171
6.2.4.1.8.3 Filtragem, transporte e recuperação do clock .............................................................. 172
6.2.4.1.8.4 Descodificador de Viterbi ............................................................................................ 172
6.2.4.1.8.5 Descodificador de sincronismo .................................................................................... 172
6.2.4.1.8.6 O descodificador interleaver e Reed Solomon (RS).................................................... 172
6.2.4.2
DVB – Cabo ............................................................................................................................. 172
6.2.4.2.1
Meio de transmissão ........................................................................................................... 172
6.2.4.2.2
Reflexão do sinal................................................................................................................. 173
6.2.4.2.3
Modulação........................................................................................................................... 173
6.2.4.2.4
Codificação ......................................................................................................................... 173
6.2.4.2.4.1 Sistema de codificação ................................................................................................. 173
6.2.4.2.4.2 Conversão m-tuple........................................................................................................ 173
6.2.4.2.4.3 Codificação diferencial................................................................................................. 174
6.2.4.2.4.4 Filtragem e modulação ................................................................................................. 174
6.2.4.2.5
Descodificação .................................................................................................................... 174
6.2.4.2.5.2 Desmodulação e Filtragem........................................................................................... 174
6.2.4.2.5.3 Recuperação da portadora e do clock........................................................................... 175
6.2.4.2.5.4 Descodificador diferencial e mapeamento do símbolo................................................ 175
6.2.4.3
DVB – Terrestre ....................................................................................................................... 175
6.2.4.3.1
Eficiência do espectro ......................................................................................................... 175
6.2.4.3.2
Modelação ........................................................................................................................... 175
6.2.4.3.3
Sistemas terrestres DVB ..................................................................................................... 176
6.2.4.3.4
Codificação ......................................................................................................................... 176
6.2.4.3.4.1 Codificação de canal..................................................................................................... 176
6.2.4.3.4.2 Transmissão OFDM ..................................................................................................... 177
6.2.4.3.4.3 Estrutura de trama OFDM............................................................................................ 177
6.2.4.3.4.4 Inserção do intervalo de protecção............................................................................... 177
6.2.4.3.5
Descodificação de canal...................................................................................................... 178
6.2.4.3.5.2 Recuperação de informação de referencia ................................................................... 178
6.2.4.3.5.3 Desmodelação e inner de-interleaver ........................................................................... 178
6.2.4.4
Em resumo................................................................................................................................ 179
6.2.4.5
Breve introdução sobre compactação de som e vídeo (MPEG-2)........................................... 179
7
ARQUITECTURA E DIMENSIONAMENTO DA REDE A IMPLEMENTAR ....................183
7.1
ARQUITECTURA.........................................................................................................................183
7.1.1
Características técnicas das antenas da Cisco ..................................................................184
7.1.1.1
7.1.1.2
7.1.1.3
7.2
8
AIR-ANT4121 - 12dBi Omni .................................................................................................. 184
AIR-ANT1949 - 13.5dBi Yagi ................................................................................................ 186
AIR-ANT2506 - 5.2dBi Mast Mount Omni ............................................................................ 187
DIMENSIONAMENTO ..................................................................................................................188
ANÁLISE TECNO-ECONÓMICA ...............................................................................................191
8.1
PARÂMETROS DE ENTRADA DO MODELO .................................................................................191
iv
8.2
AVALIAÇÃO TECNO-ECONÓMICA .............................................................................................191
8.2.1
Pressupostos ........................................................................................................................191
8.2.1.1
Classes de Serviço .................................................................................................................... 192
8.2.1.2
Modelo Tarifário ...................................................................................................................... 192
8.2.1.2.1
Tarifa de Instalação............................................................................................................. 192
8.2.1.2.2
Tarifa Anual Classe NarrowBand_32k .............................................................................. 193
8.2.1.2.3
Tarifa Anual Classe NarrowBand_64k .............................................................................. 194
8.2.1.3
Modelo de penetração do serviço............................................................................................. 194
8.2.1.3.1
Cenário 1 ............................................................................................................................. 194
8.2.1.3.2
Cenário 2 ............................................................................................................................. 195
8.2.2
Resultados Económicos.......................................................................................................196
8.2.2.1
Resultados económicos mais relevantes .................................................................................. 197
8.2.2.1.1
Cenário 1 ............................................................................................................................. 197
8.2.2.1.2
Cenário 2 ............................................................................................................................. 197
8.2.2.2
Santa Joana ............................................................................................................................... 198
8.2.2.2.1
Investimentos ...................................................................................................................... 198
8.2.2.2.2
Receitas ............................................................................................................................... 199
8.2.2.2.3
Cash-Flow e Cash-Balance................................................................................................. 199
8.2.2.2.4
Análise de Sensibilidade..................................................................................................... 201
8.2.2.2.4.1 Valor Actual Líquido.................................................................................................... 202
8.2.2.2.4.2 Taxa Interna de Rendibilidade ..................................................................................... 203
8.2.2.2.5
Conclusão aos resultados em Santa Joana.......................................................................... 205
8.2.2.2.5.1 Cenário 1....................................................................................................................... 205
8.2.2.2.5.2 Cenário 2....................................................................................................................... 205
8.2.2.2.5.3 Conclusão Final em Santa Joana.................................................................................. 206
8.2.2.3
São Salvador............................................................................................................................. 206
8.2.2.3.1
Investimentos ...................................................................................................................... 206
8.2.2.3.2
Receitas ............................................................................................................................... 207
8.2.2.3.3
8.2.2.3.4
8.2.2.3.5
Conclusão aos resultados em São Salvador ....................................................................... 213
8.2.2.3.5.1 Cenário 1....................................................................................................................... 213
8.2.2.3.5.2 Cenário 2....................................................................................................................... 213
8.2.2.3.5.3 Conclusão Final em São Salvador................................................................................ 214
8.2.2.4
Eirol .......................................................................................................................................... 214
8.2.2.4.1
Investimentos ...................................................................................................................... 214
8.2.2.4.2
Receitas ............................................................................................................................... 215
8.2.2.4.3
8.2.2.4.4
8.2.2.4.5
Conclusão aos resultados em Eirol..................................................................................... 220
8.2.2.4.5.1 Cenário 1....................................................................................................................... 220
8.2.2.4.5.2 Cenário 2....................................................................................................................... 220
8.2.2.4.5.3 Conclusão Final em São Salvador................................................................................ 221
8.2.3
Análise comparativa das três áreas ....................................................................................221
8.2.3.1
8.3
Investimentos e Receitas .......................................................................................................... 221
CONCLUSÕES.............................................................................................................................222
CAPÍTULO III – HARMONICS E DWDM ..........................................................................................224
1
HARMONICS, HYBRID ACCESS RECONFIGURABLE MULTI-WAVELENGTH
OPTICAL NETWORKS FOR IP-BASED COMMUNICATION SYSTEMS ..................................224
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
INTRODUÇÃO .............................................................................................................................224
ARQUITECTURA.........................................................................................................................226
SERVIÇOS ..................................................................................................................................227
TECNOLOGIAS DE ACESSO DO ÚLTIMO QUILÓMETRO ...............................................................227
OPTICAL FEEDER NETWORK .....................................................................................................228
RESOURCE MANAGEMENT AND CONTROL ...............................................................................229
WDMA/TDMA MEDIUM ACCESS CONTROL...........................................................................230
FAST OPTICAL PACKET SWITCHING .........................................................................................231
OPTICAL CROSS CONNECT ........................................................................................................231
OPTICAL NETWORK UNIT .........................................................................................................232
v
1.11
2
EXPERIÊNCIA PILOTO ................................................................................................................232
DWDM – DENSE WAVELENGHT DIVISION MULTIPLEXING ........................................233
2.1
2.2
2.3
2.3.1
2.3.2
2.3.3
2.3.4
2.3.5
2.3.6
2.3.7
2.4
OBJECTIVO ................................................................................................................................233
INTRODUÇÃO .............................................................................................................................233
SISTEMA DWDM ......................................................................................................................237
Princípios Básicos ...............................................................................................................237
DWDM.................................................................................................................................239
Evolução do DWDM ...........................................................................................................242
Características do sistema DWDM.....................................................................................244
Filosofias de protecção .......................................................................................................247
Fibras ópticas em sistemas DWDM....................................................................................248
Tendências Futuras .............................................................................................................253
CONCLUSÃO ..............................................................................................................................257
CAPÍTULO IV – SERVIÇO UNIVERSAL ...........................................................................................260
OS SERVIÇOS DE INTERESSE GERAL EM PORTUGAL[26] ......................................................260
PARTE I ....................................................................................................................................................260
OS PRINCÍPIOS DO SERVIÇO UNIVERSAL ....................................................................................260
CAPÍTULO I..............................................................................................................................................260
O CONCEITO DE SERVIÇOS DE INTERESSE GERAL E CONCEITOS AFINS.......................260
1
NOÇÃO DE SERVIÇOS DE INTERESSE GERAL...................................................................260
1.1
1.2
1.3
2
SERVIÇOS DE INTERESSE GERAL – ENUNCIAÇÃO. .....................................................................261
A IMPORTÂNCIA DOS SERVIÇOS DE INTERESSE GERAL. ............................................................262
O CONSUMIDOR, O UTENTE E O CIDADÃO NO ÂMBITO DOS SERVIÇOS DE INTERESSE GERAL....263
CONCEITOS AFINS.......................................................................................................................264
2.1
2.2
2.3
2.4
SERVIÇO PÚBLICO. ....................................................................................................................264
OS SERVIÇOS DE INTERESSE ECONÓMICO GERAL......................................................................266
OS SERVIÇOS PÚBLICOS ESSENCIAIS. ........................................................................................266
O SERVIÇO UNIVERSAL..............................................................................................................267
CAPÍTULO II ............................................................................................................................................268
O SERVIÇO UNIVERSAL NO ÂMBITO DOS SERVIÇOS DE INTERESSE GERAL ................268
1
RAZÃO DE ORDEM. .....................................................................................................................268
2
OS PRINCÍPIOS DO SERVIÇO UNIVERSAL. .........................................................................269
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
3
A UNIVERSALIDADE OU ACESSIBILIDADE. ................................................................................270
A IGUALDADE............................................................................................................................271
A CONTINUIDADE......................................................................................................................271
ADAPTABILIDADE. ....................................................................................................................271
QUALIDADE E SEGURANÇA. ......................................................................................................271
A LIVRE CONCORRÊNCIA...........................................................................................................272
A RESOLUÇÃO ALTERNATIVA DE CONFLITOS............................................................................273
PARTICIPAÇÃO ACTIVA DAS ORGANIZAÇÕES REPRESENTATIVAS DOS CONSUMIDORES. ..........274
TRANSPARÊNCIA. ......................................................................................................................274
O FINANCIAMENTO DO SERVIÇO UNIVERSAL.................................................................275
PARTE II ....................................................................................................................................................278
ANÁLISE SECTORIAL DOS SERVIÇOS DE INTERESSE ECONÓMICO GERAL ..................278
O SECTOR DAS COMUNICAÇÕES.....................................................................................................278
SECÇÃO I ..................................................................................................................................................278
AS TELECOMUNICAÇÕES ..................................................................................................................278
vi
1
O CONCEITO DE SERVIÇO UNIVERSAL NO DOMÍNIO DAS TELECOMUNICAÇÕES.
278
1.1
1.2
1.3
O ÂMBITO DO SERVIÇO UNIVERSAL. .........................................................................................278
OS PRINCÍPIOS DO SERVIÇO UNIVERSAL....................................................................................279
O FINANCIAMENTO DO SERVIÇO UNIVERSAL. ...........................................................................280
SECÇÃO II.................................................................................................................................................281
O SERVIÇO DE RÁDIO E TELEVISÃO..............................................................................................281
1
NOTA INTRODUTÓRIA E ENQUADRAMENTO LEGAL. ...................................................281
2
OS PRINCÍPIOS DO SERVIÇO PÚBLICO DE TELEVISÃO. ...............................................282
3
O FINANCIAMENTO DO SERVIÇO PÚBLICO DE TELEVISÃO.......................................284
4
OS PRINCÍPIOS DO SERVIÇO PÚBLICO DE RÁDIO. .........................................................285
CAPÍTULO II ............................................................................................................................................286
A EXTENSÃO DO CONCEITO DE SERVIÇOS DE INTERESSE GERAL...................................286
A INTERNET.............................................................................................................................................286
1
A INTERNET ENQUANTO SERVIÇO DE INTERESSE GERAL. ........................................286
PARTE IV...................................................................................................................................................288
CONCLUSÃO ............................................................................................................................................288
OS SERVIÇOS DE INTERESSE ECONÓMICO GERAL. ................................................................288
REFERÊNCIAS.........................................................................................................................................290
BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................................................293
ANEXO – FOLHAS DA FERRAMENTA DO TONIC ........................................................................296
vii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 – Metodologia da Ponte.[6]................................................................................ 5
Figura 2 – Equilíbrio do Mercado.[9]............................................................................... 5
Figura 3 – Metodologia da ferramenta tecno-económica.[3] ........................................... 8
Figura 4 – Unidade Territorial Administrativa.[5] ......................................................... 10
Figura 5 – Modelo Territorial dos quadrados distribuídos regularmente [5] ................. 11
Figura 6 – Modelo Geométrico. Fonte: [5]..................................................................... 13
Figura 7 – Densidades populacionais dos municípios e as áreas rurais seleccionadas.[7]
................................................................................................................................ 14
Figura 8 – Ilustração do Alentejo. Fonte:[5] .................................................................. 15
Figura 9 – Ilustração do Douro. Fonte: [5]..................................................................... 15
Figura 10 – Ilustração da Bairrada. Fonte:[5]................................................................. 16
Figura 11 – Ilustração do Minho[5]................................................................................ 16
Figura 12 – Raio de alcance é menor que metade do lado do quadrado ........................ 18
Figura 13 – O raio de alcance é maior que metade da diagonal do quadrado ................ 18
Figura 14 – O raio de alcance está na situação intermédia dos dois pontos anteriores .. 19
Figura 15 – Pormenor de um quarto do cluster .............................................................. 19
Figura 16 – Percentagem de população servida em função do raio da tecnologia......... 21
Figura 17 – Arquitectura do sistema ADSL. .................................................................. 23
Figura 18 – Espectro ADSL, 1ª alternativa. ................................................................... 24
Figura 19 – Espectro ADSL, 2ª alternativa. ................................................................... 25
Figura 20 – Estrutura da trama em ADSL...................................................................... 27
Figura 21 – Taxa de transmissão simulada em ADSL vs distância................................ 28
Figura 22 – Diagramas de codificação de linha QAM. .................................................. 29
Figura 23 - Variação do número de bits por tom com a atenuação, ruído ou cross-talk.
Note-se como no caso do ruído se tornar muito forte o sistema tem a capacidade de
abandonar um canal completamente....................................................................... 30
Figura 24 – Atenuação do sinal com a frequência.......................................................... 31
Figura 25 – Componentes mais importantes de um sistema VDSL. [5] ........................ 36
Figura 26 - Velocidades típicas em função do alcance .................................................. 39
Figura 27 – Topologia FTTCab/FTTEx ......................................................................... 39
Figura 28 – Separação dos canais de downstream, upstream, POTS e RDIS ................ 41
Figura 29 – Bandas POTS/RDIS, VDSL (upstream, downstream) em função da
densidade espectral de potência.............................................................................. 41
Figura 30 – Crescimento do VDSL e do ADSL no mercado britânico nos últimos 3 anos
e o crescimento esperado para os próximos dois anos em termos de linha instalada.
................................................................................................................................ 43
Figura 31 – Sistema LMDS[14]. .................................................................................... 44
Figura 32 – Estação base co-sited.[14]........................................................................... 47
Figura 33 – Arquitectura Analog Fiber. [14].................................................................. 48
Figura 34 – Acesso FDMA. [14] .................................................................................... 48
Figura 35 – Acesso TDMA. [14].................................................................................... 48
Figura 36 – Reutilização da polarização horizontal e vertical. [14]............................... 56
Figura 37 – Arquitectura do Nó da Rede. [14] ............................................................... 57
Figura 38 - Implementação de uma rede NIU. [14] ....................................................... 59
Figura 39 – Tarifas Anuais ............................................................................................. 63
Figura 40 – Taxa de Penetração ..................................................................................... 63
Figura 41 – Tarifas dos Clientes Empresariais............................................................... 67
viii
Figura 42 – Tarifa Nacional Residencial (serviços ADSL, VDSL and LMDS) ............ 68
Figura 43 – Taxas de Penetração.................................................................................... 68
Figura 44 – Evolução da Tarifa do ISP .......................................................................... 69
Figura 45 – Receitas do ISP no ADSL ........................................................................... 70
Figura 46 – Receitas do ISP no VDSL ........................................................................... 70
Figura 47 – Receitas do ISP no LMDS .......................................................................... 71
Figura 48 – Subsídio necessário para o serviço ADSL no Alentejo por residência....... 73
Figura 49 – Subsídio necessário para o serviço ADSL no Douro por residência .......... 73
Figura 50 – Subsídio necessário para o serviço VDSL no Alentejo por residência....... 74
Figura 51 – Subsidiarização necessária para o serviço VDSL no Douro por residência 74
Figura 52 – Subsidiarização total necessária para o serviço VDSL na Minho por
residência ................................................................................................................ 75
Figura 53 – Subsidiarização necessária para o serviço LMDS no Alentejo por residência
................................................................................................................................ 76
Figura 54 – Subsidiarização necessária para o serviço LMDS no Douro por residência76
Figura 55 – Subsidiarização necessária para o serviço LMDS na Bairrada por residência
................................................................................................................................ 76
Figura 56 – Subsídio do serviço ADSL por área total.................................................... 77
Figura 57 – Subsídio do serviço VDSL por área total.................................................... 78
Figura 58 – Subsídio do serviço LMDS por área total ................................................... 78
Figura 59 – Subsídio médio comparativo do ADSL, VDSL e LMDS, por residência
entre áreas ............................................................................................................... 79
Figura 60 - Subsídio total comparativo do ADSL, VDSL e LMDS, para o número total
de clientes, entre áreas ............................................................................................ 80
Figura 61 – Investimentos do ADSL no Alentejo .......................................................... 83
Figura 62 - Investimentos do ADSL no Douro .............................................................. 84
Figura 63 – Investimentos do ADSL na Bairrada .......................................................... 84
Figura 64 – Investimentos do ADSL no Minho ............................................................. 85
Figura 65 – Investimentos do VDSL no Alentejo .......................................................... 86
Figura 66 – Investimentos do VDSL no Douro.............................................................. 86
Figura 67 – Investimentos do VDSL na Bairrada .......................................................... 87
Figura 68 – Investimentos do VDSL no Minho ............................................................. 87
Figura 69 – Investimentos do LMDS no Alentejo ......................................................... 88
Figura 70 – Investimentos do LMDS no Douro ............................................................. 89
Figura 71 – Investimentos do LMDS na Bairrada.......................................................... 89
Figura 72 – Investimentos do LMDS no Minho ............................................................ 89
Figura 73 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do ADSL no Alentejo
................................................................................................................................ 90
Figura 74 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do ADSL no Douro 91
Figura 75 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do ADSL na Bairrada
................................................................................................................................ 91
Figura 76 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do ADSL no Minho 92
Figura 77 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do VDSL no Alentejo
................................................................................................................................ 93
Figura 78 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do VDSL no Douro 93
Figura 79 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do VDSL na Bairrada
................................................................................................................................ 94
Figura 80 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do VDSL no Minho 94
Figura 81 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do LMDS no Alentejo
................................................................................................................................ 95
ix
Figura 82 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do LMDS no Douro 95
Figura 83 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do LMDS na Bairrada
................................................................................................................................ 96
Figura 84 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do LMDS no Minho 96
Figura 85 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do ADSL no Alentejo 97
Figura 86 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do ADSL no Douro... 98
Figura 87 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do ADSL na Bairrada 98
Figura 88 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do ADSL no Minho .. 99
Figura 89 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do VDSL no Alentejo
.............................................................................................................................. 100
Figura 90 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do VDSL no Douro. 100
Figura 91 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do VDSL na Bairrada
.............................................................................................................................. 101
Figura 92 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do VDSL no Minho 101
Figura 93 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do LMDS no Alentejo
.............................................................................................................................. 102
Figura 94 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do LMDS no Douro 102
Figura 95 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do LMDS na Bairrada
.............................................................................................................................. 103
Figura 96 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do LMDS no Minho 103
Figura 97 – Receitas do ADSL no Alentejo ................................................................. 104
Figura 98 – Receitas do ADSL no Douro .................................................................... 105
Figura 99 – Receitas do ADSL na Bairrada ................................................................. 105
Figura 100 – Receitas do ADSL no Minho .................................................................. 106
Figura 101 – Receitas do VDSL no Alentejo ............................................................... 107
Figura 102 – Receitas do VDSL no Douro .................................................................. 107
Figura 103 – Receitas do VDSL na Bairrada ............................................................... 108
Figura 104 - Receitas do VDSL no Minho................................................................... 108
Figura 105 – Receitas do LMDS no Alentejo .............................................................. 109
Figura 106 – Receitas do LMDS no Douro.................................................................. 110
Figura 107 – Receitas do LMDS na Bairrada............................................................... 110
Figura 108 - Receitas do LMDS no Minho .................................................................. 111
Figura 109 – Comparação dos investimentos e receitas dos três serviços nas quatro áreas
.............................................................................................................................. 112
Figura 110 – Cash Flow no ADSL nas várias zonas periféricas .................................. 113
Figura 111 –Cash Balance no ADSL nas várias zonas periféricas............................... 113
Figura 112 – Cash Flows no VDSL nas várias zonas periféricas................................. 114
Figura 113 – Cash Balance no VDSL nas várias zonas periféricas.............................. 114
Figura 114 – Cash Flows no LMDS nas várias zonas periféricas ................................ 115
Figura 115 – Cash Balance no LMDS nas várias zonas periféricas............................. 116
Figura 116 – Sensibilidade do ADSL ao VAL no Alentejo ......................................... 117
Figura 117 – Sensibilidade do ADSL ao VAL no Douro ............................................ 117
Figura 118 – Sensibilidade do ADSL ao VAL na Bairrada ......................................... 118
Figura 119 – Sensibilidade do ADSL ao VAL no Minho ............................................ 118
Figura 120 – Sensibilidade do VDSL ao VAL no Alentejo ......................................... 119
Figura 121 – Sensibilidade do VDSL ao VAL no Douro ............................................ 119
Figura 122 - Sensibilidade do VDSL ao VAL na Bairrada.......................................... 120
Figura 123 – Sensibilidade do VDSL ao VAL no Minho ............................................ 120
Figura 124 – Sensibilidade do LMDS ao VAL no Alentejo ........................................ 121
Figura 125 – Sensibilidade do LMDS ao VAL no Douro............................................ 121
x
Figura 126 – Sensibilidade do LMDS ao VAL na Bairrada......................................... 122
Figura 127 – Sensibilidade do LMDS ao VAL no Minho ........................................... 122
Figura 128 – Sensibilidade do ADSL ao TIR no Alentejo........................................... 123
Figura 129 – Sensibilidade do ADSL ao TIR no Douro .............................................. 123
Figura 130 – Sensibilidade do ADSL ao TIR na Bairrada ........................................... 124
Figura 131 – Sensibilidade do ADSL ao TIR no Minho.............................................. 124
Figura 132 - Sensibilidade do VDSL ao TIR no Alentejo ........................................... 125
Figura 133 - Sensibilidade do VDSL ao TIR no Douro ............................................... 125
Figura 134 – Sensibilidade do VDSL ao TIR na Bairrada ........................................... 126
Figura 135 – Sensibilidade do VDSL ao TIR no Minho.............................................. 126
Figura 136 – Sensibilidade do LMDS ao TIR no Alentejo .......................................... 127
Figura 137 – Sensibilidade do LMDS ao TIR no Douro.............................................. 127
Figura 138 – Sensibilidade do LMDS ao TIR na Bairrada .......................................... 128
Figura 139 – Sensibilidade do LMDS ao TIR no Minho ............................................. 128
Figura 140 - Relações entre a oferta e a procura no mercado das telecomunicações[6].
.............................................................................................................................. 133
Figura 141 - Concelho de Aveiro[13]. ......................................................................... 136
Figura 142 - Concelho de Ílhavo. ................................................................................. 136
Figura 143 - Modelo geométrico.[4] ............................................................................ 137
Figura 144 - Camadas da Arquitectura Hiperlan2.[17] ................................................ 144
Figura 145 - Conexão de uma rede sem fio com uma convencional com fio .............. 150
Figura 146 - Comparação do standard 802.11 com o RM-OSI.................................... 151
Figura 147 - União de duas BSS formando uma ESS [18] ......................................... 152
Figura 148 - ESTAÇÃO FONTE - Troca de dados para transmissão de informações
[18] ....................................................................................................................... 156
Figura 149 - Método de acesso CSMA/CA [18] .......................................................... 156
Figura 150 - Perda de conexão com a estação móvel por razão geográfica................. 158
Figura 151 - AP escolhe uma estação móvel mas próxima da estação perdida para usar
como ponte. .......................................................................................................... 159
Figura 152 - Rede local sem fio Ad Hoc ...................................................................... 161
Figura 153 - Rede local sem fio com infra-estrutura.................................................... 162
Figura 154 - Arquitectura da rede a implementar......................................................... 184
Figura 155 - O standard IEEE802.11.[24].................................................................... 189
Figura 156 - Selecção de canais na Europa – sem oversampling. [24] ........................ 189
Figura 157 - Combinação entre canais e polarizações. ............................................... 190
Figura 158 - Evolução da Tarifa de Instalação............................................................. 193
Figura 159 - Evolução da Tarifa Anual NarrowBand_32k. ......................................... 193
Figura 160 - Evolução da Tarifa Anual NarrowBand_32k. ......................................... 194
Figura 161 - Penetração do serviço NarrowBand_32k no cenário 1............................ 195
Figura 164 - Investimentos totais por ano em S. Jacinto.............................................. 198
Figura 165 - Receitas por ano em S. Jacinto. ............................................................... 199
Figura 166 - Cash-Flow em Santa Joana. ..................................................................... 200
Figura 167 - Cash-Balance em Santa Joana. ............................................................... 201
Figura 168 - Sensibilidade do VAL em Santa Joana (Cenário 1). ............................... 202
Figura 169 - Sensibilidade do VAL em Santa Joana (Cenário 2). ............................... 203
Figura 170 - Sensibilidade do TIR em Santa Joana (Cenário 1). ................................. 204
Figura 171 - Sensibilidade do TIR em Santa Joana (Cenário 2). ................................. 204
Figura 172 - Investimentos totais por ano em S. Salvador........................................... 207
xi
Figura 173 - Receitas por ano em S. Salvador. ............................................................ 208
Figura 174 - Cash-Flow em S. Salvador. ..................................................................... 209
Figura 175 - Cash-Balance em S. Salvador.................................................................. 210
Figura 176 - Sensibilidade do VAL em São Salvador (Cenário 1). ............................. 211
Figura 177 - Sensibilidade do VAL em São Salvador (Cenário 2). ............................. 211
Figura 178 - Sensibilidade da TIR em São Salvador (Cenário 1). ............................... 212
Figura 179 - Sensibilidade da TIR em São Salvador (Cenário 2). ............................... 212
Figura 180 - Investimentos totais por ano em Eirol. .................................................... 215
Figura 181 - Receitas por ano em Eirol........................................................................ 215
Figura 182 - Cash-Flow em Eirol. ................................................................................ 216
Figura 183 - Cash-Balance em Eirol. ........................................................................... 217
Figura 184 - Sensibilidade do VAL em Eirol (Cenário 1). .......................................... 218
Figura 185 - Sensibilidade do VAL em Eirol (Cenário 2). .......................................... 218
Figura 186 - Sensibilidade do TIR em Eirol (Cenário 1). ............................................ 219
Figura 187 - Sensibilidade do TIR em Eirol (Cenário 2). ............................................ 219
Figura 188 - Comparação dos investimentos e receitas dos dois cenários nas três áreas.
.............................................................................................................................. 221
Figura 189 - Ligações ponto-a-ponto.[25].................................................................... 224
Figura 190 - Meio partilhado. [25] ............................................................................... 224
Figura 191 - Arquitectura do sistema Harmonic. [25] ................................................. 226
Figura 192 - Esquema da Optical Feeder Network. [25].............................................. 228
Figura 193 - Resource Management and Control. [25] ................................................ 229
Figura 194 - WDMA/TDMA Medium Access Control. [25]....................................... 230
Figura 195 - Fast Optical Packet Switching. [25] ........................................................ 231
Figura 196 - Optical Cross Connect. [25] .................................................................... 231
Figura 197 - Optical Network Unit (ONU). [25].......................................................... 232
Figura 198 - Esquema da experiência piloto. [25] ....................................................... 232
Figura 199 - Capacidade de Expansão e Gestão de Largura de Banda. ....................... 236
Figura 200 - Setup Experimental.................................................................................. 241
Figura 201 - Componente de uma ligação DWDM...................................................... 244
Figura 202 - Diagramas dos espaçamentos típicos de sistemas de 16xSTM-16. ......... 245
Figura 203 - Espectro de Ganho do Erbium Doped Fiber Amplifier. .......................... 245
Figura 204 - Chaveamento do canal. ............................................................................ 247
Figura 205 - Configuração ponto-a-ponto. ................................................................... 255
Figura 206 - Configuração em anel. ............................................................................. 255
Figura 207 - Sistema DWDM Típico ........................................................................... 257
xii
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1 – Indicadores geográficos para as áreas rurais em Portugal. Fonte:[5] ........... 17
Tabela 2 – Valores dos parâmetros do Minho................................................................ 20
Tabela 3 – Ganho de codificação usando o Trellis Code. .............................................. 28
Tabela 4 – Comparativo: velocidade de transferência, comprimento da linha e diâmetro
da linha. .................................................................................................................. 32
Tabela 5 – Serviços de VDSL. ....................................................................................... 42
Tabela 6 – Potencialidades do VDSL............................................................................. 42
Tabela 7 – Características dos sistemas TDMA e FDMA. [14]..................................... 50
Tabela 8 – Métodos de Modulação do acesso FDMA. [14]........................................... 50
Tabela 9 – Eficiências espectrais. [14] ........................................................................... 51
Tabela 10 - Parâmetros de Caracterização das Regiões ................................................. 62
Tabela 11 – Resultados económicos do ADSL .............................................................. 64
Tabela 12 – Resultados económicos do VDSL .............................................................. 64
Tabela 13 – Resultados económicos do LMDS.............................................................. 64
Tabela 14 – Média anual do DIT.................................................................................... 65
Tabela 15 – DIT anual nas diferentes áreas relativamente às diferentes tecnologias..... 66
Tabela 16 – Taxas de transferência das classes de serviço............................................. 66
Tabela 17 – Subsídio inicial para as diferentes áreas ..................................................... 71
Tabela 18 – Resultados económicos do ADSL .............................................................. 82
Tabela 19 – Resultados económicos do VDSL .............................................................. 82
Tabela 20 – Resultados económicos do LMDS.............................................................. 82
Tabela 21 - Características dos diferentes Sistemas de Rádio na Rede de Acesso.[16]141
Tabela 22 - Taxas de Transferência Máximas. [22] ..................................................... 178
Tabela 23 - Parâmetros de caracterização das áreas..................................................... 191
Tabela 24 - Resultados económicos mais relevantes relativos ao cenário 1. ............... 197
Tabela 25 - Resultados económicos mais relevantes relativos ao cenário 2. ............... 197
Tabela 26 - Bit rates dos serviços no sistema Harmonics. [25].................................... 227
xiii
INTRODUÇÃO
Este relatório insere-se no âmbito da disciplina de projecto de final de curso da
Licenciatura em Engenharia Electrónica e de Telecomunicações da Universidade de
Aveiro.
O objectivo principal deste trabalho será efectuar análises tecno-económicas com
diferentes soluções de rede e ofertas de serviços em zonas não competitivas.
Como temos vindo a assistir nestes últimos tempos as telecomunicações têm sofrido
uma grande evolução, permitindo partilhar informação entre quase quaisquer pontos
do globo.
No entanto, há zonas onde ainda nem serviço telefónico simples existe ou as
infraestruturas existentes são escassas. Por norma, estas zonas são caracterizadas
por se localizarem longe dos grandes centros urbanos e por terem uma baixa
densidade populacional. Assim, estas serão as zonas que nos servirão de objecto de
estudo.
Face à distância entre a necessidade da população na obtenção destes serviços e a
prestação dos mesmos por parte dos operadores de telecomunicações, torna-se
urgente encontrar uma ponte de equilíbrio entre os dois que permita, conforme o
decretado pela comunidade europeia e pelo governo, um serviço universal de
telecomunicações.
Assim, numa primeira parte do trabalho apresentaremos a análise tecno-económica de
estudos de caso: num primeiro capítulo, de três soluções com uma única tecnologia
ADSL, VDSL e LMDS. Aqui, faremos também uma descrição de cada uma. No
segundo capítulo analisaremos uma solução de rede heterogénea que integra
tecnologia de satélite e wireless local area network (WLAN). Achamos por bem inserir
neste capítulo uma secção sobre DVB (Digital Video Broadband) uma vez que, num
futuro próximo esta será a tecnologia utilizada para transmitir televisão.
Numa
outra
fase,
abordaremos
o
projecto
HARMONICS
(Hybrid
Access
Reconfigurable Multi-wavelength Optical Network fot IP-based Communications
Systems) e a sua tecnologia DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing). Por
este projecto englobar uma solução heterogénea dedicaremos-lhe um capítulo.
1
No último capítulo, procuraremos mostrar a importância dum serviço universal de
telecomunicações.
2
CAPÍTULO I – ESTUDO DE CASO I
1 INTRODUÇÃO
As tecnologias penetraram virtualmente em todos os sectores da actividade
económica e está presente em quase todas as instâncias da vida quotidiana de
indivíduos e organizações. Cada vez mais, o acesso e uso da informação torna-se um
factor decisivo para a realização pessoal e para a eficiência institucional.
Em adição às competências pessoais e organizacionais, as aplicações adequadas e
os conteúdos importantes requerem a disponibilidade de redes e serviços de
comunicações avançadas: serviços interactivos, comunicações de banda larga,
transmissão digital e soluções flexíveis de tele-trabalho são considerados como fortes
impulsionadores para o desenvolvimento sócio-económico.
Saúde, educação, administração, ambiente, turismo, transportes e comércio são os
sectores que mais significativamente podem beneficiar com estas tecnologias e
serviços. O seu desenvolvimento irá certamente ajudar a melhorar, em geral, a
qualidade de vida e favorecerá a modernização.
As condições actuais da concorrência do mercado força os operadores a minimizar os
custos e a maximizar as receitas. Estes objectivos são frequentemente difíceis. Isto
obriga à necessidade de abordagens metodológicas apropriadas no processo de
produção de todos os elementos necessários para apoiar as decisões que dizem
respeito aos investimentos necessários para instalar as redes e os serviços.
Este documento começa por desenvolver uma plataforma metodológica para uma
avaliação tecno-económica de serviços de telecomunicações. Esta metodologia
começou a ser desenvolvida por um projecto do IST, no qual os autores estão
envolvidos: TONIC – TechnO-econNomICs of IP networks and services.
Os passos mais significativos desta abordagem são os seguintes:
•
Caracterização demográfica e geográfica das áreas em estudo. Neste
contexto, foi feito um esforço especial na elaboração dos modelos geométricos,
de forma a acomodar a diversidade territorial das regiões em estudo de uma
maneira flexível .
3
•
Identificação das necessidades dos serviços para as áreas rurais e periféricas.
•
Identificação da solução de rede candidata para as regiões rurais ou
periféricas. Neste contexto, um exercício bastante extensivo foi conduzido de
forma a tentar acomodar as soluções mais atractivas sob o ponto de vista de
um operador incumbente ou de um novo.
•
Avaliação tecno-económica das soluções de rede identificadas de acordo com
especificações prévias do mercado e condições de operação.
•
Análise de viabilidade, incluindo mecanismos de estimulação do mercado
(subsidiarização das tarifas, etc).
Embora o estudo dos serviços de telecomunicações da procura e da oferta sejam
igualmente importantes, muito maior ênfase é normalmente dado ao lado da oferta.
Este documento analisa o lado da procura de uma maneira diferente, tentando obter
dados mais detalhados de forma a que a oferta de serviços seja mais eficiente.
O próximo passo é mostrar um exemplo empírico de como avaliar a oferta de serviços
avançados de telecomunicações (baseados em ADSL, VDSL e LMDS) em quatro
áreas rurais Portuguesas, de forma a validar o método.
2 A DINÂMICA DO MERCADO DAS TELECOMUNICAÇÕES
O mercado das telecomunicações envolve diversos agentes, tal como operadores de
telecomunicações, fabricantes de equipamentos e hardware, programadores, firmas
de manutenção, operadores de serviços e agentes intermediários, provedores de
conteúdos, órgãos reguladores e utilizadores de diferentes tamanhos e natureza.
Por forma a realizar uma qualquer avaliação de telecomunicações (serviços ou redes),
é importante entender a dinâmica do mercado das telecomunicações.
Uma avaliação de serviços de telecomunicações pode ser vista como uma maneira de
estabelecer a ligação (“ponte”) entre a procura para os serviços de telecomunicações
e a oferta desses serviços por parte dos operadores, recorrendo às soluções
tecnológicas mais apropriadas, sobre o mercado especifico e condições reguladoras.
O que pode ser visto na Figura 1.
4
Selecção dos possíveis
cenários de rede oferecendo
a possibilidade de satisfazer
as necessidades identificadas
Análise Económica e
Financeira de diferentes
cenários debaixo de
condições de mercado
pré-especificadas
Oferta de Serviços
Operadores
Provedores de Serviços
Fornecedores de tecnologia
Tarifas
Aquilo que as pessoas estão dispostas a pagar
Estimativa da potencial adesão
aos serviços identificados (procura)
Equilíbrio do Mercado
Identificação das
necessidades dos serviços
Caracterização geográfica
e demográfica
Autoridades Reguladoras
Procura de Seviços
Utilizadores
Figura 1 – Metodologia da Ponte.[6]
O equilíbrio do mercado será atingido quando um serviço, sob determinadas
condições técnicas e determinada procura, alcança indicadores financeiros razoáveis
(por exemplo, o Valor Actual Líquido, a Taxa Interna de Rentabilidade e Período de
Recuperação), ou seja, quando a vontade de pagar do cliente está em harmonia com
as tarifas propostas pelo operador.
Procura
Custos
Receitas
Indicadores
Económicos
Equilíbrio do
Mercado
Oferta
Figura 2 – Equilíbrio do Mercado.[9]
Várias etapas em ambos os lados da ponte devem ser observados de forma a obter o
equilíbrio do mercado:
a) Lado da Procura
i.
Caracterização demográfica e geográfica
O padrão geográfico da população de uma certa área é um input fundamental para
uma avaliação económica de uma rede de telecomunicações. É um factor chave para
a definição de uma topologia de rede e, por conseguinte, para a avaliação de um
componente importante dos custos: o comprimento das condutas e dos cabos.
5
A distribuição geográfica da população segue um padrão de alta complexidade. As
densidades populacionais não só revelam o contraste entre aglomerados rurais e
urbanos, mas também mostram fortes variações interurbanas e intraurbanas. As
densidades urbanas dependem, entre outros factores, das condições culturais e
económicas de cada país e região, do tamanho e das funções dos aglomerados
urbanos e, dentro de cada cidade ou área metropolitana, da posição mais central ou
periférica de cada distrito urbano.
A capacidade para lidar com essa diversidade é condição fundamental para qualquer
avaliação económica de redes de telecomunicações.
ii.
Identificação das necessidades dos utilizadores (em termos de
serviços)
As necessidades dos utilizadores dos serviços de telecomunicações variam de acordo
com o tamanho e o tipo de região (urbano ou rural), actividades sócio-económicas e o
contexto cultural da região.
iii.
Estimativa da potencial procura
Para estimar a potencial procura dos serviços de telecomunicações, tem que se ter em
conta um conjunto de condições. Primeiro de tudo, é possível definir dois tipos de
consumidor e comportamento de consumo. Por outro lado, temos o residenciais e por
outro lado, temos as empresas e outras organizações. O comportamento de consumo
do primeiro grupo depende da despesa, das preferências e das aptidões técnicas para
o uso dos serviços [1]. Para ambos os tipos de utilizadores, a capacidade da rede
depende das suas capacidades interactivas, da competitividade da economia regional
e da densidade da rede no ambiente.
A procura dos serviços de telecomunicações também depende parcialmente das
estratégias dos fornecedores, do tamanho da população regional (factor de escala), da
centralidade da região em relação ao mundo (conceito de demografia potencial) e das
externalidades da rede [1][2].
iv.
Vontade de pagar
Finalmente, a vontade de pagar por um dado serviço de telecomunicações é a
combinação de todos os factores acima mencionados com as tarifas de um conjunto
de serviços a serem fornecidos.
6
b) Lado da Oferta
i.
Tarifas
Baseado na análise do lado da procura é possível especificar o cenário de serviços,
isto é, o conjunto de serviços a oferecer. Definindo a penetração dos serviços para um
dado período de tempo (período de estudo) e associando certas tarifas por serviço, é
possível calcular as receitas para o conjunto de serviços seleccionados.
ii.
Selecção de possíveis cenários de rede oferecendo a possibilidade de
satisfazer as necessidades identificadas
Depois da selecção do conjunto de serviços a serem oferecidos é necessário definir
cenários de arquitecturas de rede relevantes. Este passo necessita de planeamento de
rede avançado.
iii.
Análise económica e financeira dos cenários de rede debaixo de certas
condições do mercado
O passo final na avaliação da rede diz respeito a correr simulações usando uma
ferramenta tecno-económica.
A figura seguinte mostra a ferramenta tecno-económica, que foi desenvolvida pelo
projecto TONIC. Nesta figura, é possível ver que o estudo do lado da procura
desempenha um papel importante para obter os melhores resultados do lado da
oferta.
Demand for the Telecommunications
Services
DB
Services
DB – Data Base (Base de
Dados)
OA&M – Operação,
Geometric
Model(s)
Architectures
Administração e Manutenção
NPV – Net Present Value (Valor
Actual Líquido – VAL)
OA&M
Costs
Revenues
FirstInstalled
Installed
First
Cost
Cost
Investments
LifeCycle
Cycle
Life
Cost
Cost
Cash flows,
Profit & loss accounts
Economic
Inputs
Year 0
NPV
NPV
Year 1
Year n
IRR
IRR
IRR – Internal Rate of Return
(Taxa Interna de Rendibilidade TIR)
Economic Inputs (Inputs
...
Económicos ) – Tarifas e Taxas
Year m
de Penetração
Payback
Payback
Period
Period
7
Figura 3 – Metodologia da ferramenta tecno-económica.[3]
A ferramenta TONIC proporciona resultados económicos (VAL, TIR e o Período de
Recuperação), permitindo ao operador decidir se é rentável ou não fazer o
investimento. Contudo, é importante, visto que são consideradas áreas não rentáveis
olhar atrás para alguns parâmetros de entrada como, tarifas e taxas de penetração, e
perceber se estes parâmetro são bem estimados de acordo com a realidade de cada
região em consideração.
Se sim, então as forças do mercado são suficientes para agir por elas próprias. Se
não, é necessário introduzir novos factores de estímulo.
O mecanismo de subsidiarização pode ser um caminho para ultrapassar estes
problemas. Mas como é possível implementar este mecanismo? Decisões políticas ao
nível governamental de forma a garantir ao operador algum proveito económico
tornam-se necessários.
Por forma a estimar a subsidiarização necessária para cada região, a taxa de
penetração e o DIT1 por residência são necessários.
As seguintes secções apresentam um exemplo empírico desta metodologia.
3 APLICAÇÃO EMPÍRICA DA METODOLOGIA
Baseado na metodologia descrita no ponto anterior, é possível aplicar um estudo
empírico. Isto é uma primeira tentativa de usar a metodologia da ponte para a oferta
dos serviços, baseados nas tecnologias ADSL, VDSL e LMDS em áreas não
competitivas.
Vários casos de estudo foram analisados no projecto TONIC. Este documento mostra
como isto pode ser consumado apontando alguns dos casos de estudo: as regiões
rurais de Portugal.
Em primeiro lugar, é necessário caracterizar e identificar as áreas geográficas em
estudo. Esta caracterização é baseada na metodologia do cluster.
O próximo passo é avaliar a oferta das tecnologias ADSL, VDSL e LMDS nas regiões
em estudo.
1
DIT (Disposable Income for Telecommunications) – verba que um indivíduo dispõe para
gastar em telecomunicações.
8
4 METODOLOGIAS PARA A CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS
GEOGRÁFICAS
4.1 Introdução
A análise tecno-económica de uma rede de telecomunicações requer, como précondição para a avaliação dos custos e receitas esperados, a estimativa da procura
dos serviços de telecomunicações, bem como a sua localização geográfica. Se a
procura dos serviços nos permite estimar as receitas futuras, a sua distribuição
geográfica é um factor chave para a definição da topologia da rede e, então, para a
análise de um componente importante de custos: o comprimento das condutas e os
cabos.
A distribuição geográfica da população e a procura residencial dos serviços ICT
seguem um padrão de alta complexidade. A densidade populacional não revela
apenas o contraste entre aglomerados rurais e urbanos, mas também mostra fortes
variações interurbanas e intraurbanas.
As densidades urbanas dependem:
•
Das condições económicas e culturais de cada país e região;
•
Do tamanho e da função dos aglomerados urbanos;
•
Da posição mais periférica ou central de cada distrito urbano dentro de
cada cidade ou área metropolitana.
A procura
de diferentes serviços e aplicações depende também das condições
económicas e culturais, variando de acordo com o país, região, cidades e área da
cidade que estamos a considerar.
No que diz respeito aos custos de instalação, é conveniente definir um modelo
geométrico genérico projectado para o cálculo do comprimento do cabo e das
condutas para ligar este modelo com as condições particulares de cada área
geográfica. As receitas esperadas dependem da estimativa da procura dos serviços,
uma variável que é também espacialmente contigente.
O objectivo deste trabalho é levar a cabo uma análise tecno-económica para a oferta
das tecnologias ADSL, VDSL e LMDS em zonas não competitivas ou áreas rurais em
Portugal. Para alcançar este objectivo, é necessário identificar e classificar estes tipos
9
de áreas a partir da metodologia cluster. Os resultados finais deste trabalho são
intencionados de forma a contribuir em direcção à compreensão do mecanismo de
subsidiarização em áreas rurais.
4.2 Metodologia do Cluster
A metodologia do cluster é baseada num modelo territorial de quadrados regularmente
distribuídos[4], que permite a descrição de áreas geográficas grandes e heterogéneas.
Por outras palavras, esta abordagem consiste na conversão de um dado território
heterogéneo num padrão de elementos repetidos. Considere, por exemplo, uma dada
unidade territorial administrativa (uta) representada na figura abaixo:
Figura 4 – Unidade Territorial Administrativa.[5]
A unidade contém 9 aglomerados ou clusters de população, C1 até C9. Os clusters
diferem uns dos outros em relação aos seus padrões morfológicos, tamanho da área,
número de população e distâncias entre eles.
Os dados estatísticos normalmente disponíveis para uma unidade territorial
administrativa respeitante à população e área são:
•
Área total da unidade territorial administrativa;
•
População total da unidade territorial administrativa;
•
Número de clusters;
•
População em cada cluster.
10
Com estes dados é possível calcular a densidade populacional da unidade territorial
administrativa (uta) através da seguinte expressão:
Densidade Populacional (uta) = população total (uta) / área (uta)
Este tipo de densidade pode ser definida por densidade populacional grosseira.
Contudo, não é possível calcular directamente a densidade populacional da rede da
área administrativa. A densidade populacional da rede é definida como a relação entre
a população e a área do cluster. Dados estatísticos relativos às áreas dos clusters não
estão normalmente disponíveis. Para obter este indicador é necessário analisar a
informação cartográfica.
A densidade populacional da rede de um cluster (C) é dada por:
Densidade populacional da rede (C ) = população total (C ) / área (C )
A densidade populacional da rede do total dos clusters (C1 até C9) pertencentes à
unidade territorial administrativa (uta) é dada por:
Densidade populacional da rede(C1 até C9 ) = população total (C1 até C9 ) / área total (C1 até C9 )
Para calcular a distância média entre clusters (C1 até C9) é necessário assumir que os
clusters (C1 até C9) formam um padrão regular de quadrados com tamanhos fixos (L)
e separados por distâncias fixas (D) como representado abaixo:
L
c1
D
c2
c3
c4
c5
c6
c7
c8
c9
D’
Figura 5 – Modelo Territorial dos quadrados distribuídos regularmente [5]
A distância média D entre os clusters (C1 até C9) é calculada através da seguinte
expressão:
11
 1

− 1 ( Equação 1 )
D = L
 f



L representa o lado de cada cluster e f representa a área total da fracção ocupada
pelos clusters.
A distância média D’ entre os centros dos clusters (C1 até C9) é dada pela expressão
abaixo:
D' = L(
1
f
) ( Equação 2 )
Nesta secção será desenvolvida uma metodologia de suporte, que permite a
identificação e caracterização de áreas geográficas grandes e heterogéneas. O output
desta metodologia é a definição de um padrão de quadrados distribuídos regularmente
descritos na secção acima. O modelo será aplicado em particular para a
caracterização de áreas rurais de um país do Sul da Europa como Portugal.
4.2.1 Pressupostos do modelo
De forma a representar a disposição das infra-estruturas de comunicações nas regiões
em consideração, é possível recorrer a um modelo geométrico abstracto (Figura 3)
baseado no modelo territorial dos quadrados regularmente distribuídos descrito na
secção 4.2. Isto pode ser descrito da seguinte maneira:
•
Cada região é considerada como uma sobreposição de um conjunto de
cidades e vilas sobre o resto do território;
•
A área restante é representada, em termos estatísticos, por uma amostra
constituída por nove nós habitacionais;
•
Dentro de cada amostra, um dos nós (possivelmente o nó central)
desempenha o papel de ponto de acesso local (LAP – local access point)
ao qual todos os outros nós estão ligados. Isto é representado na (linha a
negrito). O nó que alberga o LAP é ligado ao mais próximo ponto de
acesso de banda larga (BAP – Broadband Access Point). Diferentes
meios físicos podem ser utilizados para suportar esta ligação BAP-LAP
(por exemplo, fibra óptica, rádio, etc).
12
L
BA
PL
AP
d'
BAP
D'
D
LAP
Figura 6 – Modelo Geométrico. Fonte: [5]
Os atributos chave da amostra do cluster representando uma determinada região (com
o objectivo do layout das infra-estruturas de comunicações) são os seguintes:
•
A densidade de habitações dentro dos nós habitacionais ou, em
alternativa, o número de habitações por nó;
•
A distância entre as fronteiras dos nós, (D) ou, alternativamente, a
distância entre o centro dos nós, (D’);
•
O comprimento do BAP_LAP;
•
O tamanho dos nós, comprimento do lado, (L), ou o comprimento da
meia diagonal, (d’).
4.3 Identificação e Caracterização das Áreas Rurais usando a
Metodologia do Cluster
Nesta secção é aplicada a metodologia do cluster, descrita na secção anterior, que
permite a identificação e caracterização de grandes e heterogéneas áreas geográficas.
A metodologia é aplicada, em particular, para identificar e classificar as áreas não
competitivas de Portugal.
O primeiro passo é a divisão das áreas rurais do país em três categorias, definidas em
termos da densidades populacionais. Isto requer a análise de dados estatísticos com
dados cartográficos. A figura abaixo identifica, ao nível do país, as áreas
seleccionadas.
13
Densidade Populacional (hab/Km2)
0 - 20
20 - 50
50 - 100
100 - 200
200 - 500
500 - 1000
1000 - 2000
2000 - 4000
> 4000
Minho
Bairrada
Douro
Alentejo
Figura 7 – Densidades populacionais dos municípios e as áreas rurais seleccionadas.[7]
As três categorias de áreas rurais identificadas são:
Alentejo
Esta área é caracterizada pela alta concentração de população com grandes áreas
vazias entre os clusters. A figura abaixo representa este tipo de área.
14
Figura 8 – Ilustração do Alentejo. Fonte:[5]
Douro
Nesta área a população é altamente concentrada, com algum espalhamento de
população entre os clusters. A figura abaixo representa esta área.
Figura 9 – Ilustração do Douro. Fonte: [5]
Bairrada
15
Nesta área, os clusters estão espalhados ao longo das estradas formando um padrão
linear de povoações. Descrição representada abaixo.
Figura 10 – Ilustração da Bairrada. Fonte:[5]
Minho
A população nesta área está espalhada segundo um padrão homogéneo e está
representado na figura seguinte:
Figura 11 – Ilustração do Minho[5]
16
Para cada categoria de áreas rurais foi seleccionada uma amostra representativa dos
municípios. Generalizando os resultados obtidos na amostra que combina os dados
estatísticos e cartográficos é possível fazer a caracterização de cada tipo de área em
termos de: área total, população total, densidade populacional e residências em cada
cluster. A distância média entre clusters é calculada aplicando o modelo da estrutura
territorial representada na Equação 1.
A próxima tabela mostra as principais características geográficas de cada uma da três
áreas rurais identificadas.
Área Total
Alentejo
Douro
Bairrada
Minho
Tamanho da População
Área (km2)
Densidade populacional (hab/km2)
470000
27000
18
670000
22000
30
630000
5500
114
670000
4200
160
Clusters (valores médios)
Área (km2)
Densidade Populacional (hab/km2)
Densidade residencial (res/km2)
Distância entre clusters (km)
0,35
7200
3750
10,5
0,4
1820
1240
4,4
0,9
2840
1050
2,7
64
250
125
0
Tabela 1 – Indicadores geográficos para as áreas rurais em Portugal. Fonte:[5]
Nas secções seguintes serão descritas as três tecnologias em estudo para prover o
acesso de banda larga.
4.3.1 Percentagem de área coberta (caso particular do Minho)
A região do Minho, apesar de ser considerada rural é uma região com características
geográficas e padrões habitacionais bem diferentes das outras regiões em estudo,
como se pôde ver anteriormente. Nesta área do país,
iremos assumir que a
localização geográfica das centrais locais está definida e tem uma distribuição tal que
no nosso modelo geométrico, ficam no centro de cada quadrado da Figura 12.
Assume-se que no Minho, a distância entre os centros de cada nó é fixa para todas as
tecnologias, ou seja, o local onde acaba a fibra já está predestinado. A área de cada
nó (quadrado da Figura 12) nesta região é de 64 Km2. Por isso, dependendo do raio
de alcance da tecnologia (ra) a população servida irá variar.
Então, iremos ter três situações distintas:
17
• o raio de alcance é menor que metade do lado do quadrado, isto é, a área
coberta é igual à área do circulo de raio igual ao raio de alcance da tecnologia;
L
ra
Figura 12 – Raio de alcance é menor que metade do lado do quadrado
• o raio de alcance é maior que metade da diagonal do quadrado, ou seja, toda a
área do quadrado é coberta. Como nesta região os quadrados estão juntos
(distancia entre clusters igual a zero) irá haver zonas em que há dupla
cobertura;
L
ra
Figura 13 – O raio de alcance é maior que metade da diagonal do quadrado
•
o raio de alcance está na situação intermédia dos dois pontos anteriores;
18
L
ra
Figura 14 – O raio de alcance está na situação intermédia dos dois pontos anteriores
Nesta última situação, o cálculo da área coberta não é tão trivial como nas anteriores.
Para melhor compreensão, vamos, primeiro, focalizar na área coberta em apenas um
quarto do quadrado.
L/2
a
π
2
ra
b
−θ
ϕ
π
θ
2
a
−θ
Figura 15 – Pormenor de um quarto do cluster
Desta figura podemos dizer que a área coberta num quarto do quadrado é a área do
sector circular b mais duas vezes a área do triângulo a ( é fácil de ver que os dois
triângulos definidos na figura são geometricamente iguais e com áreas iguais).
Para o cálculo da referida área define-se dois ângulos θ e ϕ. O ângulo θ é definido em
um triângulo rectângulo como sendo o ângulo oposto a um cateto de comprimento
e hipotenusa igual a ra. Se a
π
2
L
2
subtrairmos os dois menores ângulos do triângulo,
π

 − θ  é o menor ângulo interno do triângulo, sobra o ângulo ϕ.
2

19
O cálculo da área a é simplesmente a área de um triângulo de lado igual a
L
e altura
2
π

ϕ 
− θ  . A área do sector circular b, é fácil de calcular, é a parte 

 2π 
2

igual a ra sin 
de um círculo.
De seguida, mostra-se as expressões que permitem calcular estes ângulos a partir do
raio de alcance da tecnologia e área do cluster (ou equivalentemente do lado do
quadrado). Além disso, também se mostra as expressões que permitem calcular as
área do sector circular e dos triângulos.

π
π 
π

L × ra sin  π − θ 
ϕ = 2 − 2 2 − θ  = 2θ − 2 
2


2


a =
,


L 
2


ϕ
θ = arcsin 2 
2
 r 
b = πra ×


a


2π


Num cluster existem oito áreas do tipo a e quatro área do tipo b, ou seja,
Área coberta = 4 × 2 × a + 4 × b .
Tendo em conta que:
Minho
Raio da Tecnologia
População Servida ( % )
Área do Nó
(Node Area)
64
ADSL
3
44,2%
L/2
0,7*L
4
VDSL
1,5
11,0%
5,66
LMDS
5
97,2%
Tabela 2 – Valores dos parâmetros do Minho
Podemos ver graficamente estes mesmos valores e, de uma maneira geral qual será a
percentagem de população servida (ou área coberta pela tecnologia) para uma
qualquer relação entre o raio da tecnologia e área do cluster.
20
Percentagem de população servida em função do raio da tecnloogia
120%
100%
97,2% LMDS
80%
78,5%
60%
44,2% ADSL
40%
20%
11% VDSL
0%
0
0,5
0,7
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
Figura 16 – Percentagem de população servida em função do raio da tecnologia
Vale a pena reforçar que ao contrário das outras regiões, em que para todas as
tecnologias toda a população no cluster era servida, no Minho a população servida
depende do raio da tecnologia.
5 SOLUÇÕES DA REDE
5.1 ADSL
5.1.1 O que é o ADSL
O modem (MOdulator - DEModulator) está a ficar obsoleto. Por de trás deste facto
está uma nova tecnologia genericamente designada por DSL (Digital Subscriber Line).
Com apenas um par de fios de cobre consegue-se, simultaneamente, uma ligação à
internet com taxas de elevado débito e a conversação telefónica convencional.
O ramo da tecnologia DSL que se destina ao mercado doméstico é o ADSL
(Asymmetric Digital Subscriber Line) pois foi especialmente desenvolvido para este.
Um utilizador doméstico da internet deseja obter informação desta, mais do que enviar
informação para ela. Por este motivo as maiores taxas de fluxo de informação são de
downstream (download) e não de upstream (upload). Por exemplo, uma pequena
mensagem de upstream num motor de busca desencadeia uma infindável cadeia de
21
bytes como resposta. A tecnologia ADSL responde favoravelmente a este tipo de
necessidades, reservando uma largura de banda maior para downstream do que para
upstream, isto é, existe uma assimetria da distribuição da largura de banda consoante
o fluxo de informação.
O acesso a esta tecnologia é possível apenas com um número reduzido de
adaptações nas casas dos aderentes. É importante salientar que toda a infra-estrutura
que permite o acesso à tecnologia ADSL já existe, o que não acarreta investimentos
na criação das mesmas.
Por curiosidade refere-se que o ADSL nasceu em 1989 nos laboratórios da Telcordia
Technologies, Inc., Morristown, N.J. posteriormente conhecida como Bellcore.
5.1.1.1 Aplicações de ADSL
A ADSL foi desenhada com o intuito de fornecer um acesso de banda larga para vídeo
interactivo (vídeo on demand, Vídeo games, etc) e comunicação de dados (Internet,
acesso remoto a uma LAN1, etc).
Contudo, existem muitas outras aplicações que poderão tornar-se usuais com um
acesso de banda larga como é o caso. Destacam-se, por exemplo:
•
Serviços médicos e financeiros através do acesso a bases de dados de
informação.
•
Facilidade na compra e venda de produtos, especialmente aqueles que
necessitem
e um grande número de imagens ou vídeos de elevada
qualidade, como por exemplo a compra de terrenos/habitações/escritórios.
É possível ao cliente ver os detalhes de uma casa em diversos ângulos,
quer exteriormente quer interiormente.
•
Vídeo-conferências poderão permitir reuniões de negócios entre pessoas
em locais distantes.
5.1.2 Aspectos Técnicos de ADSL
5.1.2.1 Arquitectura do sistema ADSL
A tecnologia ADSL permite transferências de dados desde 64kbps até 8,192Mbps, no
sentido downstream e desde 16kbps até 768kbps no sentido de upstream. Contudo,
para operar a estas elevadas taxas de débito é necessário que o equipamento
22
electrónico seja sofisticado, nomeadamente filtros de elevada qualidade, o que implica
necessariamente que seja dispendioso
tornando-o inviável o alcance real destas
taxas no consumo doméstico. É ainda de referir que estas taxas de transferências só
são possíveis para distâncias muito curtas2.
O ponto tido como óptimo, nos dias de hoje, no compromisso custo do equipamento /
taxa de transferência de dados não excede os 500€ correspondendo a uma taxa de
1024kbps de downstream e 256kbps de upstream. Esta tecnologia é genericamente
referida como ADSL Lite, que é uma variante do ramo Assimétrico da DSL. É
importante referir que o custo referido é um máximo, sendo este valor intrinsecamente
dependente do equipamento. Na Figura 17 encontra-se a arquitectura do sistema
ADSL.
Figura 17 – Arquitectura do sistema ADSL.
A arquitectura fica completamente transparente com a interiorização da função do
SPLITER e do DSLAM3. O spliter resume-se a um filtro/misturador que divide o
espectro do sinal recebido em duas partes: uma para o telefone/fax, baixas
frequências e a outra, altas frequências, entrega-as ao modem/router4 ADSL. No
sentido de envio de dados, o spliter mistura a informação que vem do telefone/fax com
a que vem do modem/router ADSL, e envia o sinal resultante para o spliter que se
encontra do outro lado da linha. O DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer)
Ver “Limitações Físicas”
O DSLAM também se designa por ATU-C que significa ADSL tranceiver unit central office
end.
4
O modem ou o router também se designam por ATU-R que significa ADSL tranceiver unit
remote terminal end.
2
3
23
efectua a multiplexagem de várias linhas ADSL (entre 500 e 1000) num sinal ATM5
(Asynchronous Transfer Mode). O DSLAM faz também a operação inversa:
desmultiplexa um sinal ATM nas correspondentes linhas ADSL e entrega a cada
utilizador os respectivos dados.
O emprego de modem ou de um router prende-se com a utilização que se pretende
dar à ligação. Se se deseja que esta esteja disponível em apenas um PC, então a
opção adequada é um modem; Se a ligação é para partilhar numa rede de
computadores o router é o equipamento indicado. É tecnicamente possível, contudo,
efectuar a partilha de uma ligação quando se está a utilizar um modem, mas nesta
situação é necessário um equipamento que sirva de interface entre o modem ADSL e
a rede local (hub/proxy server).
5.1.2.2 Espectro de Frequência
A Largura de Banda utilizada pela ADSL depende de vários factores, contudo é de
aproximadamente 1.1MHz. Existem duas variantes para o emprego deste espectro. As
razões para o facto referido prendem-se com as potencialidades do modem/router que
é utilizado. Os menos eficientes, e portanto potencialmente mais sensíveis a erros,
têm que ceder largura de banda para assegurar a veracidade da informação. Do outro
lado temos os mais eficientes que, com um custo superior do equipamento, podem
usufruir de toda a banda disponível.
Figura 18 – Espectro ADSL, 1ª alternativa.
Esta é a forma como é utilizado o espectro de frequência nos modems/routers menos
eficientes. Repare-se que as bandas de upstream e downstream estão separadas de
modo a evitar a sua sobreposição espectral. Este tipo de modulação denomina-se por
multiplexagem por divisão na frequência (FDM – frequency division multiplexing). A
FDM resume-se em dividir o espectro de frequências em várias “fatias” separadas,
5
Ver “ATM”
24
umas das outras, por “fatias de menores dimensões” de modo a possibilitar a
utilização de filtros passa-banda reais e assim “isolar” a banda desejada.
Figura 19 – Espectro ADSL, 2ª alternativa.
Como é óbvio, com a utilização espectral dos modems/routers mais eficientes, é
possível usufruir de toda a banda disponível, i. e., sem ceder banda para evitar a
sobreposição dos espectros. Assim sendo consegue-se transmitir mais informação
com a mesma largura de banda. Torna-se crucial introduzir, neste ponto, o conceito de
cancelamento de eco (echo cancelation), pois é com base nesta tecnologia que é
possível sobrepor os espectros, sem que isso se traduza numa perda de informação.
O fundamento desta tecnologia é de simples compreensão: subtrair ao sinal recebido
o sinal enviado e deste modo processar apenas os dados de interesse. Este processo
é possível, apenas, porque o modem/router sabe o que foi enviado, sendo esta a
razão pela qual é viável a implementação desta tecnologia. Note-se que, qualquer um
dos tipos de modems / routers referidos apresentam as mesmas limitações em relação
ao “cross-talk”6.
Os limites superiores e inferiores das bandas acima representadas, dependem de
vários factores, como já referido, como por exemplo a utilização de uma linha digital
sobre a mesma linha ADSL. Apenas a banda reservada ao POTS (Plain Old
Telephone Lines) está bem definida e não se estende acima dos 4kHz.
5.1.2.3 ATM
ATM (Asynchronous Transfer Mode) é um padrão de redes que está a beneficiar de
variados avanços tecnológicos recentes pelo que apresenta grandes potencialidades.
O padrão ATM pode ser implementado para todos os tipos de redes, nomeadamente
6
O efeito de “cross-talk” existe quando duas linhas de dados se situam tão perto de uma da
outra, que os campos eléctricos e mágnéticos de cada uma das linhas se confundem. Como é
impossível saber que informação foi enviadas nas linhas adjacentes nenhum equipamento
electrónico pode reconstituir o sinal que foi enviado.
25
LAN’s, WAN’s (Wide Areas Networks) e MAN’s (Metropolitan Area Networks), bem
como B-ISDN e entre servidores a grandes distâncias. Os dois grandes pilares do
ATM são a fibra óptica e a tecnologia de integração em larga escala (VLSI – Very
Large Scale Integration). A fibra óptica, com a sua grande largura de banda aumenta a
quantidade de bits/s que se podem enviar e devido à sua grande imunidade a erros
permite introduzir mais dados úteis na linha, em detrimento de dados de detecção e
correcção de erros. A tecnologia VLSI permite que os sistemas processem os
protocolos de comunicação e a transmissão de dados só a nível de hardware, i. e. sem
o controlo por software.
O padrão ATM reúne as vantagens do sistema de comutação de circuitos e as
vantagens do sistema de comutação de pacotes. Deste modo permite estabelecer
ligações cujo atraso é um ponto crítico, nomeadamente conversações telefónicas,
simultaneamente com ligações com débitos de dados variáveis no tempo.
Os dados digitais, no ATM, são divididos em grupos de 53 bytes, designados por
células. A cada célula acrescenta-se um cabeçalho com o destino, antes da
transmissão.
O facto de as células terem um tamanho predefinido permite o seu tratamento apenas
a nível de hardware, o que torna as transmissões mais rápidas, não introduzindo
atraso na comunicação.
A nível físico o ATM é suportado por circuitos de comutação de elevada velocidade
permitindo elevadas taxas de transmissão de células.
5.1.2.4 A trama
No transporte de dados é usado uma super-trama11 composta de 69 tramas (68
transportam informação e 1 transporta o símbolo de sincronização) de período 17ms.
Para o utilizador a frequência de símbolo é de 4000 baud (período de 250ìs), contudo,
devido ao símbolo de sincronização inserido no final de cada super-trama a taxa de
transmissão real é de 69/68*4000 baud.
26
Figura 20 – Estrutura da trama em ADSL.
O fast byte transporta bits de controlo, manutenção administração e sincronização7.
Durante a inicialização da comunicação são enviados dados de controlo para
estabelecimento da ligação e análise do estado do canal (atenuação e ruído).
5.1.2.5 Codificação de erros
Devido às más condições da linha especialmente quando a frequência se aproxima de
1.1Mhz, são geralmente usados códigos de detecção e correcção de erros (FEC Forward Error Correction). Um dos códigos que apresenta maiores vantagens e sendo
portanto usado em ADSL é o Trellis Code.
O funcionamento deste método de detecção de erros consiste em permitir apenas um
conjunto de transições entre estados trelling. Se a mudança de estado não for
permitida significa que houve um erro na transmissão.
Este código é especialmente usado em sistemas em que a largura de banda de
transmissão é limitada (como é o caso de ADSL) e, embora exija um aumento do
número de níveis de modulação, é bastante eficaz introduzindo um ganho de
codificação significativo (ver Tabela 3).
7
Transporta os seguintes códigos: OAM (Operations, Administration and Maintenance), CRC
(Cyclic Redundancy Check), EOC ou sincronização.
27
Número de Estados
Trelling
2
4
8
16
32
64
128
256
Ganho de Codificação
[dB]
1.1
3.54
4.01
4.44
5.13
5.33
5.33
5.51
Tabela 3 – Ganho de codificação usando o Trellis Code.
Na Figura 21 representa-se a taxa de transferência simulada com a variação da
distância a que o utilizador se encontra e do ganho de codificação para um par de
cobre de 24 AWG (American Wire Gauge).
Figura 21 – Taxa de transmissão simulada em ADSL vs distância.
É de realçar o ganho de taxa de transferência quer com um maior ganho de
codificação quer com técnicas de cancelamento de eco.
Note-se ainda que o uso de técnicas de FEC obriga a implementação de electrónica
mais avançada e portanto encarece quer os ATU-C quer os ATU-R.
28
5.1.3 Modulação em ADSL
Sendo a transmissão de dados em ADSL feita sobre um meio analógico é necessário
o uso de um código de canal que transforma um sinal digital num outro analógico. Esta
transformação pode ser feita de duas formas: Discrete Multi-Tone (DMT) e Carrierless
Amplitude-Phase (CAP).
5.1.3.1 Modulação CAP
O sistema CAP baseia-se numa modulação QAM (Quadrature Amplitude Modulation),
no qual a sinusóide enviada no canal, para além de poder tomar diversas amplitudes
(sistema ASK (Amplitude-Shift Keying)) pode também variar de fase, tornando-se num
sistema composto entre ASK e PSK (Phase-Shift Keying).
Nos seguintes diagramas no plano complexo são representados quatro codificações
de canal diferentes usando QAM:
Figura 22 – Diagramas de codificação de linha QAM.
29
Em sistemas ADSL o número total de níveis modulados pode variar entre 4 e 1024
conforme as condições de linha.
Num sistema de modulação CAP só as bandas laterais transportam informação. A
frequência de transporte é suprimida (daí o termo carrierless) e só as bandas laterais
são transmitidas.
5.1.3.2 Modulação DMT
Num sistema modulado por DMT a banda de frequência usada para a transmissão é
dividida em 256 fatias (tons) de aproximadamente 4.3kHz, sendo usados:
•
6 tons para o sistema telefónico normal
•
24 tons para upstream
•
222 tons para downstream (248 com cancelamento de eco).
Os tons são modulados em QAM, suportando entre 2 a 15 bits de informação, tendo a
variação do número de bits a ver com a atenuação da linha e o ruído.
Na Figura 23 é possível verificar a variação do número de bits usados na transmissão.
Figura 23 - Variação do número de bits por tom com a atenuação, ruído ou cross-talk. Note-se como no
caso do ruído se tornar muito forte o sistema tem a capacidade de abandonar um canal completamente.
Note-se que, sendo o ruído um sinal variável no tempo, i. é., a sua amplitude e
variância não são constantes ao longo do tempo (por exemplo a temperatura pode
fazer variar a atenuação do canal), o sistema necessita de ser capaz de se ajustar
automaticamente. Para executar esta operação são regularmente trocados bits de
controlo entre o emissor (ATU16-Central) e o receptor (ATU-Receiver).
30
A modulação DMT foi padronizada pela American National Standards Institute (ANSI),
em 1995, e denominado por T1.413.
5.1.3.3 CAP vs DMT
O sistema CAP é mais barato e o tempo de codificação é menor. Contudo, “segundo
especialistas independentes, o sistema DMT é superior ao CAP em diversos aspectos.
É mais flexível, apresenta maior imunidade ao ruído e é capaz de optimizar o ritmo de
transmissão em incrementos mais pequenos: 32kbps em DMT contra 340kbps em
CAP”[10]. De facto, uma publicação[11] da ANSI em 1994 descrevia já uma aplicação
ADSL usando modulação DMT.
5.1.4 Limitações Físicas de ADSL
Uma das grandes limitações da tecnologia ADSL, e talvez a mais relevante, traduz-se
na distância que pode separar o modem do cliente ADSL com o respectivo DSLAM
(ver Figura 24) que não pode exceder os 6km. Este valor é um máximo absoluto nos
dias de hoje e admite que a qualidade das linhas telefónicas é boa, i. e., que a
qualidade dos fios de cobre que sustentam a propagação das ondas é boa. No caso
em que as linhas POTS não verifiquem essa condição a distância máxima pode ser
drasticamente reduzida, podendo ser inferior a 1 km.
Figura 24 – Atenuação do sinal com a frequência.
31
Um dos factores que pode diminuir a atenuação dos cabos com a frequência é o
diâmetro dos mesmos. Na tabela seguinte ilustram-se velocidades de transmissão
possíveis em função da distância e do diâmetro do fio.
Velocidade de
Transferência
1.5 a 2 Mbps
1.5 a 2 Mbps
6 Mbps
6 Mbps
Comprimento da
Linha
6 km
5 km
4 km
3 km
Diâmetro da
Linha
0.5 mm
0.4 mm
0.5 mm
0.5 mm
Tabela 4 – Comparativo: velocidade de transferência, comprimento da linha e diâmetro da linha.
De modo a facilitar o uso desta tecnologia e diminuir a atenuação existem também
cabos de baixa atenuação.
O uso de loading coils (filtros passa-baixo que melhoraram a resposta dos fios nas
comunicações telefónicas) são também um factor relevante pois tendem a bloquear o
sinal transmitido, inviabilizando ADSL sobre estas linhas.
Outro dos factores que podem influenciar a qualidade e consequentemente a
velocidade da comunicação é a presença de bridged-taps. Estas traduzem-se por
extensões do par de cabos em paralelo com a linha que foram deixadas abertas
quando na instalação ou alteração da mesma.
Podem também ocorrer problemas de ruído devido ao cross-talk entre cabos dispostos
paralelamente. O cross-talk em conjunto com o ruído proveniente de outras fontes
pode levar à diminuição da velocidade da transmissão (diminuindo o número de bits
por tom ou interrompendo mesmo a comunicação nessa frequência8).
5.1.5 Comparativo: ADSL, ISDN e Cable Modems
5.1.5.1 ISDN – Integrated Services Digital Network
A ISDN constitui mais um padrão de redes de (tele)comunicações para substituir a
rede
de
telefónica
convencional
(POTS).
Contrariamente
ao
que
acontece
actualmente, uma ligação ISDN não se limita ao sistema de comutação de circuitos
mas, não obstante ser uma ligação ponto-a-ponto, também pode ser implementado
por comutação de pacotes. Um computador com ligação ISDN e ligado a outros, quer
por LAN, quer por WAN, permite a todos os computadores da rede o acesso aos
serviços ISDN.
8
Ver “Aspectos técnicos de ADSL: Modulação em ADSL”
32
As redes ISDN têm capacidades de transferências dadas por n
*
64 kbps9 com
n∈[2,30]. Contudo, por questões de índole prática e financeira, só estão disponíveis no
mercado dois tipos de acesso. O acesso básico, BRI10, destinado ao mercado
doméstico,
disponibiliza
dois
canais
de
64kbps
que
podem
ser
utilizados
independentemente (o equivalente a duas linhas) ou podem ser adicionados de modo
a oferecer uma ligação com uma taxa de transferência de dados de 128 kbps.
O acesso primário, PRI11, disponibiliza 30 canais, o que equivale a 1920 kbps, que se
destina ao mercado empresarial.
Os serviços oferecidos pela ISDN são:
1. Voz;
2. Atendedor e gravador de chamadas;
3. Fax;
4. Internet;
5. Videofone;
6. Videoconferência;
7. Televisão.
Existe ainda outro tipo de acesso, o B-ISDN, em que o prefixo B determina Banda
larga (em inglês Broadband), que necessita de fibra óptica como suporte físico. Este
acesso permite obter velocidades de transferência até 622,08Mbps.
5.1.5.2 Cable Modems
Os
cabos
coaxiais
tradicionais
permitem
operar
até
uma
frequência
de
aproximadamente 450MHz, limite este que é superado pelos novos cabos híbridos de
fibra óptica e coaxial que permitem frequências acima dos 750MHz. Esta vantagem é
explorada na construção de redes de cable modems. A taxa de transferência de dados
máxima de uma rede destas pode atingir os 4500Mbps. Apesar deste valor tão
elevado de bits/s um utilizador nunca atingirá estas taxas. Quer a qualidade dos
9
64kbps = 4kHz (> 3,4kHZ) . 2 (Teorema de Nyquist de Amostragem) . 8 bits (codificação PCM)
Basic Rate Interface
11
Primary Rate Interface
10
33
modems, quer o número de utilizadores a partilhar uma rede HFC (Hibrid Fiber Coax)
intervêm para a queda abrupta da referida taxa. Uma rede HFC suporta, tipicamente,
500 a 2000 utilizadores e utiliza uma codificação de canal menos potente, i.e., não
permite velocidades de transferência tão elevadas. Na prática um utilizador doméstico
obtém velocidades de downstream entre 500kbps e 1.5Mbps e não mais de 256kbps
de upstream.
A razão que sustenta a variação de velocidades de acesso, para um mesmo utilizador,
prende-se com a quantidade de informação que está a ser utilizada em toda a linha
que é partilhada. Se vários utilizadores não estão a utilizar uma grande banda, um
outro utilizador tem acesso a uma largura de banda maior.
5.1.6 Tecnologias, prós e contras
Qual destas tecnologias é a melhor? Não existe resposta para esta pergunta, contudo
é possível saber qual é a tecnologia que melhor se adequa a determinadas
necessidades. É esta a pergunta que deve ser formulada antes de optar por qualquer
destes serviços.
ADSL:
•
Utiliza uma infra-estrutura já existente, pelo que não existem custos
acrescidos na implantação da rede;
•
Linha exclusiva o que permite uma elevada segurança na informação que
veicula na linha;
•
Ligação dedicada o que evita o tempo de espera no estabelecimento da
ligação, que está sempre disponível;
•
Apesar de utilizar as linhas telefónicas não interfere com a possibilidade de
telefonar/utilizar fax em simultaneamente com a ligação à rede;
•
A ligação não permite uma conversação telefónica convencional;
•
Velocidades de downstream até 1024kbps e 256kbps de upstream;
•
Distância máxima entre o cliente ADSL e a central ADSL mais próxima
varia entre 1 a 6 km;
34
ISDN:
•
Também se sustenta na rede telefónica já existente;
•
Linha exclusiva, tal como ADSL;
•
A ligação não é dedicada pelo que se pode obter um sinal de ocupado, e é
preciso esperar pelo estabelecimento da ligação;
•
Pode-se optar por ter uma ligação de 128kbps ou duas de 64kbps, no
acesso básico;
•
No acesso primário a velocidade de transferência máxima é de 1920 kbps;
•
Os canais podem ser utilizados por vários tipos de dados: voz, fax, Internet,
videoconferência, videofone e televisão;
Cable Modems:
•
Uma vez que não é sustentada numa rede já existente é preciso implantar
uma rede nova;
•
Sendo a linha não exclusiva a segurança dos dados é posta em causa,
tendo que existir processos para evitar a violação da privacidade dos
clientes;
•
A ligação é dedicada, com as vantagens que daí advêm;
•
As velocidades de transferência de dados oscilam, tipicamente, entre os
500kbps e 1.5Mbps em downstream e em upstream não passa os 256kbps;
Sendo estes valores típicos não se exclui a possibilidade de usufruir de
taxas superiores a 1.5Mbps nem a possibilidade de ficar aquém dos
500kbps; As oscilações dependem do número de utilizadores a transferir
dados .
35
5.2 VDSL – Very-High-Data-Rate Digital Subscriber Line
5.2.1 Introdução
A tecnologia VDSL (Very High Speed Digital Subscriber Line) é um enriquecimento da
tecnologia ADSL. A principal diferença é que o VDSL pode oferecer maiores bitrates
em distâncias mais curtas. Esta limitação torna normalmente necessário colocar novos
nós mais próximos do cliente, por forma a diminuir os comprimentos das linhas que
vão até aos clientes. Este novos nós necessitam de um feeder de fibra óptica. Em
algumas zonas periféricas estudadas a área total de uma vila/cidade pequena é tão
pequena que torna o VDSL uma possível solução, sem que seja necessário
acrescentar novos nós.
POTS or
ISDN-BA
Fibre
Node
VDSL
Central
Office
Existing
copper local
loop
Broadband
TE
Narrowand
Broadband
UNIs
Broadband
VDSL
interface in
ONU
VDSL General Reference Model (ETSI)
Figura 25 – Componentes mais importantes de um sistema VDSL. [5]
O sistema VDSL (Very high bit-rate Digital Subscriber Line), é o topo da tecnologia
DSL (Digital Subscriber Line), ou seja, é o topo da família das tecnologias que utilizam
a rede de cobre da infra-estrutura telefónica e que garantem elevada capacidade de
transmissão de dados.
As várias tecnologias da família DSL são conhecidas normalmente por xDSL. Cada
tipo de tecnologia DSL tem um conjunto de características únicas em termos de
desempenho, distância máxima, frequência de transmissão e custo.
Podem-se distinguir as principais:
•
Asymetric DSL (ADSL) - Tem velocidades de transmissão diferentes para o
"upstream" e "downstream" (o que a torna indicada sobretudo para acesso à
36
Internet) e que vão de 1 a 8 Mbps, respectivamente, numa distância máxima de
4 km;
•
Symetric DSL (SDSL) e High data rate DSL (HDSL) - usado para linhas de 2
Mbits;
•
Very high data rate DSL (VDSL) - usado para linhas de alta capacidade e
serviços de faixa larga;
•
G.Lite - Também conhecido por "ADSL Universal". É um sistema baseado em
ADSL que não necessita de filtro (splitter) nas instalações do cliente
simplificando a instalação dos modems. Permite débitos binários de 385/500
kbps no sentido ascendente e 1500 kbps no sentido descendente, cobrindo
distâncias que podem ir até 6 km.
Tem ficado bem claro que os operadores de telefone por todo mundo têm tomado
decisões no sentido de introduzir o já existente par torcido de cobre na próxima
geração de acesso à rede em faixa larga. Mas, será possível a comunicação de dados
sobre pares de cobre a velocidades idênticas às da comunicação sobre fibra? E será
possível transportar dados de vídeo e de outros tipos usando as linhas telefónicas
convencionais?
O sistema VDSL tem pretensões a responder afirmativamente a estas questões. É um
sistema que resulta de uma combinação única e muito eficiente dos já existentes e dos
novos condutores de transmissão: cobre e fibra óptica. Ou seja, uma combinação do
baixo custo com altas velocidades.
É também verdade que este sistema é capaz de oferecer vídeo de uma qualidade
superior à transmitida por difusão, juntamente com Internet e as habituais chamadas
telefónicas de voz.
Na maioria dos casos, o ADSL apenas é capaz de transmitir até 8 Mbps o que
normalmente não é suficiente para transmitir serviços multimédia. Com a tecnologia
VDSL estes serviços podem ser entregues a múltiplos terminais em qualquer
residência ou edifício comercial
5.2.2 O aparecimento do VDSL
Do ponto de vista tecnológico, VDSL (Very high bit-rate Digital Subscriber Line) pode
considerar-se como sucessor do ADSL (Asymmetric Digital Subsciber Line).
37
5.2.2.1 Razões dos avanços do VDSL relativamente ao ADSL
O VDSL tem uma técnica que se assemelha ao ADSL, no entanto, existem diferenças
fundamentais que justificam o seu aparecimento. A primeira dessas diferenças é o
facto do procedimento no arranque do sistema (para inicialização dos modems em
cada extremo, antes de se transmitirem dados) ser totalmente assíncrono, o que quer
dizer que não existe uma escala de tempos absoluta, ou seja uma operação começa
quando terminou a anterior. A segunda diferença tem a ver com o número de etapas, a
seguir, na transmissão que foram reduzidas: desde o começo, todos os sinais têm um
prefixo e um sufixo cíclico, eliminando assim a necessidade de uma faixa de guarda,
em instante predefinido, como acontece em ADSL. A primeira etapa implica a
sincronização do relógio e o alinhamento dos símbolos. Numa segunda etapa mede-se
com exactidão a relação sinal/ruído e calcula-se a carga de bits de cada portadora
(ver funcionamento do sistema VDSL).
Outras importantes diferenças serão:
•
velocidade de processamento: a largura de faixa muito maior do VDSL
conduz a velocidades muito maiores e por conseguinte, à necessidade de
velocidades de processamento superiores;
•
plano de frequências: em ADSL as faixas de frequência em sentido
ascendente e descendente são fixas. Para VDSL foram definidos múltiplos
planos de frequência para suportar diferentes serviços;
•
o ADSL tem uma tecnologia de transmissão mais complexa, devido ao facto
de o ADSL atingir distâncias maiores que o VDSL. ADSL implementa
técnicas avançadas de transmissão e correcção de erros a longa distância
para obter taxas desde 1.5 a 9 Mbps em cerca de aproximadamente 5,5 km
de cabo de par torcido, o VDSL implementa as mesmas técnicas para
realizar taxas de dados compreendidas entre 13 a 55 Mbps para
aproximadamente 1,4 km de par torcido. Na verdade, os dois podem ser
considerados um conjunto de ferramentas que entregam tantos dados
quanto possível sobre uma variedade de distâncias existentes nas linhas de
telefone.
38
Figura 26 - Velocidades típicas em função do alcance
5.2.3 Topologia
5.2.3.1 Topologia FTTCab/FTTEx (Fibra até ao armário/central telefónica)
Figura 27 – Topologia FTTCab/FTTEx
Legenda:
ONT – Terminal de rede óptica
LT – Terminal de linha
NT – Terminal de rede
39
Como se pode entender da figura acima, é possível utilizar VDSL para a comunicação
de dados e multivídeo em blocos de apartamentos com uma ONT (Optical Network
Termination), oferecendo serviço a cada apartamento usando as linhas telefónicas
existentes. É também possível o funcionamento simultâneo de VDSL e dos serviços
tradicionais de faixa estreita – POTS (Plain Old Telephone Service) ou RDIS
(Integrated Services Digital Networks) – sobre uma única linha telefónica. Isto requer
um divisor em cada extremo da linha para separar o sinal VDSL (de maior frequência)
do sinal POTS ou RDIS (de menor frequência).
5.2.4 Técnica de modulação em VDSL: QAM vs DMT
Os sistemas multiportadora modulam dados sobre um grande número de portadoras
de faixa estreita. Cada portadora é modulada por um ponto da constelação QAM
(Modulação de Amplitude em Quadratura) durante o tempo de um símbolo da
multiportadora. Para construir o símbolo completo, somam-se depois todas as
portadoras. No receptor as portadoras são separadas e desmoduladas.
Utilizando modulação DMT (discrete multitone), as portadoras estão igualmente
espaçadas e são ortogonais. A modulação e desmodulação de um símbolo DMT pode
realizar-se de forma muito eficaz no caso de se utilizar uma transformada inversa
rápida de Fourier para a modulação e uma transformada rápida de Fourier para a
desmodulação.
A arquitectura QAM é mais simples, menos complexa e de desempenho mais robusto
porque requer menos cálculos. QAM é também mais barato do que DMT. Além disso,
as sofisticadas capacidades de vídeo e voz que o VDSL oferece requerem
capacidades de 26 Mbps a 52 Mbps que apenas QAM pode oferecer.
5.2.5 Método de multiplexagem na tecnologia VDSL: FDD vs TDD
O sistema VDSL usa o método de multiplexagem por divisão nas frequências (FDD).
A multiplexagem por divisão no tempo, TDD, necessita de uma sincronização dos
relógios de todos os modems. Ao passo que a multiplexagem por divisão nas
frequências, FDD, não necessita de qualquer sincronização de relógio. Para além de
que em FDD acrescentar ou mudar utilizadores não afecta o desempenho da linha.
40
5.2.5.1 Separação de canais
As novas versões de VDSL irão usar Multiplexagem por Divisão de Frequências para
separar os canais de downstream, de upstream, de POTS e de RDIS.
Na prática, o canal de downstream será localizado acima do canal de upstream.
Figura 28 – Separação dos canais de downstream, upstream, POTS e RDIS
5.2.5.2 O Espectro VDSL
Assim como outras tecnologias de DSL, VDSL usa a frequência alta disponível para
cobre. O espectro VDSL é específico de 200 kHz a 30 MHz. A actual localização
espectral varia dependendo das taxas na linha, estando ou não a serem usadas as
taxas simétricas ou assimétricas.
Figura 29 – Bandas POTS/RDIS, VDSL (upstream, downstream) em função da densidade espectral de
potência.
5.2.6 Potência de Transmissão
A máxima potência que os sistemas VDSL podem injectar na linha, em qualquer dos
seus extremos, é de 11,5 dBm (14,13 mW).
41
5.2.7 Condições de Funcionamento
O sistema VDSL está desenhado para trabalhar em ambientes ruidosos e hostis. É
capaz de fazer frente a interferências procedentes de emissores de rádio e das
comunicações dos rádio amadores. No entanto, devem tomar-se precauções para
limitar as emissões não desejadas de um sistema VDSL nas faixas de rádio sensíveis.
Para tal, poderá ser necessário diminuir a densidade espectral de potência.
5.2.8 Serviços de VDSL
A tecnologia VDSL oferece uma variedade de serviços simultâneos nunca antes
possível, dando oportunidade aos fornecedores de serviços de fornecerem uma nova
multimédia de serviços.
Serviço completo
(uma rede)
Vídeo
Telemedicina
HDTV
Intranet e telecomunicações
Multimédia verdadeira
Digital broadcast TV
Vídeo interactivo
Comércio electrónico
Jogos de computador
Alta velocidade de acesso à
Internet
Aprendizagem à distância
Vídeoconferência
Publicidade electrónica
Karaoke
Tabela 5 – Serviços de VDSL.
Aplicações
Acesso à Internet
Web
Vídeoconferência
Vídeo ao vivo
Vídeo interactivo
Telemedecina
Aprendizagem à distância
TV digital
Telecomunicações
TV de alta definição
downstream
400kbps-1.5Mbps
400kbps-1.5Mbps
384kbps-1.5Mbps
6.0Mbps-18.0Mbps
1.5Mbps-6.0Mbps
6.0Mbps
384kbps-1.5Mbps
6.0Mbps-24.0Mbps
1.5Mbps-3.0Mbps
16Mbps
upstream
128kbps-640kbps
400kbps-1.5Mbps
384kbps-1.5Mbps
64kbps-128kbps
128kbps-1.5Mbps
384kbps-1.5Mbps
384kbps-1.5Mbps
64kbps-640kbps
1.5Mbps-3.0Mbps
64kbps
Tabela 6 – Potencialidades do VDSL.
O próximo gráfico mostra a previsão de crescimento do DSL no mercado.
42
Figura 30 – Crescimento do VDSL e do ADSL no mercado britânico nos últimos 3 anos e o crescimento
esperado para os próximos dois anos em termos de linha instalada.
5.3 LMDS
5.3.1 Definição
Local Multipoint Distribution System (LMDS) é uma tecnologia de banda larga sem fios
usada para serviços de voz, dados, internet e vídeo no espectro dos 25GHz e acima
(depende da licença).
5.3.2 Introdução
Como resultado das características da propagação dos sinais nesta gama de
frequências o LMDS usa uma arquitectura tipo rede celular, embora os serviços
fornecidos sejam fixos e não móveis. Nos Estados Unidos, foram reservados 1.3MHz
de largura de banda para o LMDS, com o objectivo de fornecer serviços de banda
larga em configurações ponto-a-ponto e ponto-a-multiponto para o mercado de
clientes residenciais e empresariais (27.5 – 28.35GHz, 29.1 – 29.25GHz, 31.075 –
31.225GHz, 31 – 31.075GHz, e 31.225 – 31.3GHz). Este seguida detalha-se a
tecnologia que está inerente ao fornecimento de serviços de voz, dados, internet e
vídeo sobre o LMDS através da integração com o meio cablado.
O LMDS é um sistema de comunicação sem fios de banda larga ponto-a-multiponto
que opera acima dos 20GHz (dependente da licença de cada país), que pode ser
usado para prover serviços digitais bidireccionais de voz, dados, internet e vídeo(ver
Figura 31).
43
Figura 31 – Sistema LMDS[14].
O acrónimo LMDS deriva do seguinte:
•
L(local) – denota que as características de propagação dos sinais nesta gama
de frequências limita a potencial área de cobertura da célula; espera-se que em
zonas
densamente
povoadas,
um
transmissor
LMDS
atinja
até
aproximadamente 5 a 6Km.
•
M(multipoint) – indica que os sinais são transmitidos em configurações ponto-amultiponto ou pelo método broadcast; o caminho de retorno sem fios, desde o
assinante até à estação base, é uma transmissão ponto-a-ponto.
•
D(distribution) – refere-se à distribuição dos sinais, que podem consistir
simultaneamente em tráfego de voz, dados, internet e vídeo.
•
S(service) – está implícita a natureza da relação de assinatura entre o operador
e o cliente; os serviços oferecidos sobre uma rede LMDS depende inteiramente
da escolha de negócio do operador.
5.3.2.1 Porquê o LMDS?
Redes fixas sem fios com configurações ponto-a-ponto tem sido desenvolvidas para
oferecer ligações dedicadas de alta velocidade entre nós altamente densos numa
rede. Os avanços mais recentes na tecnologia ponto-a-multiponto oferecem aos
provedores de serviços (ISP – Internet Service Provider) um método de fornecer um
acesso local de grande capacidade mais económico, de mais rápido desenvolvimento
e apto para oferecer uma variada combinação de serviços do que uma solução com
44
fios. O LMDS oferece um solução efectiva para o last-mile em que os provedores
podem oferecer os serviços directamente aos utilizadores finais. Os benefícios do
LMDS podem ser sumariados da seguinte forma:
•
baixos custos no início e no seu desenvolvimento;
•
fácil e de rápido desenvolvimento (os sistemas podem ser facilmente
desenvolvidos com um incomodo muito reduzido para a comunidade e
ambiente);
•
rápida realização de revenues;
•
os custos passam dos componentes fixos para os móveis ( com o sistema
tradicional de fios, a maioria do investimento é para a infraestrutura, enquanto
que, com o LMDS, a maior percentagem do investimento é no CPE (Customer
Premises Equipment), o que significa que o operador só despende dinheiro
quando há uma subscrição dum cliente);
5.3.2.2 Arquitectura da Rede
Várias arquitecturas de rede são possíveis no design do sistema LMDS. A maioria dos
sistemas dos operadores usarão acesso sem fios ponto-a-multiponto, embora
sistemas ponto-a-ponto e distribuição de TV possam ser também oferecidos com o
LMDS. É esperado que os serviços de LMDS sejam uma combinação de voz, dados e
vídeo. Em consequência, as metodologias de transporte ATM (Asynchronous Transfer
Mode) como o IP (Internet Protocol) são practicáveis quando vistas dentro de um
grande sistema de infraestruturas de telecomunicações de uma nação.
A arquitectura da rede LMDS consiste em quatro partes primárias: centro de
operações da rede (NOC – Network Operation Center), infraestrutura baseada em
fibra, estação base e o equipamento do cliente (CPE – Customer Premises
Equipment).
5.3.2.3 Segmentos do Sistema de Equipamentos
O NOC contém o sistema de gestão da rede (NMS – Network Management System)
que faz a gestão de grandes regiões da rede de clientes, múltiplos NOCs podem ser
interligados. Em sistemas de comutação ATM e IP, e em interconexões com a Internet
e o PSTNs (Public Switched Telephone Networks). A infraestrutura de fibra,
45
tipicamente, consiste no SONET (Synchronous Optical Network) OC (optical carrier) e
no equipamento da estação central (CO – Central Office).
É na estação base onde a conversão da infraestrutura da fibra para a infraestrutura
wireless ocorre. O equipamento da estação base inclui o interface para a terminação
da fibra; funções de modulação e desmodulação e equipamento de microondas para
recepção e transmissão, tipicamente colocado em cima de um telhado ou num poste.
A funcionalidade “chave” que pode não estar presente em algumas implementações é
a comutação local, se a comutação local estiver presente, clientes conectados a uma
estação base podem comunicar a um outro sem entrarem na infraestrutura de fibra.
Esta função implica que a gestão do canal de acesso, registo e autenticação ocorra
localmente na estação base.
Uma alternativa para a arquitectura da estação base, é a que simplesmente oferece
conexão à infraestrutura de fibra, forçando que todo o tráfego seja terminado nos
comutadores ATM ou no equipamento do CO algures na infraestrutura da fibra. Neste
cenário, se dois clientes estiverem ligados à mesma estação base e quiserem
comunicar entre si, eles fazem-no mas de uma maneira centralizada. As funções de
autenticação, registo e gestão de tráfego são feitas centralmente.
Quanto ao equipamento dos clientes, as configurações variam de fabricante para
fabricante. Primariamente, todas as configurações incluirão um equipamento de
microondas para ser montado no exterior e um equipamento digital interior que se
encarregam da modulação, desmodulação, controle e da funcionalidade do interface
do equipamento do cliente. O CPE deve-se ligar à rede usando metodologias de
TDMA (Time Division Multiple Access), FDMA (Frequency Division Multiple Access) ou
CDMA (Code Division Multiple Access). O interface do CPE irá funcionar na total gama
do sinal digital, POTS (Plain Old Telephone Service), 10BaseT, frame relay, ATM25....
A localização do CPE vai variar desde grandes entidades (hospitais, universidades...),
onde os equipamentos de microondas serão partilhados por vários utilizadores, até
localizações residenciais, onde cada um irá requerer uma ligação10BaseT e/ou duas
linhas POTS. Obviamente, diferentes localizações de CPEs vão necessitar de
diferentes configurações de equipamentos.
5.3.2.4 Normalização
Á medida que uma rede de acesso LMDS se desenvolve a normalização torna-se
cada vez mais importante. As actividades de normalização, em desenvolvimento,
46
estão a cargo de entidades como ATM Forum, a Digital Audio Video Council (DAVIC),
o European
Telecommunications Standards Institute (ETSI) e a International
Telecommunication Union (ITU). A maioria destas entidades utilizam células ATM
como mecanismo primário de transporte.
5.3.3 Opções de Arquitectura
Os operadores dos sistemas LMDS oferecem diferentes serviços, tem diferentes
parceiros financeiros e estratégias de negócios. Como resultado, a arquitectura usado
será diferente entre os vários operadores.
A arquitectura tipo, mais comum, usa equipamento na estação base co-sited. O
equipamento digital indoor conecta à infraestrutura da rede, e o equipamento outdoor
de microondas montado no cimo do telhado está no mesmo local (ver Figura 32).
Tipicamente, a rádio frequência (RF) planeada para estas redes usa múltiplos
sistemas de microondas sectorizadas, em que cada sector das antenas de recepção e
transmissão abrange cerca de 90, 45, 30, 22.5 ou 15 graus da largura do feixe. A
cobertura circular ideal, à volta da célula do site, está dividida em 4, 8, 12, 16 ou 24
sectores.
Figura 32 – Estação base co-sited.[14]
Arquitecturas alternativas incluem a ligação da
unidade estação base indoor até
múltiplos sistemas remotos de transmissão e recepção de microondas com a
interconexão através de fibra entre a IDU (indoor data unit) e a ODU (outdoor data
unit). Esta abordagem consolida o equipamento digital, aumentando a redundância,
reduzindo os custos de serviços, e aumentando a partilha de recursos digitais por uma
grande área. As dificuldades são, tipicamente, a carência de recursos de fibra e de
equipamento de microondas para transmissão e recepção. Usando um equipamento
remoto de microondas pode haver uma redução na necessidade de sectorização em
cada lugar remoto.
47
Figura 33 – Arquitectura Analog Fiber. [14]
5.3.4 Ligações Wireless e Opções de Acesso
Os sistemas wireless são construídos à volta de três metodologias de acesso: TDMA,
FDMA e CDMA. Estas três metodologias de acesso dizem respeito à conexão do CPE
para a estação base, referente ao upstream. Actualmente, a maior parte do
operadores e standards apontam para o uso do TDMA e do FDMA.
No downstream, desde da estação base para o CPE, a maioria das empresas utilizam
TDM (Time Division Multiplexed) tanto para um site de um utilizador especifico
(conectividade ponto-a-ponto) ou para múltiplos sites de utilizadores (conectividade
ponto-a-multiponto). A Figura 34 ilustra um cenário FDMA no qual múltiplos sites de
clientes partilham a mesma ligação downstream. São usadas alocações de
frequências separadas provenientes site do cliente para a estação base.
Figura 34 – Acesso FDMA. [14]
A figura 5 ilustra um cenário em que múltiplos sites de clientes partilham o mesmo
canal de downstream e de upstream.
Figura 35 – Acesso TDMA. [14]
48
Com FDMA e TDMA, tanto no downstream como no upstream há um número de
factores que podem afectar a sua eficiência e uso. Nas ligações FDMA é alocada uma
largura de banda no CPE que tanto pode ser constante como variar lentamente ao
longo do tempo. Para as ligações TDMA, a largura de banda alocada no CPE
responde aos bursts de dados do site do cliente. Estes dois métodos de acesso irão
certamente ser os mais utilizados nos próximos anos. A escolha entre estes dois
métodos está directamente relacionada com o operador, nomeadamente com o seu
caso de negócio, estratégia de serviço e o alvo do mercado.
Como é que um operador decide quando utilizar o TDMA ou o FDMA?
Primeiro, é necessário calcular o pico e a média esperada da taxa de dados do tráfego
de todos os potenciais ou estimados clientes. Em segundo, é importante determinar
que tráfego deve ser multiplexado e o tráfego que deve ser formatado de forma a por
de parte o tráfego burstiness. Se o tráfego burstiness for suficientemente suave, os
requisitos do tráfego upstream podem ser tratados usando o FDMA. Alternativamente,
se o tráfego burstiness persistir dentro do tráfego, o TDMA será a melhor escolha.
Há ainda outras questões a ter em conta para a escolha entre o TDMA e o FDMA, tais
como a eficiência do MAC (Medium Access Control) sem fios, a eficiência do
multiplexer do cliente, a eficiência da estrutura do canal, a máxima taxa de
transferência de dados durante as horas de pico, a partilha do equipamento da
estação base durante as horas em que os serviços não utilizam os recursos, nível de
bloqueio paras as ligações de acesso sem fios, as misturas de tráfego assimétrico e
simétrico, e as distâncias de ligação que podem ser suportadas pelos vários métodos
de acesso. Estes pontos são discutidos na Tabela 7.
49
Característica
Eficiência do burstiness
MAC sem fios
Mistura do equipamento dos
clientes
Eficiência do canal
Máxima taxa de transferência
TDMA
Permite resposta burst e não
requer slots se não for
necessário
A eficiência do MAC varia
desde 65 a 90% por cento ou
superior dependendo das
características de burstiness dos
utilizadores
Tanto o FDMA como o TDMA
permitem que o tráfego de alta
prioridade seja enviado primeiro
É estimada a 88%
Permite o bursting à máxima
taxa do canal, baseado em
algoritmos de fairness para o
MAC sem fios e do multiplexer
equipamento dos clientes
FDMA
A ligação está sempre ligada,
estando os utilizadores a enviar
dados ou não
A eficiência está estimada para
100% no MAC
Tanto o FDMA como o TDMA
multiplexam os vários fluxos
através do mesmo pipe sem fios
A eficiência é de 100%
O FDMA têm um pipe
constante, com o bursting a
ocorrer baseado em algoritmos
de fairness dentro do
multiplexer equipamento dos
clientes
Tabela 7 – Características dos sistemas TDMA e FDMA. [14]
5.3.5 Modulação
Os métodos de modulação para o LMDS são geralmente separados em duas
abordagens, PSK (Phase Shift Keying) e AM (Amplitude Modulation). As opções de
modulação para os métodos de acesso TDMA e FDMA são quase as mesmas.
Os métodos de modulação do TDMA tipicamente não inclui a 64-QAM (64-Quadrature
Amplitude Modulation), embora possa vir a estar disponível no futuro. Os métodos de
modulação do acesso FDMA estão listadas na Tabela 8 e estão taxadas numa escala
estimada como a quantidade de largura de banda que requer uma ligação de 2Mbps
CBR (Constant Bit Rate). Os valores são aproximados:
Nome
BPSK
QPSK
DQPSK
8PSK
4-QAM
16-QAM
64-QAM
Método de Modulação
Binary Phase Shift Keying
Quaternary Phase Shift Keying
Differential QPSK
Octal Phase Shift Keying
Quadrature Amplitude Modulation, 4 estados
MHz para uma ligação de 2Mbps CBR
2.8 MHz
1.4MHz
1.4MHz
0.8MHz
1.4MHz
06MHz
0.4MHz
Tabela 8 – Métodos de Modulação do acesso FDMA. [14]
5.3.6 Capacidade do Sistema
A capacidade para um sistema LMDS, pode ser medida em
função da taxa de
transferência de dados e número máximo de sites com os equipamentos de clientes.
50
5.3.6.1 Capacidade da Taxa de Transferência de Dados – Acesso FDMA
Para o cálculo das taxas de transferências de dados, a capacidade de um sistema
LMDS é igual ao número de células no sistema multiplicados pela capacidade de cada
célula. A capacidade da célula é igual ao número de sectores dentro da célula
multiplicada pela capacidade do sistema. Para podermos assumir alguns exemplos,
assumiremos os valores para a eficiência espectral apresentados na Tabela 9. A
eficiência espectral é medida em bits por segundo por Hertz (b/s/Hz).
Modulação
4-QAM
16-QAM
64-QAM
Eficiência Espectral
1.5 b/s/Hz
3.5 b/s/Hz
5 b/s/Hz
Tabela 9 – Eficiências espectrais. [14]
Usando estas eficiências espectrais, e assumindo 1000MHz de espectro disponível
com uma frequência de 2, o LMDS proporciona 500MHz de espectro disponível por
sector. Assumindo ligações simétricas de upstream e de downstream, há 250MHz em
cada direcção por sector. As capacidades dos sectores são apresentadas de seguida:
Exemplo 1
Se cada site de equipamento do cliente usar ligações FDMA de 5MHz e modulação 4QAM, isto proporciona 5*1.5=7.5Mbps por cada site de cliente. Existem 250/5=50
destas ligações, proporcionando um total de 375Mbps upstream e downstream.
Exemplo 2
Se cada site de equipamento do cliente usar ligações FDMA de 5MHz e modulação
16-QAM, isto proporciona 5*3.5=17.5Mbps por cada site de cliente. Existem 250/5=50
Exemplo 3
Se cada site de equipamento do cliente usar ligações FDMA de 5MHz e modulação
64-QAM, isto proporciona 5*5=25Mbps por cada site de cliente. Existem 250/5=50
51
5.3.6.2 Número máximo de sites de equipamentos do cliente – Acesso
FDMA
Nos cálculos anteriores foi assumido que a largura de banda do canal do FDMA era
5MHz. Usando esta suposição para calcular o número total de utilizadores, então há
250MHz/5MHz=50 sites de cliente por sector. O número de sectores dita o número
total de sites de cliente por célula. O site do cliente pode ser um edifício grande com
muitos escritórios, todos conectados à estação base através do mesmo canal de
5MHz.
5.3.6.3 Capacidade da taxa de transferência de dados – Acesso TDMA
Os sistemas TDMA tem uma redução da taxa de transferência em relação aos
sistemas FDMA, na ordem de 80%. O sistema TDMA não usa a modulação 64-QAM,
e como resultado, as taxas de transferência de dados muito densas atingidas nos
sistemas FDMA não estão disponíveis. Contudo, a modulação 64-QAM é útil em
ligações curtas como resultado do aumento dos níveis do sinal que esta operação
requer. Então, o acesso FDMA 64-QAM é apenas útil quando os clientes de taxas de
transferência muito densas estão próximos do site da estação base.
5.3.6.4 Número máximo dos sites de equipamento do cliente
Os sistemas TDMA são a melhor escolha quando muitos utilizadores de baixa taxa de
transferência têm de ser servidos. Por exemplo, é assumido que uma largura de banda
de 250MHz no upstream está disponível no LMDS e que os canais de 5MHz TDMA
são utilizados. Cada canal de 5MHz TDMA pode suportar aproximadamente 80 DS-o
ligações, simultaneamente. O número total de utilizadores DS-o (Digital Signal, level o)
simultâneos no TDMA por sector é 80 DSos por canal vezes (250/5)=4000.
O número total de utilizadores DS-o simultâneos sobre uma célula depende do número
de sectores. Se os valores duma de concentração típica sobre todo o sector e célula
são assumidos para estar no intervalo 5:1, este sistema TDMA permite um total de
20000 DS-o ligações por sector, dentro das probabilidades do nível de bloqueio
consistente com o projecto do sistema de telecomunicações.
Como no caso anterior do exemplo do FDMA para a taxa de transferência de dados,
20000 linhas DS-o por sector é excessivo, no que diz respeito à área coberta pelo
LMDS. Se forem utilizados 10 sectores, isto implicará que podem ser utilizadas
52
200000 linhas DS-o. As distâncias típicas para a cobertura do sistema LMDS ficam no
intervalo de 3 a 5Km, logo 200000 linhas tornam-se excessivas.
Baseado neste números, é importante olhar para o efeito combinado dos métodos de
acesso TDMA e FDMA, de forma a satisfazer os requisitos da taxa de transferência de
dados e do site do cliente.
5.3.7 Propagação de Microondas
Uma área de contínua investigação para os sistemas LMDS está relacionada com o
comportamento da propagação de microondas. Os sistemas LMDS a 28GHz são
muito susceptíveis aos efeitos da chuva, causando uma redução no nível do sinal. O
CCIR (Comite Consultatif International des Radiocommunications) tem procedimentos
de estimativas para a atenuação causada pela chuva, contudo, há pouca informação e
experiência em sistemas ponto-a-multiponto de pequenas células. A queda de chuva
causa a despolarização dos sinais, provocando uma diminuição no nível do sinal e
também uma diminuição da isolação da interferência entre sectores adjacentes e sites
de células adjacentes.
O primeiro problema que se põe na propagação das bandas de frequências mais
baixas é o desvanecimento do multipercurso. Nas frequências do LMDS, é que o
desvanecimento do multipercurso não é um factor muito importante. Primeiro, as
frequências do LMDS são muito mais dependentes da linha de vista (LOS – Line Of
Sigth), o que significa que a difracção e a refracção não ocorrem muito nas
frequências mais baixas.
Em segundo, o serviço de comunicações celulares e pessoais tem tipicamente
localizações do equipamento do cliente a aproximadamente 7,5m do chão, e os
sistemas LMDS tem as antenas dos clientes localizadas no topo dos telhados. O
tamanho da antena do cliente desempenha um papel importante na redução dos
efeitos multipercurso.
Em terceiro, as antenas LMDS são altamente direccionadas (apontadas para um site
de célula), e o uso de antenas direccionadas reduz os efeitos multipercurso.
Em quarto, as antenas no serviço de comunicações celulares e pessoais podem estar
em movimento enquanto que no LMDS estão fixas no topo do telhado e uma vez que
a antena é fixa, pode-se escolher a melhor localização, aumentando assim o seu
desempenho.
53
Considerando estes factores, a distância de cobertura variará, dependendo das
quedas de chuva nessa região particular. A zona, onde se vai colocar uma antena,
deve ser bem estudada, de forma a determinar-se a percentagem de edifícios que
podem ser cobertas por um sector de uma determinada antena.
É interessante ainda considerar o número aproximado do tamanho das células que um
sistema LMDS pode suportar. Este número aumentará à medida que a tecnologia dos
amplificadores de potência de microondas avança. O tamanho das células é altamente
afectado pelo meio de propagação. Factores como folhagem, quedas de chuva, o
tamanho da antena de transmissão e o tamanho da antena do cliente, são factores
primários que devem ser considerados. Quando o planeamento da área de cobertura
da antena está feito, é necessário contabilizar o número de obstruções locais do
terreno e os detalhes da topologia que podem afectar a distância que a antena pode
suportar.
A verdade é mantida pelas seguintes máximas:
•
À medida que a disponibilidade requerida da ligação aumenta, a distância
diminui. Por exemplo, se um sistema de um operador esta a oferecer um
serviço que requer uma disponibilidade de 99,9%, a distância da ligação pode
ir até aos 14Km. Os clientes, a uma distância de 14Km do site da célula
(antena), não irão receber o serviço cerca de 8 horas por ano e os clientes
mais próximos da antena irão ter disponibilidade, o que é melhor. Contudo, se
o sistema do operador pretender prover serviços com uma percentagem de
99,99%, a distância de cobertura da célula deve ser reduzida para 5Km. Se o
sistema do operador quer prover uma percentagem de 99,999% a distância de
cobertura da célula será reduzida para 1,5Km. Estes números são
aproximados e dependem dos detalhes específicos de cada vendedor.
•
A escolha da modulação também afecta a distância. Por exemplo, as
distâncias com o QPSK e 4-QAM poderão ser de 10Km, com o 16-QAM pode
ser de 5Km e com 64-QAM pode ser de 2,5Km.
•
A distância de cobertura também depende da chuva na região. Por exemplo,
um sistema LMDS em Miami e Nova Orleães poderão suportar uma distância
de 3Km com uma percentagem de 99,99%. O mesmo sistema LMDS em
Denver poderá suportar uma distância de 5Km ou mais.
54
5.3.8 Planeamento da Rede
5.3.8.1 Projecto da Célula
Quando se planeiam os sites de células para uma rede LMDS, é importante ter em
consideração os seguintes atributos:
•
Penetração do assinante – o desempenho do sistema de distribuição é
medido pela penetração do assinante – é a percentagem de assinantes com
um nível de sinal suficiente para adquirir uma qualidade de serviço excelente;
•
Qualidade de Serviço (QdS) – a QdS pode ser afectada por vários factores,
como a obstrução no caminho da transmissão, a sobreposição de células (o
normal é de cerca de 15%) e a redundância do sistema;
•
Link Budget – o link budget é usado para estimar a máxima distância a que
um assinante pode estar do site da célula, para poder continuar a obter
serviços com fiabilidade. O orçamento da ligação analisa vários parâmetros da
rede, incluindo rácios como portadora-ruído (CNR – Carrier-to-Noise Ratio) e a
relação sinal-ruído (C/I). Em alguns casos, o equipamento de microondas é
canalizado para suportar uma única portadora. Outros sistemas oferecem
capacidade de banda larga em multicanais, nos quais, múltiplas portadoras
podem ser suportadas através de um único transmissor;
•
Selecção do tamanho da célula – o tamanho máximo da célula para o serviço
da área está relacionada com a capacidade do nível desejado do link budget.
O tamanho da célula pode variar na área da cobertura devido ao tipo da
antena, ao seu tamanho e à sua perda de sinal. Estes efeitos, geralmente
estão relacionados com o tipo de serviço da área de cobertura seja urbana,
suburbana ou rural. A selecção do tamanho da célula afecta o custo do capital
total para a área de cobertura;
•
Custo do modelo – o custo do modelo é usado para estimar o custo dos
requisitos da rede. O modelo requerido inclui uma série de considerações
como o link budget, o tamanho da célula, o número de células, a capacidade
do tráfego, o número de sectores, o custo por célula e o custo total.
55
5.3.8.2 Optimização da Reutilização de Frequências
As seguintes técnicas são usadas para optimizar a reutilização de frequências nas
redes LMDS:
•
minimização do multipercurso e da polarização cruzada, usando antenas
altamente direccionadas e posicionando-as o mais alto possível;
•
maximização da directividade das antenas, com a sectorizando do sistema
de distribuição. O equipamento de microondas do site da célula é
geralmente configurado com múltiplos sectores, antenas, transmissores e
receptores;
•
maximização da isolação entre
os sectores adjacentes através da
polarização. A polarização horizontal e vertical pode ser empregue através
do sistema num padrão alternativo entre sectores, como ilustrado na Figura
36. Sendo a polarização vertical e horizontal também reutilizada em todo o
sistema.
Figura 36 – Reutilização da polarização horizontal e vertical. [14]
5.3.9 Equipamento do Nó da Rede
O equipamento do nó da rede (NNE – Network-Node Equipment) está encarregue do
processamento, multiplexagem, desmultiplexagem, compressão, detecção de erros,
codificação, descodificação, encaminhamento, modulação e desmodulação. O NNE
ainda pode providenciar comutação ATM.
56
Figura 37 – Arquitectura do Nó da Rede. [14]
As seguintes funções podem ser desempenhadas no nó da rede:
•
Compressão Digital do Sinal – a conversão dos sinais da televisão analógica
pode ser altamente comprimida em sinais digitais para a distribuição do
sistema de microondas. (o ATM está a emergir como o standard para a
entrega dos serviços de voz, dados, internet e vídeo sobre LMDS);
•
Protocolos de Interface de Wireline/Wireless – depende do serviço que o
operador oferece. O NNE pode ser configurado para estender video, IP e
serviços de voz sobre a largura de banda do LMDS;
•
Modulação e Desmodulação – os sinais de voz, video e dados dos sistemas
multiplexadores são modulados antes da transmissão wireless ocorrer.
Similarmente, o tráfego do receptor de microondas é desmodulado antes da
transmissão wireline.
o
Modulação – um modulador digital aceita um fluxo digital e provê
uma frequência intermédia de sinal 4-QAM, 16-QAM ou 64-QAM
para entregar por cima da largura de banda do LMDS.
o
Desmodulação – um desmodulador QAM contém dois canais
separados desmoduladores endereçáveis, cada um capaz de
aceitar sinais 4-QAM, 16-QAM, 64-QAM a taxas de símbolos entre
1Mbps e 10Mbps. Os sistemas TDMA podem usar modulação
DQPSK.
57
5.3.10
Equipamento de Rádio Frequência
5.3.10.1
Nó da Rede
O equipamento RF do nó da rede LMDS inclui transmissores e receptores como as
antenas que eles sustentam. Se há uma portadora por transmissor, o sistema diz-se
ser canalizado. Se há múltiplas portadoras por transmissor, o sistema diz-se ser de
banda larga.
5.3.10.2
Transmissores
Os sinais, individualmente modulados, são combinados e aplicados ao transmissor de
banda larga. Dentro do transmissor, os sinais VHF (Very High Frequency) são
convertidos para as frequências de portadoras desejadas, amplificados e aplicados à
antena para transmissão. Transmissores separados, receptores e antenas podem ser
usados em cada direcção para minimizar os efeitos de crosstalk nas imediações da
extremidade entre os sinais recebidos e transmitidos.
5.3.10.3
Receptores
Um receptor separado de banda larga recebe toda a banda inteira à frequência da
portadora e converte os sinais para a banda VHF. Os sinais VHF são então aplicados
em cabos coaxiais ou fibra para a distribuição até ao NNE.
5.3.10.4
Transceivers
Uma função combinada de transmissor e receptor pode ser disponibilizada num só
transceiver de banda larga.
5.3.10.5
Sistemas de Antenas
As antenas são escolhidas com base na cobertura desejada de potenciais assinantes,
tendo em consideração a topologia do terreno, objectos de interferência, directividade
da antena, elevação e ganho da mesma.
5.3.10.6
•
Site do Equipamento do Cliente
Transceiver – para aplicações de redes de dados bidireccionais, um
transceiver é usado para fornecer um caminho de retorno para os serviços
58
LMDS. A antena pode ser uma parte integrante do transceiver. O transceiver
pode ser de banda larga ou canalizado.
•
Antena do Cliente – as escolhas disponíveis de tecnologias típicas incluem
microstrip, reflectores parabólicos e parabólicos com grelhas. A selecção é
uma escolha de engenharia baseada na localização do cliente. Os vendedores
terão vários níveis de integração com as tecnologias de antenas especificas.
5.3.11
Equipamento de Interface com a Rede (do lado do
cliente)
No site do equipamento do cliente, a unidade de interface da rede (NIU – Network
Interface Unit) disponibiliza o portal entre a componente RF e as aplicações dentro dos
edifícios. As NIUs são geridas por sistemas de gestão da rede localizadas no centro
de controlo da rede (NCC – Network Control Center). Estes NIUs estão disponíveis de
uma forma adaptável ou não adaptável, dependendo dos requisitos do cliente.
Figura 38 - Implementação de uma rede NIU. [14]
5.3.11.1
Adaptabilidade Completa / NIU Configurável
A adaptabilidade do NIU é flexível e totalmente configurável. A sua localização
encontra-se no site do assinante e suporta comunicações de voz, dados e video em
dois sentidos para o uso comercial e empresarial. A NIU pode ser configurado com voz
analógica 10BaseT, comunicações de fibra estruturadas e não estruturadas T1/E1,
T3/E3, OC-1, OC-3/STS-3, ATM25.6, e comunicações vídeo, numa única infraestrutura.
Como parte da rede wireless de banda larga, a NIU comunica com o equipamento da
estação base através dum transceiver bidireccional que constitui uma parte da solução
da rede ponto-a-multiponto. Esta solução permite aos operadores da rede disseminar
os seus serviços instantaneamente, sem a necessidade de instalar a infraestrutura
59
wireline, desse modo, abrangendo um rápido crescimento do mercado de
telecomunicações.
Os blocos básicos de construção da NIU consistem nos seguintes componentes:
•
um modem rádio que suporte 4, 16 e 64-QAM utilizando os métodos de
acesso FDMA ou TDMA;
•
um processador de dados que suporte vários serviços tipo T1/E1, 10BaseT
e ATM25.6 através de um processador ATM SARing;
•
uma infraestrutura interface (controlador que fornece recursos de
processamento);
•
5.3.11.2
uma fonte de alimentação.
NIU não adaptável
Um NIU não adaptável é um equipamento isolado. Os serviços podem incluir T1/E1,
T3/E3, 10BaseT, vídeo, POTS, frame relay, ATM25.6 e ISDN estruturados e não
estruturados. Usando esta unidade de interface os assinantes podem disseminar
várias aplicações multimédia de um sentido ou dois sentidos de voz, vídeo, Internet
numa infraestrutura usando o espectro de uma única portadora de frequência.
Esta NIU não adaptável comunica com a estação base através de um transceiver de
dois sentidos que consiste nos seguintes componentes:
•
um modem com largura de banda variável (que suporta 4, 16 e 64-QAM, e
TDMA ou FDMA dependendo do tipo de serviço que a NIU providencia);
•
uma unidade de processamento ATM de segmentação e re-assemblagem
(SAR – Segmentation-and-reassembly), do tipo do processador ATM
SARing dependendo do tipo de serviços que a NIU providencia;
•
o interface do equipamento do assinante.
O conjunto de serviços e os interfaces proporcionados pela NIU não podem ser
configurados pelo utilizador, logo, diminui o preço do seu custo no mercado. Vários
vendedores têm diferentes produtos de NIU e respectivas estratégias.
60
5.3.12
Gestão da Rede
A gestão da rede LMDS é projectada de forma a ir ao encontro dos objectivos
empresariais da rede do operador, proporcionando uma confiabilidade alta na gestão
dos serviços da rede. A gestão da rede requer o seguinte:
5.3.12.1
Gestão de Avarias
É necessário identificar, localizar e corrigir os erros ou avarias na rede. Cada
dispositivo dentro da rede wireless deve ser monitorizado por causa das avarias ou do
seu desempenho. Todos os dispositivos LMDS recolhem informações e fazem
relatórios estatísticos que dizem respeito ao throughput do tráfego, violação das
condições fronteira e actividades de gestão.
5.3.12.2
Gestão da Configuração
É necessário por forma a garantir, inventariar, inicializar e fazer cópias de segurança
dos recursos da rede.
5.3.12.3
Gestão de Contas de Clientes
É necessário reunir e processar a informação de taxação. Cada nó que pode ser
gerido numa porção wireless da rede deverá manter uma lista de estatísticas, que
poderá ser acedida por um sistema de taxação como input. Os utilizadores devem ser
identificados numa plataforma de utilizadores por rede.
5.3.12.4
Gestão do Desempenho
É necessário para reunir, filtrar e analisar as estatísticas dos recursos da rede. Há um
número de parâmetros que devem ser monitorizados e configurados em cada nó da
rede, desde o throughput do tráfego até ao nível de potência da saída. A estação de
gestão deve monitorizar estes parâmetros e ajustá-los de modo a optimizar o seu
desempenho.
5.3.12.5
Gestão de Segurança
Toda a informação transmitida através do ambiente wireless deve ser codificada e
descodificada entre cada nó da rede. A função de gestão de segurança deverá
61
automaticamente gerar e coordenar as chaves utilizadas para a codificação e
descodificação, bem como autenticar os utilizadores.
6 ANÁLISE TECNO-ECONÓMICA
6.1 Inputs do modelo
As quatro áreas seleccionadas, para aplicar o modelo geométrico acima referido são:
Alentejo, Douro, Bairrada e Minho. Os principais parâmetros de entrada estão
sumariados na Tabela 10.
Áreas Rurais
Comentários
Alentejo
Douro
Bairrada
Minho
Densidade residencial por nó
3750
1240
1050
125
Distância entre nós (D)
10,50
4,40
3,00
0
Em Km
Área do nó (L2)
0,35
0,40
0,90
64
Em Km2
8000
Em residências por Km2
Número de residências no nó
1313
496
945
Comprimento do cabo BAP_LAP
40
15
10
10
Em Km
Comprimento da meia diagonal (d’)
0,30
0,32
0,47
5,66
Em Km
Tabela 10 - Parâmetros de Caracterização das Regiões
6.2 Avaliação tecno-económica
Numa primeira análise, os valores das tarifas correspondentes às médias Europeias
serão consideradas. Contudo, deve ser realçado que estas tarifas são irrealísticas se
comparadas com o DIT1 nas regiões em estudo. Mais tarde será considerada uma
abordagem mais realística em que o DIT1 irá ser tomado em conta.
6.2.1 Pressupostos
•
A duração do projecto é de 8 anos (2002-2009);
•
Os impostos sobre os lucros (TaxRate) e a taxa de actualização
(DiscountRate) são assumidas como de 0% e 10% respectivamente;
•
É assumido apenas a existência de único serviço de acesso ADSL, VDSL
ou LMDS, em que cada cliente paga uma tarifa de ligação de 100€, uma
tarifa mensal de 60€ (720€/Ano) para os serviços ADSL e VDSL; para o
LMDS a tarifa mensal é 92€ (1100€/Ano). Em todos os serviços de
acesso o cliente pode usar o serviço sem limite de utilização – flat rate.
62
Tarifas Anuais
1200
1000
€
800
600
400
200
0
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Ano
LMDS
ADSL/VDSL
Figura 39 – Tarifas Anuais
•
A tarifa anual e a tarifa de conexão têm uma erosão de 10% e 5%
respectivamente:
Taxa de Penetração
35%
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Ano
Figura 40 – Taxa de Penetração
•
A taxa de penetração varia desde 2,5% no primeiro ano até 30% no
último ano:
Os resultados económicos obtidos mais relevantes são apresentados de seguida:
63
VAL
TIR
PayBack
Period
Alentejo
1.742.766
21,60%
6
Áreas Rurais
Douro Bairrada
Minho
562.116 1.981.098 14.125.175
18,90% 47,00%
136,00%
6
4
2
Tabela 11 – Resultados económicos do ADSL
VAL
TIR
PayBack
Period
Alentejo
1.604.262
20,40%
6
Áreas Rurais
Douro
Bairrada
Minho
415.226 1.840.927 1.661.715
16,10%
41,10%
28,30%
6
4
5
Tabela 12 – Resultados económicos do VDSL
VAL
TIR
PayBack
Period
Alentejo
2.014.276
17,40%
7
Áreas Rurais
Douro
Bairrada
Minho
92.613 1.829.907 27.658.676
10,70%
21,80%
64,80%
8
6
4
Tabela 13 – Resultados económicos do LMDS
A região mais atractiva economicamente para o projecto seria o Minho, com um TIR
de 136% para o ADSL e 64,80% para o LMDS. Em relação à tecnologia VDSL, a
Bairrada tem o maior TIR de 41,10%. O Douro é a região com piores resultados, já
que obtivemos um TIR de 18,90% para o ADSL, 16,10% para o VDSL e 10,70% para
o LMDS, o que se torna pouco atractivo para o operador. Também é de notar que o
Pay Back Period no Alentejo, Douro, Bairrada e Minho são 6, 6, 4 e 2 anos
respectivamente, tanto para o ADSL como para o VDSL, com a excepção do Minho
em que o Pay Back Period é de 5 anos. Quanto ao LMDS o Pay Back Period na
Bairrada é de 7 anos, no Alentejo de 8 anos e por fim, no Douro, o operador nunca
terá o retorno do investimento.
Os valores obtidos para o TIR nas tecnologias ADSL, VDSL e LMDS são muito
elevados para zonas rurais. A conclusão que se tira desses valores é que são um
excelente negócio para o operador. Contudo, como anteriormente mencionado, as
tarifas utilizadas para estes cálculos são irrealistas para um País do Sul da Europa,
para utilizadores residenciais e pequenas empresas.
64
6.2.2 Realidade dos Países do Sul da Europa
Para a oferta destes serviços de telecomunicações de banda larga em Países do Sul
da
Europa,
usando
as
tarifas
mencionadas
anteriormente,
teremos
como
consequência que a taxa de penetração não irá atingir os valores críticos necessários
para a disseminação do estilo de vida da sociedade de informação.
De maneira a estimar as tarifas correctas para as estas áreas periféricas estarem em
condições de tirarem benefícios da sociedade da informação, a taxa de penetração de
cerca de 2,5% no primeiro ano até 30% no último ano do estudo, é considerado como
necessário. Isto significa, que no ano final do estudo, a vontade do cliente para pagar
serviços de banda larga deverá ser no mínimo 30% do universo em estudo. Isto requer
uma capacidade para pagar, maior do que a vontade de pagar, porque quem pode
pagar poderá não subscrever o serviço. Há então, a necessidade de calcular o
montante de dinheiro que o cliente rural está disposto a pagar. O DIT (Disposable
Income for Telecommunications) anual estimado para a média nacional é apresentado
na tabela seguinte:
Despesa Anual
POTS (€) +
Serviço Banda
Larga
Despesa Anual
Móvel (€)
Despesa anual
total (€)
Antes do serviço
Banda Larga
Serviço ADSL
Serviço VDSL
Serviço LMDS
400+0=X
200+720=
X/2+ADSL=
920
200+900=
X/2+VDSL=
1100
200+1100=
X/2+LMDS=
1300
360=Y
Y
Y
Y
760=X+Y
1280=
X/2+ADSL+Y
1460=
X/2+VDSL+Y
1660=
X/2+LMDS+Y
Tabela 14 – Média anual do DIT
Da tabela anterior pode ser visto que a despesa anual total para telecomunicações,
antes e depois do serviço de banda larga. Então, a estimativa da despesa anual
depois do serviço de banda larga é dada pelo seguinte cálculo: antes do serviço de
banda larga os clientes pagavam X€ mais Y€ pelo POTS e móvel respectivamente,
depois do serviço de banda larga, os clientes pagarão metade para o POTS porque
algum do tráfego do POTS será integrado no novo serviço de banda larga, mais o
serviço de banda larga e o móvel. Então, isto será a despesa anual total para
telecomunicações.
Assumindo que a média do índice do poder de compra é 100 para o nível nacional,
temos para o Alentejo 50,98, Douro 40,23, Bairrada 56,95 e Minho 55,34. O DIT
65
estimado ao nível nacional é 720€, 900€ e 1100€ por ano, para o ADSL, VDSL e
LMDS respectivamente. Multiplicando este valor, pelo índice do poder de compra de
cada região, obtemos os valores das tarifas representados na seguinte tabela:
Annual DIT for ADSL (€)
Annual DIT for VDSL (€)
Annual DIT for LMDS (€)
Alentejo Douro
367
289
489
386
560
442
Bairrada Minho
410
398
546
498
626
608
Tabela 15 – DIT anual nas diferentes áreas relativamente às diferentes tecnologias.
Desta tabela, fica claro, qual o nível do DIT esperado para cada região tendo em conta
a tecnologia considerada. Estes valores são consideravelmente mais baixos do que a
tarifa média Europeia (720€ para ADSL e VDSL e 1100€ para o LMDS). Por outras
palavras, o dinheiro que cada cliente poderá disponibilizar para gastar nos serviços de
telecomunicações ADSL, VDSL e LMDS são mais baixos dos que foram assumidos na
secção 6.2.1.
6.2.2.1 Classes de Serviço e Tarifas
Foram considerados duas classes de serviço para cada tecnologia:
•
Classe Residencial
•
Classe Empresarial
Na tabela seguinte as tecnologias ADSL, VDSL e LMDS são caracterizadas em termos
das taxas de upstream e downstream, para as Classes Residenciais e Empresariais:
Residencial
Empresarial
Up (bps) Down (bps) Up (bps) Down (bps)
ADSL 256K
3M
640K
8M
VDSL 10M
10M
26M
26M
LMDS
4M
18M
10M
50M
Tabela 16 – Taxas de transferência das classes de serviço
O ADSL e o LMDS são serviços assimétricos, contudo, o LMDS tem maior taxa de
transferência do que o ADSL. O VDSL é um serviço simétrico de alta taxa de
transferência.
6.2.2.1.1
Clientes Empresariais
66
Para as regiões em estudo é assumido que uma pequena parte dos potenciais clientes
são Clientes Empresariais. Estes Clientes Empresariais necessitam de maior largura
de banda, então as suas tarifas serão mais elevadas (1920€ para o ADSL, 2560€ para
o VDSL e 2933€ para o LMDS) e não lhes será aplicada subsidiação.
A evolução ao longo do período do estudo das tarifas para os Clientes Empresarias é
apresentada a seguir:
€
Tarifas dos Clientes Empresariais
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Ano
ADSL_Emp
VDSL_Emp
LMDS_Emp
Figura 41 – Tarifas dos Clientes Empresariais
6.2.2.1.2
Clientes Residenciais
De forma a fazer investimentos economicamente atractivos para os operadores de
telecomunicações foi assumido como garantia um TIR de 15%, para todas as áreas.
Será visto que para alcançar esta condição é necessário um mecanismo de
subsidiarização. A tarifa anual para um dos serviços terá de ser igual em todas as
áreas (é necessário uma Tarifa Nacional para Clientes Residenciais), por forma a ter a
taxa de penetração proposta. Esta tarifa nacional é assumida como sendo o DIT do
Douro (289€ para o ADSL, 386€ para o VDSL e 442€ para o LMDS)que
correspondente à zona onde o DIT é mais baixo. A evolução da Tarifa Nacional é
apresentada a seguir:
67
Tarifa Nacional Residencial (ADSL, VDSL & LMDS)
500
400
€
300
200
100
0
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Ano
ADSL
VDSL
LMDS
Figura 42 – Tarifa Nacional Residencial (serviços ADSL, VDSL and LMDS)
6.2.2.2 Taxas de Penetração
Como já mencionado anteriormente, duas classes de serviço foram consideradas para
cada uma das tecnologias, portanto, é necessário ter em conta duas taxas de
penetração, a residencial e empresarial. Foram assumidas diferentes evoluções da
taxa de penetração para cada uma das classes.
Taxas de Penetração
35%
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Ano
Residencial
Empresarial
Figura 43 – Taxas de Penetração
68
Total
2009
A classe residencial tem uma variação desde 2,5% no primeiro ano até aos 27% no
último ano do estudo e no caso da classe empresarial, a taxa de penetração variará
desde 0,25% até 3%, desde o primeiro ano até ao último ano do estudo. Na linha total,
que é a soma das taxas de penetração das classes empresarial e residencial, pode-se
observar que a taxa de penetração varia num intervalo que vai desde 3% no primeiro
ano até aos 30% no último ano do estudo.
6.2.2.3 ISP (Internet Service Provider)
É também necessário pagar uma tarifa a um ISP (Internet Service Provider).
Tipicamente, o valor da tarifa do ISP é 35% da Tarifa Nacional. Este valor é tido em
consideração neste estudo e é apresentado na seguinte figura:
Tarifa do ISP
200
€
150
100
50
0
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Ano
ADSL
VDSL
LMDS
Figura 44 – Evolução da Tarifa do ISP
As receitas do ISP para o ADSL, VDSL e LMDS para as diferentes áreas são
apresentadas a seguir:
69
Rceitas do ISP do ADSL
800000
700000
600000
€
500000
Minho
Bairrada
Douro
Alentejo
400000
300000
200000
100000
0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Ano
Figura 45 – Receitas do ISP no ADSL
Receitas do ISP do VDSL
400000
350000
300000
€
250000
Minho
Bairrada
Douro
Alentejo
200000
150000
100000
50000
0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
Ano
Figura 46 – Receitas do ISP no VDSL
70
2008
2009
Receitas do ISP do LMDS
2500000
2000000
1500000
€
Minho
Bairrada
Douro
Alentejo
1000000
500000
0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Ano
Figura 47 – Receitas do ISP no LMDS
Das figuras anteriores, é possível concluir que em percentagem o ISP ganha o mesmo
nas quatro áreas e nas três tecnologias (35% da Tarifa Nacional da correspondente
tecnologia). Em valor absoluto é no LMDS que o ISP mais ganha, isto obviamente,
porque a Tarifa Nacional do ISP é também a maior. Esta é a razão porque as receitas
do ISP são diferentes para cada tecnologia.
6.2.2.4 Subsidiarização
O subsídio por residência necessário no ano inicial é calculado da seguinte forma:
SUBS = TarifaOperador + TarifaISP − DIT
6.2.2.4.1
Subisidiarização diferente para o ADSL, VDSL e LMDS
Quando, a soma da Tarifa do Operador e do ISP é maior do que a Tarifa Nacional,
implica a necessidade de subsídio por residência:
DIT
ADSL
VDSL
LMDS
289
386
442
Oper
275
415
630
Alentejo
ISP
148
223
339
Subs
134
252
527
Oper
328
545
960
Douro
ISP
176
293
516
Subs
215
452
1034
Oper
187
250
510
Bairrada
ISP
Subs
102
0
136
0
274
342
Tabela 17 – Subsídio inicial para as diferentes áreas
71
Oper
187
350
287
Minho
ISP
102
188
155
Subs
0
152
0
Da análise da tabela anterior, podemos retirar algumas conclusões que são
apresentadas de seguida:
•
Nas regiões do Alentejo e do Douro, há necessidade de mecanismos de
subsidiarização para qualquer das tecnologias em estudo. Neste caso é
garantida ao operador uma TIR igual a 15%;
•
A conclusão anterior também se aplica ao caso da tecnologia LMDS na
Bairrada e da tecnologia VDSL no Minho;
•
Nos restantes casos, em que o subsídio no primeiro ano é igual a zero,
acontece que com uma tarifa nacional igual ao DIT obtêm-se um TIR superior a
15%, daí não haver necessidade de subsidiarização. Concretamente, no caso
do ADSL na região da Bairrada e do Minho obtêm-se uma TIR de 27% e de
50%, respectivamente. No caso do VDSL na Bairrada obteve-se uma TIR de
21% e finalmente o LMDS no Minho de 30%.
6.2.2.4.1.1 Subsidiarização por residência
A variação das diferentes tarifas e da necessidade ou não de subsídio, por residência,
durante o ciclo de vida do projecto é descrita nas figuras seguintes, nas quatro áreas
para os serviços ADSL, VDSL e LMDS.
6.2.2.4.1.1.1 ADSL
Subsídio do ADSL no Alentejo
900
800
700
600
Subs
Tarifa ISP
Tarifa Op Res
DIT
€
500
400
300
200
100
0
2002
2003
2004
2005
2006
Ano
72
2007
2008
2009
Figura 48 – Subsídio necessário para o serviço ADSL no Alentejo por residência
Subsídio do ADSL no Douro
1200
1000
€
800
Subs
Tarifa ISP
Tarifa Op Res
DIT
600
400
200
0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Ano
Figura 49 – Subsídio necessário para o serviço ADSL no Douro por residência
Uma vez que o DIT no Douro é menor, nesta área o subsídio por residência é maior do
que nas outras áreas. Na Bairrada e no Minho não é necessário subsídio porque o
valor do DIT é suficiente para garantir um TIR de 15%, de facto a TIR nestas áreas é
maior. Portanto, na Bairrada e no Minho, a tarifa é igual à Tarifa Nacional, logo não
apresentamos figuras destas áreas.
6.2.2.4.1.1.2 VDSL
73
Subsídio do VDSL no Alentejo
1400
1200
1000
Subs
Tarifa ISP
Tarifa Op Res
DIT
€
800
600
400
200
0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Ano
Figura 50 – Subsídio necessário para o serviço VDSL no Alentejo por residência
Subsídio do VDSL no Douro
1800
1600
1400
1200
Subs
Tarifa ISP
Tarifa Op Res
DIT
€
1000
800
600
400
200
0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Ano
Figura 51 – Subsidiarização necessária para o serviço VDSL no Douro por residência
74
Subsídio do VDSL no Minho
1200
1000
800
Subs
Tarifa ISP
Tarifa Op Res
DIT
600
400
200
0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Figura 52 – Subsidiarização total necessária para o serviço VDSL na Minho por residência
Pode-se constatar que ao longo dos anos o subsídio torna-se desnecessário. O Minho
é a primeira região onde tal acontece devido ao maior número de clientes servidos. No
primeiro ano o subsídio é maior no Douro. Na Bairrada não é necessário subsídio
porque a Tarifa Nacional que assegura o TIR de 15% é menor do que DIT, logo não se
apresenta a figura para a Bairrada.
6.2.2.4.1.1.3 LMDS
Subsídio do LMDS no Alentejo
2500
2000
1500
€
Subs
Tarifa ISP
Tarifa Op Res
DIT
1000
500
0
2002
2003
2004
2005
2006
Ano
75
2007
2008
2009
Figura 53 – Subsidiarização necessária para o serviço LMDS no Alentejo por residência
Subsídio do LMDS no Douro
3500
3000
2500
Subs
Tarifa ISP
Tarifa Op Res
DIT
€
2000
1500
1000
500
0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Ano
Figura 54 – Subsidiarização necessária para o serviço LMDS no Douro por residência
Subsídio do LMDS na Bairrada
1800
1600
1400
1200
Subs
Tarifa ISP
Tarifa Op Res
DIT
€
1000
800
600
400
200
0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Ano
Figura 55 – Subsidiarização necessária para o serviço LMDS na Bairrada por residência
A quantia de subsídio para esta tecnologia é maior devido ao facto de o LMDS ser
uma tecnologia com mais custos. Embora no Minho não seja necessário subsídio, e
76
isto acontece devido à topologia da área, como já foi referido anteriormente, a
distância entre os nós é zero.
Como nos outros casos onde não era necessário subsídio, no primeiro ano do estudo
a Tarifa Nacional é igual ao DIT.
6.2.2.4.1.2 Subsidiarização por área total
Os subsídios para os serviços ADSL, VDSL e LMDS por área total (subsídio por
residência x número de clientes) para o Alentejo, Douro, Bairrada e Minho, durante o
ciclo de vida do projecto, são apresentados a seguir:
6.2.2.4.1.2.1 ADSL
Subsidio Total ADSL
200000
0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
€
-200000
Minho
Bairrada
-400000
Douro
Alentejo
-600000
-800000
-1000000
Ano
Figura 56 – Subsídio do serviço ADSL por área total
Pode-se verificar que no Alentejo e Douro é necessário subsídio em todos os anos, na
Bairrada e Minho não é necessário subsídio em todos os anos do projecto.
6.2.2.4.1.2.2 VDSL
77
Subsidio Total VDSL
200000
100000
0
2002
-100000
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Minho
-300000
Bairrada
-400000
Douro
-500000
Alentejo
€
-200000
-600000
-700000
-800000
-900000
Ano
Figura 57 – Subsídio do serviço VDSL por área total
Nesta tecnologia, pode ser visto que em determinado ano para cada região a
subsidiarização torna-se desnecessária. Isto acontece, porque embora o número de
clientes aumente, o DIT também aumenta 2% e a tarifa decresce 10% por cada ano.
6.2.2.4.1.2.3 LMDS
Subsidio Total LMDS
200000
€
100000
0
2002
-100000
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
-200000
-300000
-400000
Ano
Figura 58 – Subsídio do serviço LMDS por área total
78
Minho
Bairrada
Douro
Alentejo
Nesta tecnologia, o subsídio total aumenta todos os anos, porque sempre que há um
cliente novo, têm que ser feito um novo investimento para esse cliente, portanto com
mais clientes maior é o investimento.
6.2.2.4.1.3 Subsidiarização média por residência
A figura abaixo quantifica o subsídio médio para as diferentes tecnologias nas áreas
por residência:
Subsidio Médio
3500
3000
2500
2000
ADSL
VDSL
LMDS
€
1500
1000
500
0
-500
-1000
-1500
Minho
Bairrada
Douro
Alentejo
Área
Figura 59 – Subsídio médio comparativo do ADSL, VDSL e LMDS, por residência entre áreas
Os valores deste gráfico são obtidos, dividindo o subsídio total por área pelo número
total de clientes. Como se pode verificar, em média, no Minho um cliente não
necessita de subsidiarização, embora seja necessário subsidiarização no primeiro ano,
como já foi visto anteriormente. Em média é mais caro subsidiar um cliente de LMDS
no Douro.
6.2.2.4.1.4 Subsidiarização total
Na próxima figura está representado a quantia necessária para subsidiar o número
total de clientes durante o ciclo de vida do projecto, para todas as áreas em estudo.
79
Totalidade do Subsidio
1000000
500000
€
0
-500000
ADSL
-1000000
VDSL
-1500000
LMDS
-2000000
-2500000
-3000000
Minho
Bairrada
Douro
Alentejo
Área
Figura 60 - Subsídio total comparativo do ADSL, VDSL e LMDS, para o número total de
clientes, entre áreas
A figura de cima, mostra a soma do subsídios ao longo dos anos. É de realçar que o
Douro é onde é necessário mais subsidiarização.
6.2.3 Resultados Económicos
Nesta secção, discutir-se-ão os seguintes aspectos:
•
Os investimentos feitos ao longo do período de duração do projecto e a
distribuição dos mesmos;
•
Receitas geradas no decorrer do projecto;
•
O Valor Actual Líquido (VAL, ou NPV – Net Present Value), a Taxa
Interna de Rendibilidade (TIR, ou IRR – Internal Rate of Return) e o
período de recuperação do projecto;
•
Visualização de gráficos do Cash-Flow e do Cash-Balance;
•
Análise de sensibilidade
6.2.3.1 Considerações para análise de projectos de investimento
Para analisar a rendibilidade dum projecto de investimento, é necessário encontrar
formas de comparação do retorno do investimento, feito no mesmo com o de outras
80
aplicações possíveis para o capital investido. A não colocação do capital noutras
aplicações é o custo de oportunidade do projecto. Em linguagem simples, pode-se
dizer que o custo de oportunidade é o retorno perdido ao não investir o capital nessas
aplicações, esperando superar esse retorno com os ganhos do projecto de
investimento.
A nossa referência para discussão dos resultados económicos do projecto é a Taxa de
Actualização (TA). Esta é indexada a uma taxa existente no mercado que se considere
um bom indicador (taxa de juro do Banco Central Europeu, taxa de juro dos títulos de
tesouro, etc.). Simplificando, pode-se pensar na TA como a taxa de juro que, em
condições de maior segurança, é possível encontrar na banca. Assim, a comparação
dos resultados obtidos nesta análise é feita relacionando-a com os proveitos que
obteríamos ao colocar o capital a investir na banca, usufruindo das melhores taxas de
juro (seguras) fornecidas pelo mesmo. Um investidor só vai avançar para o projecto se
a rendibilidade deste for superior à taxa de juro esperada, durante o período de
duração do projecto.
Um dos métodos de análise da viabilidade dum projecto é a Taxa Interna de
Rendibilidade (TIR). Afirmou-se anteriormente que a TA é a taxa de juro que se
recebia ao investir o capital na banca. De maneira similar, o TIR pode ser encarado,
simplificadamente, como a taxa de juro que a banca (ou outra aplicação financeira)
tem de oferecer para igualar o retorno do projecto de investimento. Assim, se o TIR for
superior à TA o projecto é considerado atractivo.
O ganho obtido quando o TIR é superior à TA, é o Valor Actual Líquido (VAL). O VAL
é, desta forma, o retorno obtido com o projecto de investimento em relação ao
investimento do capital, por exemplo, na banca. Quando o VAL é nulo, significa que a
TA é igual ao TIR. Na realidade, o TIR é o valor da TA para o qual o VAL é nulo.
Assim, o VAL mostra claramente a relação entre a aposta no projecto de investimento
ou noutra qualquer alternativa. Se o VAL for negativo é melhor colocar o capital na
alternativa, já que o retorno é menor no projecto. Caso contrário, é mais positivo
apostar no projecto.
O período de recuperação do investimento é outro dos métodos de avaliação de um
projecto. É o período que medeia entre o ano de arranque do projecto e o instante em
que o cash balance passa para valores positivos.
81
6.2.3.2 Resultados económicos relevantes
De seguida apresentam-se, então, os resultados económicos mais relevantes para a
avaliação do projecto: TIR, VAL e Período de Recuperação do Investimento (PayBack
Period), para as três tecnologias em estudo.
VAL
TIR
PayBack
Period
Alentejo
754.352
15,00%
7
Áreas Rurais
Douro
Bairrada
326.094 872.622
15,00%
26,90%
7
5
Minho
4.340.601
49,50%
4
Tabela 18 – Resultados económicos do ADSL
VAL
TIR
PayBack
Period
Alentejo
743.811
15,00%
7
Áreas Rurais
Douro
Bairrada
336.004 272.033
15,00%
21,35%
7
7
Minho
431.861
14,90%
7
Tabela 19 – Resultados económicos do VDSL
VAL
TIR
PayBack
Period
Alentejo
1.400.720
15,20%
7
Áreas Rurais
Douro
Bairrada
710.922 799.133
15,10%
15,20%
7
7
Minho
10.175.161
29,20%
6
Tabela 20 – Resultados económicos do LMDS
Das tabelas anteriores, podemos reparar nos casos em que a TIR é 15%. Isto significa
que é necessário haver um mecanismo de estimulação à adesão ao serviço como foi
visto anteriormente. Nos casos onde a TIR é superior a 15% não há necessidade de
recorrer aos mecanismos de subsidiarização sendo a tarifa nacional de uma tecnologia
igual ao DIT respectivo. Podemos verificar que o cenário mais atractivo é o ADSL no
Minho.
82
6.2.3.3 Investimentos totais
Nas próximas secções analisar-se-á a percentagem do investimento total repartida ao
longo dos anos do projecto.
6.2.3.3.1
ADSL
Investimentos do ADL no Alentejo
2005
3%
2004
2%
2006
4%
2007
3%
2008
4%
2009
3%
2003
2%
2002
79%
Figura 61 – Investimentos do ADSL no Alentejo
83
Investimentos do ADSL Douro
2005
2004 3%
1%
2003
2%
2006
3%
2007
3%
2008
3%
2009
3%
2002
82%
Figura 62 - Investimentos do ADSL no Douro
Investimento do ADSL na Bairrada
2007
8%
2008
5%
2009
5%
2006
6%
2005
5%
2002
65%
2004
3%
2003
3%
Figura 63 – Investimentos do ADSL na Bairrada
84
Investimentos do ADSL no Minho
2008
9%
2009
9%
2007
8%
2002
47%
2006
8%
2005
8%
2004
4%
2003
7%
Figura 64 – Investimentos do ADSL no Minho
Das quatro figuras anteriores, podemos observar que os grandes investimentos são
feitos no ano inicial do projecto. Os investimentos no primeiro ano correspondem no
Alentejo a 79%, no Douro a 82%, na Bairrada a 65% e no Minho a 47% dos
investimentos totais do projecto. Depois, os investimentos diminuem até que no último
ano, temos a percentagem dos investimentos no Alentejo, Douro, Bairrada e Minho de
3%, 2%, 5% e 9%, respectivamente.
6.2.3.3.2
VDSL
85
Investimentos do VDSL no Alentejo
2006
4%
2005
5%
2007
4%
2008
4%
2009
4%
2004
2%
2003
2%
2002
75%
Figura 65 – Investimentos do VDSL no Alentejo
Investimentos do VDSL no Douro
2006
3%
2005
3%
2004
2%
2007
7%
2008
3%
2009
4%
2003
2%
2002
76%
Figura 66 – Investimentos do VDSL no Douro
86
Investimentos do VDSL na Bairrada
2007
6%
2009
7%
2008
7%
2006
6%
2005
8%
2002
59%
2004
4% 2003
3%
Figura 67 – Investimentos do VDSL na Bairrada
Investimentos do VDSL no Minho
2006
6%
2007
5%
2008
4%
2009
5%
2005
4%
2004
2%
2003
2%
2002
72%
Figura 68 – Investimentos do VDSL no Minho
Das figuras anteriores, podemos constatar que os grandes investimentos são feitos no
ano inicial do projecto. Os investimentos no primeiro ano correspondem no Alentejo a
75%, no Douro a 76%, na Bairrada a 59% e no Minho a 72% dos investimentos em
todo o projecto. Depois os investimentos diminuem até que no último ano temos a
87
percentagem dos investimentos no Alentejo, Douro, Bairrada e Minho de 4%, 4%, 7%
e 5%, respectivamente.
6.2.3.3.3
LMDS
Investimentos do LMDS no Alentejo
2009
5%
2008
6%
2007
6%
2006
7%
2002
52%
2005
14%
2004
4%
2003
6%
Figura 69 – Investimentos do LMDS no Alentejo
Investimentos do LMDS no Douro
2008
15%
2009
4%
2007
4%
2006
5%
2002
60%
2005
5%
2004
3%
2003
4%
88
Figura 70 – Investimentos do LMDS no Douro
Investimentos do LMDS na Bairrada
2009
6%
2008
7%
2007
7%
2002
44%
2006
8%
2005
18%
2004
4%
2003
6%
Figura 71 – Investimentos do LMDS na Bairrada
Investimentos do LMDS no Minho
2009
10%
2008
11%
2002
23%
2007
11%
2003
10%
2006
12%
2005
13%
2004
10%
Figura 72 – Investimentos do LMDS no Minho
Das figuras anteriores, podemos observar que os grandes investimentos são feitos no
ano inicial do projecto. Os investimentos no primeiro ano correspondem no Alentejo a
89
52%, no Douro a 60%, na Bairrada a 44% e no Minho a 23% do investimento total do
projecto. Depois os investimentos diminuem até que no último ano temos a
percentagem dos investimentos no Alentejo, Douro, Bairrada e Minho de 5%, 4%, 6%
e 10%, respectivamente.
6.2.3.4 Afectação dos investimentos por elementos de custo
De seguida iremos ver como os investimentos se repartem por elementos de custo
(Material/Electrónica, Trabalho Construção Civil, Material /Fibra Óptica, Material/ Cabo
cobre, Material/ Acabamentos e Material/Instalação).
6.2.3.4.1
ADSL
Afectação de investimentos por elementos de custo do ADSL no Alentejo
Material/Acabamentos Trabalho/Instalação
2,99%
3,61%
Material/Cabo Cobre
0,03%
Material/Electrónica
12,57%
Material/FibraOptica
4,99%
Trabalho/Construção Civil
75,81%
Figura 73 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do ADSL no Alentejo
90
Afectação de investimentos por elementos de custo do ADSL no Douro
Trabalho/Instalação
Material/Acabamentos
3,29%
3,37%
Material/Cabo Cobre
0,03%
11,93%
3,15%
78,23%
Figura 74 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do ADSL no Douro
Afectação de investimentos por elementos de custo do ADSL no Bairrada
Material/Acabamentos 6,84%
5,66%
23,91%
Material/Cabo Cobre
0,04%
3,01%
60,54%
Figura 75 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do ADSL na Bairrada
91
Afectação de investimentos por elementos de custo do ADSL no Minho
10,04%
7,00%
34,50%
Material/Cabo Cobre
0,10%
3,28%
45,08%
Figura 76 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do ADSL no Minho
Como podemos verificar, existem duas grandes fatias. A maior é para construção civil
e a outra para o equipamento electrónico. Nas regiões do Alentejo e Douro a
construção civil significa mais de três quartos do investimento total. A segunda maior
fatia ainda está bem longe apenas com cerca de 12% nestas áreas. Estas juntas
representam quase 90% do investimento. A grande percentagem da construção civil
deve-se ao facto de existirem poucas infra-estruturas nestas zonas. Além disso, a
população encontra-se maioritariamente em aglomerados dispersos, tornando as
ligações muito longas.
No Minho as duas maiores fatias são mais equiparadas e juntas levam quase 80% do
investimento nesta zona. Nesta área a população é mais homogénea, sendo as
ligações são mais curtas.
6.2.3.4.2
VDSL
92
Afectação de investimentos por elementos de custo do VDSL no Alentejo
4,14%
1,74%
4,52%
89,60%
Figura 77 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do VDSL no Alentejo
Afectação de investimentos por elementos de custo do VDSL no Douro
3,64%
9,02%
2,68%
84,67%
Figura 78 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do VDSL no Douro
93
Afectação de investimentos por elementos de custo do VDSL no Bairrada
3,94%
9,37%
2,45%
84,24%
Figura 79 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do VDSL na Bairrada
Afectação de investimentos por elementos de custo do VDSL no Minho
2,75%
6,65%
2,67%
87,93%
Figura 80 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do VDSL no Minho
Os investimento com esta tecnologia são claramente dominados pela construção civil.
Em todas as áreas esta fatia representa quase 90% do investimento total. Por isso
poderemos pensar que esta poderá ser uma solução pouco atractiva.
94
6.2.3.4.3
LMDS
Afectação de investimentos por elementos de custo do LMDS no Alentejo
6,42%
0,14%
36,74%
54,28%
2,42%
Figura 81 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do LMDS no Alentejo
Afectação de investimentos por elementos de custo do LMDS no Douro
12,80%
0,28%
31,43%
1,27%
54,23%
Figura 82 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do LMDS no Douro
95
Afectação de investimentos por elementos de custo do LMDS no Bairrada
10,35%
19,12%
0,23%
0,93%
69,37%
Figura 83 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do LMDS na Bairrada
Afectação de investimentos por elementos de custo do LMDS no Minho
2,26%
0,05%
7,42%
0,20%
90,07%
Figura 84 – Afectação dos investimentos por elementos de custo do LMDS no Minho
Com esta solução tecnológica, e ao contrário das anteriores, a maior fatia dos
investimentos é gasta em material electrónico. Isto deve-se ao facto de, por ser uma
tecnologia sem fios, o equipamento ser bem mais caro. Note-se que no Minho, como
há muito mais pessoas a serem servidas, o investimento em material electrónico é de
90%.
96
6.2.3.5 Afectação dos investimentos por segmento de rede
Nesta secção veremos como se repartem os investimentos por segmento de rede
(Equipamento do Cliente, Nós secundários, ligação Nó Central/Nó Secundário, Nó
Central, Cabo BAP_LAP e Central Local).
6.2.3.5.1
ADSL
Afectação de investimentos por segmento de rede do ADSL no Alentejo
Central Local
0,14%
Equipamento do Cliente
8,93%
Cabo BAP_LAP
26,89%
Nós secundários
8,97%
Nó Central
1,16%
Ligação Nó Central/Nós
Secundários
53,91%
Figura 85 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do ADSL no Alentejo
97
Afectação de investimentos por segmento de rede do ADSL no Douro
Central Local
0,35%
8,17%
Cabo BAP_LAP
22,58%
Nós secundários
8,75%
Nó Central
1,34%
Secundários
58,80%
Figura 86 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do ADSL no Douro
Afectação de investimentos por segmento de rede do ADSL no Bairrada
Central Local
0,38%
16,90%
Cabo BAP_LAP
17,03%
Nó Central
2,22%
Nós secundários
16,95%
Secundários
46,52%
Figura 87 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do ADSL na Bairrada
98
Afectação de investimentos por segmento de rede do ADSL no Minho
Cabo BAP_LAP
8,14%
Central Local
0,15%
Nó Central
3,08%
24,77%
Secundários
40,22%
Nós secundários
23,64%
Figura 88 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do ADSL no Minho
Pode-se verificar que, por segmento de rede, o principal investimento é feito nas
ligações do Nó Central aos Nós secundários. Representa em todas as áreas quase
50% do investimento. Dependendo da distância da ligação BAP_LAP, o respectivo
investimento terá maior ou menor peso no investimento total. Como no Minho há mais
clientes, o investimento feito no equipamento destes, tem uma maior fatia que nas
outras regiões. Note-se que o investimento no equipamento do cliente é da mesma
ordem que o dos nós secundários.
6.2.3.5.2
VDSL
99
Afectação de investimentos por segmento de rede do VDSL no Alentejo
13,26%
Cabo BAP_LAP
24,37%
Nós Secundários
12,69%
Nó Central
0,81%
Secundários
48,87%
Figura 89 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do VDSL no Alentejo
Afectação de investimentos por segmento de rede do VDSL no Douro
11,34%
Cabo BAP_LAP
19,19%
Nó Central
1,78%
Nós Secundários
17,74%
Secundários
49,96%
Figura 90 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do VDSL no Douro
100
Afectação de investimentos por segmento de rede do VDSL no Bairrada
Cabo BAP_LAP
13,31%
21,64%
Nó Central
1,83%
Nós Secundários
23,86%
Secundários
39,36%
Figura 91 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do VDSL na Bairrada
Afectação de investimentos por segmento de rede do VDSL no Minho
Cabo BAP_LAP
9,65%
Nó Central
1,31%
14,65%
Nós Secundários
16,57%
Secundários
57,82%
Figura 92 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do VDSL no Minho
Neste aspecto, da afectação dos investimentos por segmento de rede, esta tecnologia
não é muito diferente da anterior. Praticamente em todas as regiões, metade do
investimento é aplicado nas ligações do nó central aos nós secundários. Esta ligação é
feita em fibra óptica. O investimento no cabo BAP_LAP é proporcional à sua distância
em cada região.
101
6.2.3.5.3
LMDS
Afectação de investimentos por segmento de rede do LMDS no Alentejo
Cabo BAP_LAP
13,03%
Nó Central
0,63%
39,16%
Secundários
26,13%
Nós Secundários
21,05%
Figura 93 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do LMDS no Alentejo
Afectação de investimentos por segmento de rede do LMDS no Douro
Cabo BAP_LAP
9,07%
Nó Central
1,24%
29,76%
Secundários
23,62%
Nós Secundários
36,31%
Figura 94 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do LMDS no Douro
102
Afectação de investimentos por segmento de rede do LMDS no Bairrada
Cabo BAP_LAP
5,07%
Nó Central
1,01%
Secundários
14,98%
45,49%
Nós Secundários
33,44%
Figura 95 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do LMDS na Bairrada
Afectação de investimentos por segmento de rede do LMDS no Minho
Secundários
6,62%
Nó Central
0,26%
Cabo BAP_LAP
1,00%
Nós Secundários
11,14%
80,97%
Figura 96 – Afectação dos investimentos por segmento de rede do LMDS no Minho
A afectação dos investimentos, por segmentos de rede no LMDS, tem uma distribuição
diferente das anteriores. No caso do Alentejo e Douro, como a distância entre clusters
é maior, a ligação entre o nó central e os secundários ainda tem um peso de cerca de
um quarto do investimento total. Em contrapartida, o investimento feito no
103
equipamento do cliente é agora maior, sendo que esta fatia no Minho corresponde a
pouco mais de 80% do investimento total nesta região. Isto deve-se ao facto de quase
toda a população (97%) poder ser servida com esta tecnologia.
6.2.3.6 Receitas
Para o cálculo das receitas é necessário entrar com o tamanho do mercado
( nós × clientes
nó
= número _ de _ possíveis _ clientes ) e multiplicar este valor pela taxa
de penetração do serviço. Este valor, multiplicado pela tarifa anual dá as receitas
anuais. A juntar a esta receita tem-se que considerar a tarifa de instalação paga por
cada novo cliente da rede.
Seguidamente, apresenta-se os gráficos das receitas geradas ao longo do período de
duração do projecto.
6.2.3.6.1
ADSL
Receitas do ADSL no Alentejo
2002
3%
2009
24%
2003
5%
2004
7%
2005
10%
2006
14%
2008
20%
2007
17%
Figura 97 – Receitas do ADSL no Alentejo
104
Receitas do ADSL no Douro
2002
3%
2009
24%
2003
5%
2004
7%
2005
10%
2006
14%
2008
20%
2007
17%
Figura 98 – Receitas do ADSL no Douro
Receitas do ADSL na Bairrada
2002
3%
2009
23%
2003
5%
2004
7%
2005
11%
2008
20%
2006
14%
2007
17%
Figura 99 – Receitas do ADSL na Bairrada
105
Receitas do ADSL no Minho
2002
3%
2009
24%
2003
5%
2004
7%
2005
10%
2006
14%
2008
20%
2007
17%
Figura 100 – Receitas do ADSL no Minho
Analisando os gráficos anteriores, nota-se que as receitas vão aumentando ao longo
dos anos, devido ao aumento do número de clientes e da taxa de penetração. No
primeiro ano obteve-se uma receita de 3% do valor total das receitas nas quatro
regiões em estudo e no último ano obteve-se uma receita de 24% para o Alentejo,
Douro e Minho e de 23% para a Bairrada das receitas totais.
6.2.3.6.2
VDSL
106
Receitas do VDSL no Alentejo
2002
4%
2009
20%
2003
7%
2004
8%
2005
12%
2008
18%
2006
14%
2007
17%
Figura 101 – Receitas do VDSL no Alentejo
Receitas do VDSL no Douro
2002
4%
2009
19%
2003
7%
2004
8%
2005
12%
2008
19%
2006
14%
2007
17%
Figura 102 – Receitas do VDSL no Douro
107
Receitas do VDSL na Bairrada
2002
5%
2009
19%
2003
7%
2004
8%
2005
12%
2008
18%
2006
15%
2007
16%
Figura 103 – Receitas do VDSL na Bairrada
Receitas do VDSL no Minho
2002
4%
2009
19%
2003
7%
2004
8%
2005
12%
2008
18%
2006
15%
2007
17%
Figura 104 - Receitas do VDSL no Minho
Da análise dos gráficos anteriores, constata-se que as receitas vão aumentando ao
longo dos anos, devido ao aumento do número de clientes e da taxa de penetração.
No primeiro ano, obteve-se uma receita de 4% do valor total das receitas para o
108
Alentejo, Douro e Minho e obteve-se uma receita de 5% para a Bairrada. No último
ano obteve-se uma receita de 24% para o Alentejo, Douro e Minho e de 23% para a
Bairrada das receitas totais.
6.2.3.6.3
LMDS
Receitas do LMDS no Alentejo
2002
3%
2009
23%
2003
5%
2004
7%
2005
10%
2006
14%
2008
21%
2007
17%
Figura 105 – Receitas do LMDS no Alentejo
109
Receitas do LMDS no Douro
2002
3%
2009
23%
2003
5%
2004
7%
2005
10%
2006
14%
2008
21%
2007
17%
Figura 106 – Receitas do LMDS no Douro
Receitas do LMDS na Bairrada
2002
3%
2009
23%
2003
5%
2004
7%
2005
10%
2006
14%
2008
21%
2007
17%
Figura 107 – Receitas do LMDS na Bairrada
110
Receitas do VDSL no Minho
2002
4%
2009
19%
2003
7%
2004
8%
2005
12%
2008
18%
2006
15%
2007
17%
Figura 108 - Receitas do LMDS no Minho
Das figuras anteriores, constata-se que as receitas vão aumentando ao longo dos
anos, devido ao aumento do número de clientes e da taxa de penetração. No primeiro
ano obteve-se uma receita de 3% do valor total das receitas para o Alentejo, Douro,
Bairrada e Minho, no último ano obteve-se uma receita de 23% para as regiões em
estudo das receitas totais.
6.2.3.7 Comparação do Investimento e Receitas
111
Comparação dos Investimentos e Receitas dos 3 serviços nas 4 áreas
Minho
45000000
LMDS
40000000
2009
35000000
2008
30000000
2007
25000000
Bairrada
€
20000000
2005
ADSL
15000000
10000000
2006
Alentejo
Douro
LMDS
LMDS
VDSL
ADSL
VDSL
LMDS
ADSL
ADSL
VDSL
VDSL
5000000
2004
2003
2002
0
Inv Rev Inv Rev Inv Rev Inv Rev Inv Rev Inv Rev Inv Rev Inv Rev Inv Rev Inv Rev Inv Rev Inv Rev
Investimentos / Receitas
Figura 109 – Comparação dos investimentos e receitas dos três serviços nas quatro áreas
Como pode ser observado na figura anterior, a grande parte dos investimentos é feita
no ano inicial do projecto nas diferentes tecnologias e áreas, sendo maiores no LMDS
de forma ascendente nas regiões do Minho, Alentejo, Bairrada e Douro. Durante o
tempo de vida do projecto o valor dos investimentos decrescem.
As receitas são menores no primeiro ano do projecto e durante o projecto elas vão
aumentando de ano para ano, mas quando o projecto chega próximo do último ano há
uma pequena queda que se deve à estagnação do aumento do número de clientes e
ao abaixamento do preço das tarifas.
6.2.3.8 Cash-Flow / Cash-Balance
Nesta secção apresentar-se-ão os gráficos dos cash-flow e dos cash-balance.
6.2.3.8.1
ADSL
112
Cash Flows ADSL
3000000
2000000
1000000
0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
-1000000
Minho
Bairrada
Douro
Alentejo
-2000000
-3000000
Figura 110 – Cash Flow no ADSL nas várias zonas periféricas
Os valores do cash-flow tornam-se positivos no segundo ano do projecto porque a
maior fatia dos investimentos é feita no primeiro ano. Depois os investimentos caem
abruptamente e as receitas começam a aparecer cada vez mais com o aparecimento
de novos clientes, portanto o cash flow começa a ficar positivo.
Cash Balance ADSL
8000000
6000000
Minho
Bairrada
Douro
Alentejo
4000000
2000000
0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
-2000000
-4000000
Figura 111 –Cash Balance no ADSL nas várias zonas periféricas
Quanto ao cash balance pode ser visto que o seu valor torna-se positivo para o Minho
no início do quarto ano, para a Bairrada a meio do quinto ano, para o Douro e Alentejo
torna-se positivo a meio do sétimo ano. O PayBack Period é aproximadamente igual
ao número de ano nos quais o cash balance é negativo.
6.2.3.8.2
VDSL
113
Cash Flows VDSL
1500000
1000000
500000
0
-500000
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
-1000000
-1500000
-2000000
Minho
Bairrada
Douro
Alentejo
-2500000
-3000000
-3500000
Figura 112 – Cash Flows no VDSL nas várias zonas periféricas
Os valores do cash-flow tornam-se positivos no segundo ano do projecto porque a
maior fatia dos investimentos é feita no primeiro ano. Depois os investimentos caem
abruptamente e as receitas começam a aparecer cada vez mais com o aparecimento
de novos clientes, e o cash flow começa a ficar positivo.
Cash Balance VDSL
1500000
1000000
500000
0
-500000
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
-1000000
-1500000
-2000000
Minho
Bairrada
Douro
Alentejo
-2500000
-3000000
-3500000
Figura 113 – Cash Balance no VDSL nas várias zonas periféricas
Quanto ao cash balance pode ser visto na figura de cima que eles se tornam positivos
nas quatros regiões no início do sétimo ano. O PayBack Period corresponde
aproximadamente ao número de anos em que o cash balance é negativo.
6.2.3.8.3
LMDS
114
Cash Flows LMDS
8000000
6000000
4000000
2000000
0
-2000000
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Minho
Bairrada
Douro
Alentejo
-4000000
-6000000
Figura 114 – Cash Flows no LMDS nas várias zonas periféricas
Os valores do cash flow para a Bairrada, Douro e Alentejo no primeiro ano são mais
negativos porque a maior fatia de investimentos é feita no primeiro ano. Depois os
valores ficam positivos a meio do segundo ano, mas no início do quarto ano eles
tornam a ficar negativos durante um ano, posteriormente voltam a ser positivos até ao
fim do projecto. Isto acontece porque durante o segundo e terceiro ano o número de
clientes e a penetração não aumentam o suficiente para aguentar a subida do cash
flow. Logo o cash flow diminui. Nos anos seguintes o cash flow aumenta devido ao
aumento do número de clientes e da taxa de penetração.
No caso do Minho, o cash flow é negativo até ao final do terceiro ano, ficando positivo
nos anos seguintes.
115
Cash Balance LMDS
12000000
10000000
8000000
6000000
4000000
2000000
0
-2000000
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Minho
Bairrada
Douro
Alentejo
-4000000
-6000000
-8000000
Figura 115 – Cash Balance no LMDS nas várias zonas periféricas
Quanto ao cash balance pode ser visto que no Minho só fica positivo no sexto ano, na
Bairrada, Douro e Alentejo, apenas fica positivo no sétimo ano. PayBack Period
corresponde ao tempo em que o valor do cash balance é negativo.
6.2.3.9 Análise de Sensibilidade
A execução de previsões da viabilidade de novas tecnologias de comunicações e
novas aplicações inclui um número considerável de pressupostos, em que grande
parte deles, não é justificável de forma inequívoca. Assim é necessário efectuar uma
análise de sensibilidade para ver como os resultados mais importantes do estudo
variam em função dos pressupostos chave do mesmo.
Na ferramenta do Tonic (Tonic Tool) podem ser executadas várias análises de
sensibilidade a vários parâmetros, ilustrando a flexibilidade da metodologia usada
neste estudo. Algumas das possíveis analises de sensibilidade são apresentadas nas
secções seguintes. Para se poder ter a percepção de como é que alguns dos
parâmetros mais importantes do estudo se alteram em função de alguns parâmetros
de entrada, estaremos atentos às secções seguintes.
Nas figuras seguintes é possível observar como é que um output económico (VAL ou
TIR) varia com alguns inputs. As figuras mostram cada valor de um output se o input
variar ±10%. O primeiro input é o que mais varia o output, pode ser visto que nem
todos os inputs são directamente proporcionais com um output económico.
6.2.3.9.1
Valor Actual Líquido (VAL)
6.2.3.9.1.1 ADSL
116
VAL do ADSL no Alentejo (754 352 €)
-10%
NodeArea
10%
501.030
1.018.268
566.877
StartTariff
StarTariff_Bus
941.828
608.917
EdgeDistance
899.788
639.681
869.024
693.125
BAP_LAP_Cable
815.580
731.253
ConnectionTariff
777.452
751.734 756.971
OAMCostPerLine
Figura 116 – Sensibilidade do ADSL ao VAL no Alentejo
VAL do ADSL no Douro (326093 €)
-10%
NodeArea
StartTariff
StarTariff_Bus
EdgeDistance
BAP_LAP_Cable
ConnectionTariff
10%
428176
214993
410596
241591
381054
271133
278041
374147
304876
317346
OAMCostPerLine
347311
334841
325096 327091
Figura 117 – Sensibilidade do ADSL ao VAL no Douro
117
VAL do ADSL na Bairrada (255753 €)
-10%
StarTariff_Bus
10%
151040
NodeArea
360467
169709
327533
StartTariff
222376
289131
EdgeDistance
222990
288517
ConnectionTariff
239099
272408
BAP_LAP_Cable
241028
270479
OAMCostPerLine
253866
257641
Figura 118 – Sensibilidade do ADSL ao VAL na Bairrada
VAL do ADSL no Minho (4340600 €)
-10%
StarTariff_Bus
StartTariff
ConnectionTariff
10%
3948973
4732228
3991807
4689394
4278435
NodeArea
4297957
BAP_LAP_Cable
4322346
OAMCostPerLine
4333565
4402766
4385436
4358855
4347636
Figura 119 – Sensibilidade do ADSL ao VAL no Minho
Como pode ser visto nas figuras anteriores os parâmetros que tem maior influência na
variação do VAL são a área do nó (NodeArea) para o Alentejo e Douro e a tarifa inicial
empresarial (StartTarif_Bus) para a Bairrada e Minho.
118
É de notar que, o nível de importância dos diferentes parâmetros, variam de área para
área.
6.2.3.9.1.2 VDSL
VAL do VDSL no Alentejo (743811€)
-10%
NodeArea
10%
469631
1007069
StartTariff_Bus
625310
862311
Sensitivity to
BAP_LAP_Cable
629272
858350
804912
682709
BAP_LAP_Cable
720711
ConnectionTariff
739918
OAMCostPerLine
766910
747703
Figura 120 – Sensibilidade do VDSL ao VAL no Alentejo
VAL do VDSL no Douro (336004 €)
-10%
NodeArea
EdgeDistance
StartTariff_Bus
BAP_LAP_Cable
10%
212461
455860
288006
384001
291222
380786
314834
ConnectionTariff
327257
357174
344751
334516 337491
OAMCostPerLine
Figura 121 – Sensibilidade do VDSL ao VAL no Douro
119
VAL do VDSL na Bairrada (272033 €)
-10%
10%
NodeArea 181072
StartTariff_Bus
362628
186713
EdgeDistance
357353
239308
ConnectionTariff
304758
255378
BAP_LAP_Cable
288688
286727
257339
OAMCostPerLine
269228
274838
Figura 122 - Sensibilidade do VDSL ao VAL na Bairrada
VAL do VDSL no Minho( 431861 €)
-10%
10%
StartTariff_Bus 352087
NodeArea
511636
389267
476644
ConnectionTariff
416299
447424
BAP_LAP_Cable
417167
446556
Figura 123 – Sensibilidade do VDSL ao VAL no Minho
É a área do nó (NodeArea) o parâmetro que provoca a maior variação do VAL no
Alentejo, Douro e Bairrada. Quanto ao Minho o parâmetro que maior influência tem no
VAL é a tarifa inicial empresarial (StartTarif_Bus).
120
É de notar que, a importância dos diferentes parâmetros variam de área para área.
6.2.3.9.1.3 LMDS
VAL do LMDS no Alentejo (1349969 €)
-10%
NodeArea
919374
StartTariff
920480
10%
1705214
1779458
1128332
StartTariff_Bus
1571607
1464641
1235297
EdgeDistance
1411197
1288741
BAP_LAP_Cable
1328824
ConnectionTariff
1371114
1352588
1347351
OAMCostPerLine
Figura 124 – Sensibilidade do LMDS ao VAL no Alentejo
VAL do LMDS no Douro (691742 €)
-10%
NodeArea
StartTariff
StartTariff_Bus
EdgeDistance
BAP_LAP_Cable
10%
437030
881819
444419
939066
607985
775500
643689
670525
ConnectionTariff
683697
739796
712960
699788
690745
692740
OAMCostPerLine
Figura 125 – Sensibilidade do LMDS ao VAL no Douro
121
VAL do LMDS na Bairrada (762592 €)
-10%
10%
StartTariff 512261
NodeArea
StartTariff_Bus
1012923
581042
1013592
603013
EdgeDistance
922171
729829
795356
ConnectionTariff
747311
777873
BAP_LAP_Cable
747866
777318
OAMCostPerLine
760704 764480
Figura 126 – Sensibilidade do LMDS ao VAL na Bairrada
VAL do LMDS no Minho (10175161€)
-10%
StartTariff_Bus
StartTariff
10%
8832381
11517942
9016323
11333999
NodeArea
10132517
10219996
OAMCostPerLine
10159705 10190617
BAP_LAP_Cable
10188319
10162003
Figura 127 – Sensibilidade do LMDS ao VAL no Minho
A área do nó é o parâmetro que provoca a maior variação do VAL no Alentejo e Douro.
Na Bairrada e Minho o parâmetro que mais influência tem no VAL é a tarifa nacional
(StartTariff) e a tarifa inicial empresarial (StartTariff_Bus).
122
6.2.3.9.2
Taxa Interna de Rendibilidade (TIR)
6.2.3.9.2.1 ADSL
TIR do ADSL no Alentejo (15%)
-10%
NodeArea
10%
13,35%
16,63%
StartTariff
13,76%
EdgeDistance
16,17%
14,00%
StarTariff_Bus
16,06%
14,03%
15,90%
14,44%
BAP_LAP_Cable
ConnectionTariff
15,54%
15,13%
14,81%
14,96%
14,99%
OAMCostPerLine
Figura 128 – Sensibilidade do ADSL ao TIR no Alentejo
TIR do ADSL no Douro (15%)
-10%
10%
NodeArea 13,37%
StartTariff
EdgeDistance
StarTariff_Bus
BAP_LAP_Cable
ConnectionTariff
16,49%
16,29%
13,75%
14,07%
16,10%
15,85%
14,20%
14,59%
15,49%
14,89%
OAMCostPerLine
15,01%
15,17%
15,04%
Figura 129 – Sensibilidade do ADSL ao TIR no Douro
123
TIR do ADSL na Bairrada (15%)
-10%
StarTariff_Bus
10%
12,97%
16,95%
13,38%
NodeArea
16,20%
15,90%
14,15%
EdgeDistance
StartTariff
14,35%
15,62%
15,38%
14,60%
BAP_LAP_Cable
14,65%
ConnectionTariff
OAMCostPerLine
14,95%
15,32%
15,02%
Figura 130 – Sensibilidade do ADSL ao TIR na Bairrada
TIR do ADSL no Minho (49%)
-10%
StarTariff_Bus
StartTariff
NodeArea
ConnectionTariff
BAP_LAP_Cable
OAMCostPerLine
10%
46,19%
52,73%
46,55%
52,38%
47,86%
51,30%
48,68%
50,27%
48,78%
49,41%
50,18%
49,53%
Figura 131 – Sensibilidade do ADSL ao TIR no Minho
Das figuras anteriores pode-se ver que o parâmetro que maior influência têm na
variação do TIR é a área do nó (NodeArea) para o Alentejo e Douro, e a tarifa inicial
empresarial (StartTariff_Bus) para a Bairrada e Minho.
124
É de notar que, a importância dos diferentes parâmetros varia de área para área.
6.2.3.9.2.2 VDSL
TIR do VDSL no Alentejo (15%)
-10%
NodeArea
10%
13,19%
EdgeDistance
16,69%
14,00%
StartTariff_Bus
16,10%
14,21%
15,77%
14,45%
BAP_LAP_Cable
15,56%
14,83%
ConnectionTariff
OAMCostPerLine
15,15%
14,97%
Figura 132 - Sensibilidade do VDSL ao TIR no Alentejo
TIR do VDSL no Douro (15%)
-10%
NodeArea
EdgeDistance
StartTariff_Bus
BAP_LAP_Cable
10%
13,20%
16,70%
16,03%
14,08%
14,34%
15,66%
14,58%
15,44%
ConnectionTariff
14,87%
15,14%
OAMCostPerLine
14,98%
15,02%
Figura 133 - Sensibilidade do VDSL ao TIR no Douro
125
TIR do VDSL na Bairrada (15%)
-10%
NodeArea
StartTariff_Bus
10%
13,40%
16,54%
13,46%
16,56%
15,88%
14,23%
EdgeDistance
15,39%
14,66%
BAP_LAP_Cable
14,70%
ConnectionTariff
14,97%
OAMCostPerLine
15,34%
15,07%
Figura 134 – Sensibilidade do VDSL ao TIR na Bairrada
TIR do VDSL no Minho (15%)
-10%
StartTariff_Bus
NodeArea
10%
14,03%
15,83%
14,30%
BAP_LAP_Cable
15,65%
14,71%
ConnectionTariff
14,75%
15,16%
15,12%
Figura 135 – Sensibilidade do VDSL ao TIR no Minho
É a área do nó (NodeArea) o parâmetro que maior variação provoca no TIR no
Alentejo, Douro e Bairrada. No Minho o parâmetro com maior influencia é a tarifa
inicial empresarial (StartTariff_Bus).
126
6.2.3.9.2.3 LMDS
TIR do LMDS no Alentejo (15%)
-10%
StartTariff
NodeArea
10%
16,54%
13,42%
16,03%
13,51%
StartTariff_Bus
15,79%
14,18%
EdgeDistance
14,42%
BAP_LAP_Cable
15,59%
14,68%
ConnectionTariff
15,30%
14,91%
15,07%
OAMCostPerLine
Figura 136 – Sensibilidade do LMDS ao TIR no Alentejo
TIR do LMDS no Douro (15%)
-10%
10%
StartTariff 13,22%
16,70%
NodeArea 13,22%
StartTariff_Bus
EdgeDistance
BAP_LAP_Cable
ConnectionTariff
OAMCostPerLine
16,12%
15,38%
14,38%
14,51%
15,46%
14,77%
14,91%
14,98%
15,18%
15,03%
14,97%
Figura 137 – Sensibilidade do LMDS ao TIR no Douro
127
TIR do LMDS na Bairrada (15%)
-10%
10%
StartTariff 13,35%
StartTariff_Bus
16,58%
16,00%
13,94%
NodeArea
16,37%
14,02%
EdgeDistance
14,68%
BAP_LAP_Cable
14,84%
ConnectionTariff
14,87%
OAMCostPerLine
15,28%
15,11%
15,08%
14,96% 14,99%
Figura 138 – Sensibilidade do LMDS ao TIR na Bairrada
IRR of LMDS in Minho(29%)
-10%
10%
StartTariff_Bus 26,60%
StartTariff
NodeArea
31,78%
31,43%
26,96%
28,97%
29,42%
BAP_LAP_Cable
29,12%
29,25%
OAMCostPerLine
29,16%
29,21%
Figura 139 – Sensibilidade do LMDS ao TIR no Minho
A tarifa inicial (StartTariff)é o parâmetro que provoca a maior variação no TIR nas
regiões do Alentejo, Douro e Bairrada. No Minho o parâmetro que tem maior influência
no TIR é a tarifa inicial empresarial (StartTariff_Bus).
128
É de notar que, o nível de importância dos diferentes parâmetros variam de área para
área.
7 CONCLUSÕES
As tecnologias de informação e comunicação são, cada vez mais, o suporte de quase
todos os serviços, com uma tendência de aumentar a sua influência na Sociedade de
Informação.
Devido às tendências actuais da liberalização das telecomunicações, que se dirige, a
minimizar os custos e a maximizar os lucros, é importante saber como avaliar as
necessidades dos utilizadores de cada região.
A metodologia desenvolvida neste documento foi baseada num princípio económico –
o princípio do equilíbrio do mercado. De acordo com este princípio, tanto o lado da
procura como o da oferta de serviços devem ser tomados em consideração.
Assim, a metodologia foi aplicada a um caso empírico em algumas regiões de
Portugal, nomeadamente: Alentejo, Douro, Bairrada e Minho.
Vale a pena reforçar que, no Minho, ao contrário das outras regiões, em que para
todas as tecnologias toda a população no cluster era servida pela tecnologia, a
população servida depende do raio da tecnologia.
A análise feita a estas quatro regiões mostrou que em algumas delas, no que diz
respeito a algumas tecnologias de rede, há uma procura insuficiente para justificar um
modelo de negócio baseado apenas em lucro. Daí a necessidade de mecanismos de
estimulação de mercado (subsidiação das tarifas, etc).
Os resultados obtidos permitem-nos concluir que o ADSL e VDSL apresentam-se
como tecnologias onde em algumas regiões estudadas o subsídio não é necessário,
enquanto que no LMDS é necessário subsídio em todas as regiões em estudo, à
excepção do Minho.
Quanto aos investimentos, conclui-se que nas tecnologia ADSL e VDSL o grande
investimento é na construção civil, factor este que pode tornar o projecto viável ou não
em função da região em questão. No LMDS o grande investimento é em material
electrónico.
129
Seria também importante realçar que o facto de o LMDS no Minho não necessitar de
subsidiarização, dado que a tecnologia LMDS seja mais indicada para zonas
densamente urbanizadas. O Minho embora seja considerada uma zona rural, é um
caso interessante, é que nesta região tem-se uma distribuição geográfica homogénea
e por isso assemelha-se um pouco a zonas urbanas.
130
CAPÍTULO II - ESTUDO DE CASO II
1 INTRODUÇÃO
Este estudo de caso tem por objectivo minorar as dificuldades com que as regiões
periféricas e rurais de alguns países do Sudoeste Europeu se confrontam
relativamente ao acesso dos instrumentos da Sociedade da Informação, em particular,
à Internet.[15]
Em termos concretos, este estudo de caso propõem-se a verificar a viabilidade
económica de disponibilizar plataformas telemáticas, para acesso à Internet e aos
serviços que lhe estão associados. Trata-se de situações onde os operadores de
telecomunicações das respectivas regiões não contemplam fazê-lo no momento
actual, nem num futuro previsivelmente próximo, por considerarem tais operações
desprovidas de rentabilidade comercial.
Para tentarmos simular as características das regiões periféricas, tomamos como
amostras algumas freguesias dos concelhos de Aveiro e Ílhavo e estudamos a
viabilidade económica dessas freguesias.
Para atingir os anteriores objectivos tem-se de levar a cabo dois grandes tipos de
intervenções:
i.
Correcção de insuficiências infraestruturais;
ii.
Dinamização dos mercados, intervindo tanto ao nível do estímulo da oferta
de conteúdos locais e de serviços para a Internet como também ao nível do
encorajamento da utilização destes serviços por parte de diversas
comunidades de usuários.
Desta forma, pretende-se criar as condições adequadas para qualificar a procura,
comparar as formas de exploração e identificar as melhores políticas de promoção dos
serviços telemáticos nas regiões periféricas e rurais do Sudoeste Europeu. [15]
2 FUNDAMENTAÇÃO
131
Ao longo das últimas décadas tornou-se claro o papel das tecnologias da informação e
da comunicação como elementos potenciadores e estruturantes do desenvolvimento
económico e social[12]:
a. As infra-estruturas telemáticas melhoram as possibilidades de contacto entre
os vários agentes dos sistemas económicos, facilitam o acesso e a
disseminação da informação, a gestão corrente das organizações e, desta
forma, induzem e proporcionam novas oportunidades de actividade económica
e de desenvolvimento cultural e social.
b. Por sua vez, o incremento da actividade económica acarreta aumentos na
procura de novos serviços de apoio. Entre eles, os serviços informação e de
comunicação, pela sua presença cada vez mais generalizada em praticamente
todos os domínios de actividade, representam um dos serviços de apoio com
maior procura. Esta procura, se suficiente, estimula a instalação de novas infraestruturas de comunicação e o recurso cada vez mais generalizado a sistemas
de informação.
Para além das relações de interdependência apontadas acresce ainda o facto de, nas
últimas décadas se ter assistido a uma tendência crescente para a globalização das
economias. Naturalmente que aqui já se pressente o papel atenuador das distâncias
proporcionado pelas telecomunicações mas é facto também que estas tendências
reflectem novos paradigmas de organização económica e empresarial, onde o fluxo
atempado de informação é um dos factores de importância estratégica decisiva.
É importante reconhecer-se que as anteriores relações entre a procura e a oferta de
serviços de telecomunicações, embora sujeitas a estreita interdependência, não são
automáticas!
•
A
um
acréscimo
na
oferta
das
infraestruturas
e
serviços
de
telecomunicações pode não corresponder necessariamente um aumento de
actividade económica.
•
A um acréscimo de procura pode não corresponder de imediato o
correspondente aumento na oferta de serviços e infraestruturas.
Esta falta de automaticidade causa-efeito pode ser particularmente grave nas regiões
periféricas e rurais.
132
Pelo lado dos utilizadores, diversos tipos de barreiras económicas e sociais podem
impedir a adesão à oferta de serviços que lhes é feita:
•
Custos de subscrição muito elevados;
•
Preço dos serviços demasiado altos.
•
Incapacidade de tirar partido da utilização dos serviços por falta de
formação profissional ou de inserção em redes de interesses e afinidades,
normalmente mais escassas nas zonas rurais e periféricas que nas zonas
urbanas e metropolitanas;
Pelo lado dos operadores e provedores de serviços, razões tais como elevados
volumes de investimento ou níveis de incerteza acima do limiar de risco que estão
disponíveis a aceitar, podem impedir a decisão de instalar novas infraestruturas e
oferecer novos serviços.
Estas situações de potencial impasse de mercado estão ilustradas na seguinte figura.
Selecção dos possíveis
cenários de rede oferecendo
a possibilidade de satisfazer
as necessidades identificadas
Análise Económica e
Financeira de diferentes
cenários debaixo de
condições de mercado
pré-especificadas
Oferta de Serviços
Operadores
Provedores de Serviços
Fornecedores de tecnologia
Tarifas
Aquilo que as pessoas estão dispostas a pagar
Estimativa da potencial adesão
aos serviços identificados (procura)
Equilíbrio do Mercado
Identificação das
necessidades dos serviços
Caracterização geográfica
e demográfica
Autoridades Reguladoras
Procura de Seviços
Utilizadores
Figura 140 - Relações entre a oferta e a procura no mercado das telecomunicações[6].
Perante este tipo de situações em que não acontece o estabelecimento dos
mecanismos causa-efeito que as anteriores relações poderiam fazer inferir, duas
posições são possíveis:
•
Deixar os mecanismos de mercado funcionar por si sós. Neste caso, muito
provavelmente nada acontecerá e as regiões com este tipo de condições
sócio-económicas terão as suas possibilidades de desenvolvimento cada
vez mais reduzidas face a outras regiões com uma maior dinâmica.
133
•
Intervir colocando em campo mecanismos de estimulação económico-social
(financiamento
e
elevação
das
capacidades
sociais)
tendentes
a
ultrapassar este ciclo vicioso. [15]
3 ABORDAGEM E METODOLOGIA
A abordagem aos problemas com que o estudo de caso se defronta e a metodologia
utilizada para a sua resolução podem ser sumariadas da seguinte forma: [15]
•
Identificação de situações com necessidades de intervenção (reforço de
infraestruturas ou dinamização dos mercados);
•
Estudo
das
alternativas
técnicas
e
económicas
de
reforço
de
infraestruturas;
•
Definição das formas de dinamização dos mercados (fornecimento de
conteúdos, estímulo da procura, etc);
•
Negociação com operadores e fornecedores de serviços;
•
Implementação de acções locais tendentes a dinamizar a exploração das
infraestruturas e serviços de telecomunicações;
•
Avaliação do impacto sócio-económico do projecto;
•
Produção de recomendações com vista à reutilização dos resultados do
projecto noutras regiões periféricas e/ou rurais;
De seguida faz-se uma apresentação mais detalhada de cada um destes passos
metodológicos.
4 IDENTIFICAÇÃO DE SITUAÇÕES COM NECESSIDADES DE
INTERVENÇÃO
Para cada uma das regiões sob consideração é seleccionado um conjunto de
situações em que os operadores de telecomunicações locais não contemplam
disponibilizar recursos de acesso à Internet no momento actual, nem num futuro
previsivelmente
próximo,
por
considerarem
rentabilidade comercial. [15]
134
tais
operações
desprovidas
de
Estas situações poderão ser decorrentes de três tipos de carências:
•
Insuficiências infraestruturais;
•
Falta de dinâmica de mercado;
•
Simultânea insuficiência de infraestruturas e de falta de dinâmica de
mercado;
4.1 Formas de Intervenção
Este estudo de caso propõe uma forma de intervir em relação a estes três tipos de
situações. Essa intervenção envolverá as seguintes formas: [15]
•
Disponibilização de plataformas telemáticas de banda larga à escala real,
para acesso à Internet e aos serviços que lhe estão associados. Esta
disponibilização pode assumir uma das seguintes duas formas:
o
Complemento / reforço das infraestruturas existentes;
o
Criação de raiz de novas infraestruturas de telecomunicações.
•
Dinamização da oferta de conteúdos locais;
•
Encorajamento aos utilizadores no sentido de tirarem partido destes
recursos.
5 IDENTIFICAÇÃO DAS ÁREAS GEOGRÁFICAS
São consideradas três freguesias do distrito de Aveiro, duas do concelho de Aveiro e
uma do de Ílhavo, apresentando diferentes padrões territoriais:
Santa Joana;
São Salvador (Ílhavo);
Eirol;
As figuras seguintes ilustram os concelhos de Aveiro e Ílhavo, onde se pode localizar
as regiões em questão.
135
Figura 141 - Concelho de Aveiro[13].
Figura 142 - Concelho de Ílhavo.
5.1 Modelização Geográfica
Com o intuito de representar o “ lay-out ” das infra-estruturas de telecomunicações das
áreas em estudo, recorreu-se a um modelo geométrico abstracto, descrito em seguida:
136
•
A área é representada, consiste em nove aglomerados habitacionais.
•
Um dos aglomerados (possivelmente o central) desempenha o papel de
local access point (LAP), ao qual estão conectados os oito restantes
aglomerados (tracejado da figura). O aglomerado que aloja o local access
point (LAP) estará conectado ao broadband access point (BAP) mais
próximo. A ligação BAP_LAP pode ser efectuada através de diversos meios
físicos. (ex. fibra óptica, radio, etc)
L
BA
PL
AP
d'
BAP
D'
D
LAP
Figura 143 - Modelo geométrico.[4]
Os atributos chave para de uma certa área são:
•
A densidade habitacional dentro dos aglomerados habitacionais, ou em
alternativa, o número de fogos por aglomerado;
•
A distância entre os limites dos aglomerados (D), ou em alternativa, a
distância entre o centro geométrico dos aglomerados, (D’);
•
O tamanho dos aglomerados, representado quer pela sua área, quer pelo
comprimento do lado, ou até pela metade do comprimento da diagonal.,
(d’).
6 SOLUÇÕES DE REDE
137
6.1 Wireless Local Area Network
6.1.1 Standards e Organizações
Os dois principais standards de WLANs que estão actualmente em desenvolvimento
são o IEEE 802.11a, com origem nos Estados Unidos, e o Hiperlan2 da
responsabilidade do ETSI na Europa. Embora as camadas físicas destes standards
sejam similares, eles diferem na camada MAC (Medium Access Control), dado que, o
IEEE 802.11a mantém a sua natureza Ethernet com o modo não orientado à conexão
(connectionless), e o Hiperlan2 estabelece ligações orientadas à conexão que estão
especificamente adaptadas ao tipo de conteúdo a que se destinam, nomeadamente
em termos de largura de banda, latência, taxa de erros, etc.
Contudo, o ETSI e o IEEE já iniciaram esforços no sentido de aumentarem a
compatibilidade entre as tecnologias, começando por considerar soluções para a
coexistência de ambas, através da definição de protocolos de partilha de frequências e
de robustez face a interferências. Mais tarde, espera-se que as diferentes tecnologias
disponham de capacidades de interfuncionamento (entre os standards IEEE 802.11a,
Hiperlan2, NMAC CSMA, e HiSWANa), permitindo que um terminal associado a um
standard possa funcionar em qualquer um dos pontos de acesso híbridos.
6.1.2 As Principais Decisões dos Organismos Reguladores
A nível mundial foram consideradas duas sub-bandas de frequências para a tecnologia
WLAN: 5.150 – 5.350 GHz, e 5.470 – 5.725 GHz, totalizando 455 MHz. Os futuros
sistemas WLAN a 5 GHz variam ligeiramente nas diferentes zonas do mundo
(Hiperlan2 na Europa, IEEE802.11a nos EUA, e MMAC no Japão), no entanto, dado
que as camadas físicas são muito similares, espera-se que isso permita uma
economia de escala do ponto de vista dos chipsets, e que esse seja também um factor
fundamental para uma coexistência mais fácil entre os standards. Actualmente, a
reserva destas bandas (ou parte delas) depende das autoridades locais. Na Europa,
as decisões do CEPT são as seguintes:
•
Reservar a banda completa para os sistemas Hiperlan, para uso no interior de
edifícios, com uma potência isotrópica equivalente radiada máxima de 200
mW. Uma parte dessa banda tem sido partilhada com sistemas de satélite e
radares, por isso, é necessária a selecção dinâmica de frequências (DFS).
138
•
O uso de Hiperlan no exterior é permitido, desde que seja na parte superior da
banda, e com uma potência isotrópica equivalente radiada máxima de 1 W.
Comparativamente com a banda de 2.45 GHz, a banda dos 5 GHz oferece as
seguintes vantagens:
•
Maior Largura de Banda disponível para os canais (tipicamente 20 MHz) e a
coexistência de várias WLANs sem interferências.
•
A banda é partilhada por um número limitado de sistemas e está
principalmente dedicada às WLANs de 5 GHz (Hiperlan ou equivalente), o que
limita consideravelmente problemas de interferência.
Dadas estas circunstâncias, a banda dos 5 GHz é a mais adequada para as
aplicações com maiores exigências de largura de banda e com requisitos de QoS mais
exigentes.
Por outro lado, a competição acesa entre os diversos standards, e os requisitos
específicos do DFS europeu, podem vir a atrasar a estabilização do mercado WLAN 5
GHz em todo o mundo, o que não acontece com as WLANs de 2.45 GHz.
6.1.2.1 O Impacto das Medidas Reguladoras na Avaliação Económica
Os principais fabricantes de WLANs reconhecem as vantagens que um standard único
pode trazer, e por isso estão a desenvolver esforços no sentido de, pelo menos,
assegurarem que os utilizadores das tecnologias IEEE802.11a e Hiperlan2 possam
aceder de forma transparente aos serviços desejados, através de pontos de acesso
híbridos, enquanto não são consideradas outras soluções de convergência mais
adequadas. Economicamente, os elevados volumes de produção conduzirão ao
abaixamento dos custos dos equipamentos de rede. A possibilidade de se poderem
usar WLANs de diferentes tipos deve ter, em princípio, um impacto positivo junto dos
clientes, incentivando a procura deste tipo de tecnologias, desaparecendo a
necessidade de ter cartões específicos de uma dada rede nos terminais.
O impacto das medidas reguladoras no desempenho económico desses sistemas
condiciona, em parte, os modos de utilização dos sistemas face aos recursos
espectrais disponíveis. Ao contrário dos sistemas de terceira geração, as WLANs não
estarão sujeitas a procedimentos de licenciamento, nem aos custos associados,
essencialmente porque se espera que as WLANs consigam organizar a sua própria
139
coexistência dentro de um espaço interior limitado. Contudo, com a possibilidade de
virem a funcionar também no exterior (na banda superior), as WLANs poderão vir
ainda a estar sujeitas a grandes decisões por parte dos organismos reguladores,
particularmente se o seu potencial se revelar elevado.
6.1.3 Comparação entre WLANs e outros Sistemas “Sem Fios”
Para comparar as WLANs com os outros sistemas de comunicação sem fios, vamos
considerar as seguintes tecnologias:
•
UMTS FDD: projectado para uma cobertura alargada com voz e aplicações
com requisitos médios no que diz respeito às taxas de transferência de dados.
•
UMTS TDD: projectado para aplicações de dados com débitos binários mais
elevados (neste caso, os “dados” incluem multimédia).
•
Wired LANs: são as primeiras referências das WLANs.
•
Sistemas DECT: os standards DECT incluem perfis adequados a várias
aplicações, as mais comuns são os telefones “cordless”. Mas os Cordless PBX
estão também bem divulgados e correspondem a parte dedicada à voz nas
WLANs. Alguns perfis DECT estão projectados para o Acesso Fixo Via Rádio
(FWA), essencialmente para serviços básicos de telefonia ou RDIS.
•
Sistemas WLL: projectados para o Acesso Fixo Via Rádio, especialmente
para a ligação final entre o cliente e a rede do operador12.
•
Personal Area Networks (PAN): são pequenas redes com cobertura reduzida
(apenas alguns metros) que permitem a ligação “sem fios” entre dispositivos
locais (PCs – periféricos, ou telemóvel – PDA – computador portátil). Hoje em
dia, as PAN estão intimamente ligadas ao standard Bluetooth, incentivado por
alguns impulsionadores como a Ericsson, Nokia, Toshiba, Intel, IBM, 3Com,
Motorola, Lucent e Microsoft, e mais de 2000 membros). O seu principal alvo
tem sido o mercado móvel de massas, através da disponibilização de um
produto a custos muito reduzidos, no entanto com áreas de cobertura também
12
No entanto, para efeitos desta comparação vamo-nos preocupar apenas com os aspectos
que são comuns aos sistemas WLL e às WLANs: Por isso, vamos somente considerar os
Sistemas de Acesso Fixo sem fios IP (FWIP – Fixed Wireless IP Access Systems),
destinados ao acesso IP, inspirados em parte nas WLANs.
140
muito restritas, o que poderá ser uma vantagem ultrapassando as questões
legais impostas pelos organismos reguladores.
A Tabela 21 compara as características mais relevantes das WLANs com as de outros
sistemas:
Área de Cobertura
Tipo de Rede
WLANs
(2.4 e 5 GHz)
UMTS
Wired LAN
20-40m (200m )
3km
LAN
Mobile WAN
DECT
(indoor)
WLL
(FWIP)
Bluetooth
-
50m
3-10km
10m
LAN
PBX
(rede local para
tráfego de voz)
Fixed
WAN
PAN
Dados
Voz + dados
3 a 10
Mbps
800 kbps
1.000 €
10000€
por sector
Não
disponibilizado
100 € (voz)
2.000 €
10 €
LAN
Serviços
Taxas de Transferência de
Pico
Custo do Ponto de Acesso
Custo do Terminal
Mobilidade
Banda de Frequências
(Largura de Banda Total)
Dados (Voz/dados)
Voz + dados
Dados
384 kbps
10 - 100 Mbps
100 K€
Não
disponibilizado
5 Mbps
>20 Mbps
1.000 €
(3 sectores)
180 €
2.45 e 5 GHz
(80 e 455 MHz)
100 €
1.000 €
(PC card)
Pedestre
Área Limitada
(PC card)
Voz - dados
32 kbps por utilizador
(circuitos de voz)
Dados 512 kbps,
até 2 Mbps
Global
Não garante
Pedestre
Área Limitada
Não
garante
Local ou Piconet
2 GHz
(155MHz)
-
1,9GHz
(20MHz)
3,5GHz
2,45GHz
(80MHz)
Tabela 21 - Características dos diferentes Sistemas de Rádio na Rede de Acesso.[16]
A combinação da rede UMTS com a componente WLAN cobre praticamente todas as
necessidades dos serviços multimédia sem fios. Todavia, para os ambientes
residenciais ainda permanece a indecisão relativamente à tecnologia a adoptar. Se por
um lado o Bluetooth se apresenta como um sério candidato para este tipo de
ambiente, devido ao seu baixo custo, por outro, à medida que o custo das WLANs de
elevado desempenho desce, também elas poderão vir a ter o seu lugar no mercado
residencial.
6.1.4 O Standard Hiperlan2
O Hiperlan2 é um standard Radio LAN flexível projectado para fornecer acessos de
alta velocidade (até 54 Mbps na camada física) a uma variedade de redes,
inclusivamente redes core móveis de 3G, redes ATM, redes baseadas em IP, e
também para uso privado como é o caso dos sistemas WLAN. As aplicações básicas
suportadas incluem voz, dados e vídeo, tendo em consideração parâmetros de QoS
específicos. Os sistemas Hiperlan2 podem ser instalados em escritórios, salas de
141
aulas, residências, fábricas, áreas de grande concentração de pessoas (hot spot
zones), como salas de exposições e de congressos, centros comerciais, estádios de
futebol, aeroportos, etc., e mais genericamente onde a transmissão rádio é uma
alternativa eficiente ou um complemento à tecnologia fixa. [17]
O standard Hiperlan2 representa um marco significativo no desenvolvimento de uma
tecnologia combinada para comunicações celulares de banda larga com cobertura
reduzida, e também para as WLANs, com desempenhos comparáveis aos
encontrados nas LANs cabladas.
Em colaboração com o Projecto ETSI e com o Universal Mobile Telecommunications
Systems (UMTS) do 3GPP, o ETSI BRAN (Broadband Radio Access Networks) definiu
uma série de especificações para a interface de acesso para o UMTS. Esta interface
poderia também servir como a base para a definição de interfaces para outros
membros da família IMT – 2000 da terceira geração de sistemas móveis.
O Projecto BRAN está ainda a desenvolver uma nova geração de standards que
suportarão tráfego assíncrono, e tráfego sensível aos atrasos, por exemplo, voz e
vídeo através de comutação de pacotes, condicionado a atrasos bem especificados,
por forma a garantir uma qualidade de serviço (QoS) aceitável. Um destes standards é
o HIgh PErformance Radio Local Area Network do tipo 2 (HIPERLAN/2) que suportará
comunicações multimédia de alta velocidade, entre diferentes redes core de banda
larga e os terminais móveis.
6.1.4.1 Aplicações
O Hiperlan2 garante uma plataforma flexível para um vasto leque de aplicações
multimédia em ambientes empresariais ou residenciais, podendo suportar taxas de
transferência até 54 Mbps. Num cenário típico de aplicações empresariais, podemos
imaginar por exemplo, um terminal móvel a aceder aos serviços de uma infra-estrutura
da rede fixa empresarial/pública, onde a rede, para além de garantir a QoS,
disponibilizará aos terminais móveis, serviços de gestão e de mobilidade, quando este
estiver em movimento.
Por outro lado, um cenário residencial já pressupõe uma rede de baixo custo e flexível,
que é suportada pela interligação sem fios de dispositivos digitais de consumo.
142
6.1.4.2 Modos de Operação
Para atingir todos estes objectivos, o Hiperlan2 recorre ao conceito de rede celular
combinada, com uma capacidade de rede “ad-hoc”, suportando dois modos básicos de
operação:
i.
modo centralizado
O modo centralizado é usado na rede celular, onde cada célula de rádio é controlada
por um ponto de acesso que cobre uma determinada área geográfica. Neste modo, um
terminal móvel comunica com outro terminal, ou com a rede core, através de um ponto
de acesso. O modo de operação centralizado destina-se principalmente a aplicações
empresariais, quer seja no interior de edifícios, quer no exterior, tendo por isso que
cobrir uma área muito mais vasta do que a de uma célula rádio.
ii.
modo directo
O modo directo é usado na topologia de rede ad-hoc, tipicamente em ambientes
residenciais privados, onde uma célula de rádio cobre toda a área servida. Neste
modo, os terminais móveis que estão numa única célula da rede que serve a
habitação podem trocar dados directamente entre si.
6.1.4.3 Arquitectura
A rede de acesso rádio Hiperlan2 pode ser usada com uma grande variedade de redes
core. Isto é possível devido à arquitectura flexível implementada nos standards BRAN,
que definem a rede core independentemente da camada física (PHY), da camada
Data Link Control (DLC), e de um conjunto de camadas de convergência (CL)
específicas da rede core que se situam no topo da camada DLC.
143
Figura 144 - Camadas da Arquitectura Hiperlan2.[17]
6.1.4.3.1
Camada Física (PHY)
A camada física (PHY) é responsável por estabelecer a correspondência entre pacotes
unitários de dados da camada de controlo de acesso ao meio (PDUs MAC – Packet
Data Unit – Medium Access Control) e pacotes unitários de dados da camada física
(PDUs PHY – Packet Data Unit – Physical Layer), adicionando a sinalização PHY da
camada física, que inclui parâmetros do sistema e cabeçalhos (headers) usados para
a sincronização do sinal de RF.
A modulação do sinal baseia na técnica OFDM (Orthogonal Frequency Division
Multiplexing) com modulação de várias sub-portadoras e com técnicas de correcção
de erros FEC (Forward Error Correction) que permitem lidar com várias configurações
de canal.
Os principais parâmetros têm os seguintes valores:
•
FFT size: 64
•
Número de sub-portadoras usadas: 52 (48 são usadas para dados, e as
restantes 4 para pilotos)
•
Espaçamento entre canais: 20 MHz
•
Frequência de Amostragem: 20 milhões de amostras / segundo
•
Intervalo de guarda: por defeito 800 ns correspondendo a 16 amostras
temporais, ou 400 ns (opcional)
•
Modulação de sub-portadoras: BPSK, QPSK, 16QAM e opcionalmente 64QAM.
144
•
Desmodulação de sub-portadoras: coerente
•
FEC (Forward Error Correction) fixo: com uma relação de ½, comprimento
obrigatório do código convolucional mãe: 7 (9/16 e 3/4 para códigos
perfurados)
•
Débitos binários suportados: 6, 9, 12, 18, 27, 36, 54 Mbps.
•
Interleaving: bloco de interleaving com o tamanho de um símbolo OFDM.
6.1.4.3.2
Camada DLC
A parte básica da camada DLC assenta em duas especificações. A primeira inclui as
funções básicas de transporte de dados, consistindo num protocolo de controlo de
erros e num protocolo MAC (Medium Access Control). A segunda especificação define
a sub-camada RLC (Radio Link Control) que é usada para trocar dados no plano de
controlo, algures entre o ponto de acesso e o terminal móvel. Para além destas, foram
desenvolvidas mais duas especificações para os perfis residencial e empresarial do
DLC.
A interface ar do Hiperlan2 baseia-se em técnicas de multiplexagem TDD e em TDMA
dinâmica.
6.1.4.3.3
Camadas de Convergência (CL)
Uma Camada de Convergência tem duas funções principais:
i.
Adaptar os serviços solicitados por camadas superiores aos serviços
disponibilizados pela DLC.
ii.
Converter os pacotes das camadas superiores de tamanho fixo ou variável em
unidades de dados DLC dos serviços (DLC – Service Data Units) de tamanho
fixo, que são usados dentro do DLC.
As camadas de convergência têm vindo a ser desenvolvidas para as aplicações
Ethernet (baseadas em IP), redes core ATM, e para protocolos e aplicações IEEE
1934. Além disso, está prevista a definição de uma ou mais interfaces de acesso para
as redes móveis de terceira geração, através da cooperação estabelecida entre o
ETSI, UMTS e 3GPP.
145
6.1.4.4 Aspectos Rádio e Questões Espectrais
O standard Hiperlan2 pode suportar antenas multi-sectoriais para melhorar o “link
budget” e reduzir as interferências na rede rádio, além disso, define um conjunto de
protocolos de medida e sinalização para garantir várias funções na rede rádio, por
exemplo, a selecção dinâmica de frequência (DFS – Dynamic Frequency Selection),
ligações adaptativas, handover, antenas multisectoriais e controlo de potência, em que
os algoritmos são específicos de um determinado fabricante.
As funções suportadas pela rede rádio permitem implementar mecanismos de
distribuição celular nos sistemas Hiperlan2, com cobertura total e débitos binários
elevados, num leque alargado de ambientes de operação. O sistema deverá
automaticamente reservar frequências para as comunicações em cada ponto de
acesso. Este procedimento é assegurado pelo protocolo DFS, que permite que vários
operadores partilhem o espectro radioeléctrico disponível, evitando o uso de
frequências interferentes.
Para fazer face à qualidade variável das condições das comunicações rádio
(interferências e condições de propagação) é usado um mecanismo adaptativo na
ligação, que ajuda a manter baixas relações sinal-interferência, por forma a garantir a
QoS necessária, e estabelecer um compromisso entre a abrangência em termos de
cobertura e os débitos binários disponibilizados. Com base nas medidas de aferição
da qualidade das ligações, as taxas de transmissão da camada física são adaptadas à
qualidade actual da ligação. O mecanismo de controlo da potência emitida é
suportado, quer pelo terminal móvel (uplink), quer pelo ponto de acesso (downlink). O
controlo de potência no uplink é usado principalmente para simplificar o projecto do
receptor do ponto de acesso, evitando a introdução de um controlo automático de
ganho. O principal objectivo do controlo de potência no downlink é cumprir os
requisitos impostos pelas entidades reguladoras na Europa, de maneira a reduzir a
interferência com outros sistemas de comunicações que usam a mesma banda dos 5
GHz.
A faixa dos 5 GHz está aberta na Europa, nos EUA e no Japão. Actualmente, a largura
de banda ocupada nos 5 GHz é de 455 MHz na Europa, 300 MHz nos EUA, e 100
MHz no Japão.
146
6.1.5 O Standard IEEE 802.11
6.1.5.1 Introdução
Os avanços nas comunicações nos últimos anos possibilitaram o aparecimento de
várias tecnologias, que desde então procuram atender a real necessidade dos seus
utilizadores, com a melhor qualidade possível. Nos últimos anos a comunicação sem
fio ganhou um espaço considerável nas tecnologias de transmissão de dados,
deixando de existir apenas nas comunicações de longa distância (feitas através de
satélite), para fazer parte de ambientes locais. Essa tendência foi fortalecida pelo
investimento de instituições e empresas no sentido de aplicar a transmissão sem fio
em redes de computadores.
Também apostando nessa nova tecnologia, o IEEE (Institute of Electrical and
Electronics Engineers) constituiu um grupo de trabalho para criar standards abertos
que pudessem tornar a tecnologia sem fio cada vez mais realidade. Esse projecto,
denominado de Standard IEEE 802.11, nasceu em 1990, mas ficou inerte por
aproximadamente sete anos devido a factores que não permitiam que a tecnologia
sem fio saísse do papel. Um dos principais factores era a baixa taxa de transferência
de dados que inicialmente a tecnologia oferecia, que era em torno de Kbps.
De acordo com a elevação dessa taxa de transferência de dados que passou a atingir
Mbps, a rede sem fio começou a ser vista como uma tecnologia promissora e a
receber ainda mais investimentos para a construção de equipamentos que
possibilitassem a comunicação sem fio entre computadores.
Actualmente o foco das redes de computadores sem fio (Wireless) encontra-se no
contexto das redes locais de computadores (Wireless Local Area Network - WLAN),
tanto em soluções proprietárias como no standard do IEEE. Primeiramente foram
colocados em prática alguns standards proprietários, através de empresas como IBM,
CISCO, Telecom e 3COM. Hoje essas e outras empresas baseiam os seus produtos
no standard do IEEE, devido às inúmeras e já conhecidas vantagens que o standard
aberto
oferece:
interoperacionalidade,
baixo
custo,
exigências
do
mercado,
confiabilidade de projecto, entre outras.
Fora das redes de computadores, muitas tecnologias sem fio proprietárias têm sido
usadas para possibilitar a comunicação entre dispositivos sem fio. Essas tecnologias
têm o propósito de permitir o controlo remoto de equipamentos domésticos e interligar
os periféricos (teclado, mouse, impressoras, etc) aos computadores, eliminando os fios
147
e tornando mais flexível e prático o uso desses equipamentos. O Bluetooth e HomeRF
são exemplos dessas tecnologias.
O standard IEEE 802.11 define basicamente uma arquitectura para as WLANs que
abrange os níveis físico e de enlace. No nível físico são tratadas apenas as
transmissões de rádio frequência (RF) e infravermelhos (IR), embora outras formas de
transmissão sem fio possam ser usadas, como microondas e laser, por exemplo. No
nível de enlace, o IEEE definiu um protocolo de controlo de acesso ao meio (protocolo
MAC), bastante semelhante ao protocolo usado em redes locais Ethernet (CSMA/CD).
O standard IEEE 802.11 possibilita a transmissão de dados numa velocidade de 1 à
2Mbps, e especifica uma arquitectura comum, métodos de transmissão, e outros
aspectos de transferência de dados sem fio, permitindo a interoperabilidade entre os
diversos produtos WLAN [18].
Apesar do significativo aumento da taxa de transferência de dados que subiu de
algumas poucas dezenas de Kbps para 2Mbps, as WLANs não atendiam
satisfatoriamente a necessidade de largura de banda das empresas. Com isso, o IEEE
investiu no melhoramento do standard 802.11 (que passou a ser chamado de
802.11b), com a mesma arquitectura e tecnologia, mas com taxa de transferência de
dados maiores, entre 5 e 11Mbps, impulsionando de vez a tecnologia e estimulando as
comunidades científica e industrial a padronizarem, projectarem e produzirem produtos
para essas redes.
Portanto, a adopção de sistema sem fio vem crescendo significativamente, em que
muitas soluções WLAN estão ou já foram implantadas em empresas, universidades e
outras instituições do mundo inteiro. Isso indica, sem dúvida, que as redes de
computadores sem fio são uma realidade e, provavelmente, nos próximos anos,
substituirão ou serão adicionais aos sistemas com fio já existentes, passando a ser
uma solução bastante interessante para as organizações, pois desta forma os pontos
que necessitam de mobilidade são conectados à rede pelo meio “Wireless” e as
estações fixas são ligadas à rede via cabo.
“Fibra óptica e comunicação sem fio são as tecnologias do futuro”.[19]
Mas não é só isto. Há uma tendência moderna de se implantar cada vez mais as redes
sem fio ao invés de redes com fio. Essa pretensão é motivada tanto por aspectos da
inviabilidade da instalação de redes com fio em certos lugares, como pelo baixo preço
dos equipamentos sem fio e da interoperacionalidade oferecida pela tecnologia
148
Wireless. Outros factores relacionam-se com as facilidades de mobilidade e
flexibilidade que as comunicações sem fio oferecem.
A tecnologia sem fio não é recente, mas como os seus produtos eram caros e sua
baixa taxa transferência de dados, inviabilizaram seu uso. Porém, a tecnologia WLAN
(Wireless Local Area Network) vem sendo muito usada na medicina móvel no
atendimento aos pacientes, transacções comerciais e bancárias, usadas onde não
possa trespassar fios como construções antigas, entre outros, lugares onde há a
necessidade de mobilidade e flexibilidade nas estações de trabalho.
Este trabalho apresenta informações sobre as redes locais sem fio, particularmente as
redes locais que atendem ao standard IEEE 802.11, mostrando basicamente sua
arquitectura e o funcionamento do protocolo de acesso ao meio (protocolo MAC)
usado nessas redes sem fio.
6.1.5.2 Wireless LAN IEEE 802.11
Uma rede sem fio (Wireless) é tipicamente uma extensão de uma rede local (Local
Area Network - LAN) convencional com fio, criando-se o conceito de rede local sem fio
(Wireless Local Area Network - WLAN). Uma WLAN converte pacotes de dados em
ondas de rádio ou infravermelhos e envia-os para outros dispositivos sem fio ou para
um ponto de acesso que serve como uma conexão para uma LAN com fio.
“Uma rede sem fio é um sistema que interliga vários equipamentos fixos ou móveis
utilizando o ar como meio de transmissão”[20]
A figura seguinte ilustra uma rede sem fio conectada por um ponto de acesso (AP) a
uma rede convencional com fio.
149
Figura 145 - Conexão de uma rede sem fio com uma convencional com fio
O IEEE constituiu um grupo chamado de Wireless Local-Area Networks Standard
Working Group, com a finalidade de criar standards para redes sem fio, definindo um
nível físico para redes onde as transmissões são realizadas em rádio frequência ou
infravermelhos, e um protocolo de controlo de acesso ao meio, o DFWMAC
(Distributed Foundation Wireless MAC). Este standard é denominado de Projecto IEEE
802.11[18] e tem, entre outras, as seguintes premissas: suportar diversos canais;
sobrepor diversas redes na mesma área de canal; apresentar robustez com relação à
interferência; possuir mecanismos para evitar nós escondidos; oferecer privacidade e
controle de acesso ao meio[21].
A seguinte ilustra o standard IEEE 802.11, comparando com o modelo standard de
redes de computadores, o RM-OSI da ISO (Reference Model – Open Systems
Interconnection of the International Standardization Organization).
150
Figura 146 - Comparação do standard 802.11 com o RM-OSI
A maioria das redes sem fio é baseada nos standards IEEE 802.11 e 802.11b (sendo
esta última evolução da primeira), para comunicação sem fio entre um dispositivo e
uma rede LAN. Estes standards permitem transmissão de dados de 1 a 2Mbps, para a
IEEE 802.11, e de 5 a 11Mbps, para a IEEE 802.11b, e especificam uma arquitectura
comum, métodos de transmissão, e outros aspectos de transferência de dados sem
fio, permitindo a interoperabilidade entre os produtos.
Duas razões contribuíram bastante para que a tecnologia sem fio avançasse: a
aprovação do standard IEEE 802.11, em 1997, o que ajudou a tornar as WLAN uma
realidade; e o baixo custo dos equipamentos para WLAN, que fizeram com que as
redes sem fio ficassem mais acessíveis para algumas empresas, aumentando
consideravelmente a comercialização de produtos para computadores móveis, como o
cartão PCMCIA para Notebook e o cartão ISA/PCI para PCs.
6.1.5.3 Arquitectura da Wireless LAN 802.11
O standard IEEE 802.11 define uma arquitectura para as redes sem fio, baseada na
divisão da área coberta pela rede em células. Essas células são denominadas de BSA
(Basic Service Area). O tamanho da BSA (célula) depende das características do
ambiente e da potência dos transmissores/receptores usados nas estações. Outros
151
elementos que fazem parte do conceito da arquitetura de rede sem fio, quais sejam
[18]:
•
BSS (Basic Service Set) – representa um grupo de estações comunicando-se por
radiodifusão ou infravermelho numa BSA.
•
Ponto de acesso (Access Point – AP) – são estações especiais responsáveis pela
captura das transmissões realizadas pelas estações de sua BSA, destinadas a
estações localizadas em outras BSAs, retransmitindo-as, usando um sistema de
distribuição.
•
Sistema de distribuição – representa uma infra-estrutura de comunicação que
interliga múltiplas BSAs para permitir a construção de redes cobrindo áreas
maiores que uma célula.
•
ESA (Extend Service Area) – representa a interligação de vários BSAs pelo
sistema de distribuição através dos APs.
•
ESS (Extend Service Set) – representa um conjunto de estações formado pela
união de vários BSSs conectados por um sistema de distribuição.
A figura seguinte, apresenta união de duas BSSs conectados por um sistema de
distribuição.
Figura 147 - União de duas BSS formando uma ESS [18]
A identificação da rede ocorre da seguinte maneira: cada um dos ESSs recebe uma
identificação chamada de ESS-ID; dentro de cada um desses ESSs, cada BSS recebe
152
uma identificação chamada de BSS-ID. Então, o conjunto formado por esses dois
identificadores (o ESS-ID e o BSS-ID), formam o Network-ID de uma rede sem fio
standard 802.11 [18].
Apesar dos elementos que fazem parte da arquitectura sem fio possibilitar a
construção de uma rede abrangendo áreas maiores do que um ambiente local, o
projecto do IEEE 802.11 limita o standard IEEE 802.11 às redes locais, com ou sem
infraestrutura.
Numa rede WLAN sem infraestrutura (conhecidas por redes Ad Hoc), as estações
comunicam-se na mesma célula, sem a necessidade de estações especiais, ou seja,
sem necessidade dos APs para estabelecer as comunicações. Numa rede local com
infraestrutura, é necessária a interconexão de múltiplos BBSs, formando um ESS.
Nesse caso, a infraestrutura é representada pelos APs, e pelo sistema de distribuição
que interliga esses APs. O sistema de distribuição, além de interligar os vários pontos
de acesso, pode fornecer os recursos necessários para interligar a rede sem fio a
outras redes, e ele, o sistema de distribuição, geralmente é representado por um
sistema de comunicação com fio (cobre ou fibra) [20].
Um elemento fundamental na arquitectura de rede local sem fio com infraestrutura é o
ponto de acesso, que desempenha as seguintes funções[18]:
•
autenticação, associação e reassociação: permite que uma estação móvel mesmo
saindo de sua célula de origem continue conectada à infraestrutura e não perca a
comunicação.
A função que permite manter a continuidade da comunicação quando um usuário
passa de uma célula para outra, é conhecida como handover .
•
Gestão de potência: permite que as estações operem economizando energia,
através de um modo chamado de power save.
•
Sincronização: garante que as estações associadas a um AP estejam
sincronizadas por um relógio comum.
6.1.5.4 Protocolo MAC do Standard IEEE 802.11
Além de definir um mecanismo para transmissão física usando radio frequência ou
infravermelho, o IEEE definiu um protocolo de acesso ao meio (subcamada MAC do
nível de enlace de dados), denominado de DFWMAC (Distributed Foundation Wireless
153
Medium Access Control), que suporta dois métodos de acesso: um método distribuído
básico, que é obrigatório; e um método centralizado, que é opcional, podendo esses
dois métodos coexistir [20], o protocolo de acesso ao meio das redes 802.11 também
trata de problemas relacionados com estações que se deslocam para outra células
(roaming) e com estações perdidas (hidden node).
O método de acesso distribuído forma a base sobre a qual é construído o método
centralizado. Os dois métodos, que também podem ser chamados de funções de
coordenação (Coordination Functions), são usados para dar suporte à transmissão de
tráfego assíncrono ou tráfego com retardo limitado (time bounded).
Uma função de coordenação é usada para decidir quando uma estação tem permissão
para transmitir. Na função de coordenação distribuída (Distributed Coordination
Functions - DCF), essa decisão é realizada individualmente pelos pontos da rede,
podendo, dessa forma, ocorrer colisões. Na função de coordenação centralizada,
também chamada de função pontual (Point Coordination Function - PCF), a decisão de
quando transmitir é centralizada num ponto especial, que determina qual a estação
que deve transmitir e em que momento, evitando teoricamente a ocorrência de
colisões [18]. Seguem-se detalhes do funcionamento dessas duas funções:
6.1.5.4.1
Função de Coordenação Distribuída (DFC)
Representa o método de acesso básico do protocolo DFWMAC. É uma função
conhecida como CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) com
reconhecimento. A DFC trabalha semelhantemente a função CSMA/CD da tecnologia
de rede local cablada (Standard Ethernet 802.3), apenas com uma diferença: o
protocolo CSMA/CD do Ethernet controla as colisões quando elas ocorrem, enquanto
que o protocolo CSMA/CA do standard sem fio apenas tenta evitar as colisões. A
utilização dessa função distribuída é obrigatória para todas as estações e pontos de
acesso (APs), nas configurações Ad Hoc e com infra-estrutura, e ela, a DFC, trabalha
da seguinte maneira, quando uma estação deseja transmitir [18]:
•
a estação sente o meio para determinar se outra estação já está transmitindo.
•
se o meio estiver livre, a estação transmite a sua trama, caso contrário, ela
aguarda o final da transmissão.
154
•
após cada transmissão com ou sem colisão, a rede fica num modo onde as
estações só podem começar a transmitir em intervalos de tempo pré-alocados
para elas.
•
ao terminar uma transmissão, as estações alocadas ao primeiro intervalo têm o
direito de transmitir. Se não o fazem, o direito passa às estações alocadas ao
segundo intervalo, e assim sucessivamente até que ocorra uma transmissão,
quando todo o processo reinicia.
•
se todos os intervalos não são utilizados, a rede entra então no estado onde o
CSMA comum é usado para acesso, podendo dessa forma ocorrer colisões.
No método CSMA/CA pode ocorrer colisões e esse método não garante a entrega
correcta dos dados. Com isso, uma estação após transmitir uma trama, necessita de
um aviso de recepção que deve ser enviado pela estação destino. Para isso, a
estação que enviou a trama aguarda um tempo (timeout) pelo aviso de recepção da
trama por parte da estação destino. Caso esse aviso não chegue no tempo
considerado, a estação origem realiza novamente a transmissão da trama.
Para melhorar a transmissão de dados, o protocolo DFWMAC acrescenta ao método
CSMA/CA com reconhecimento, um mecanismo opcional que envolve a troca de
tramas de controle RTS (Request To Send) e CTS (Clear To Send) antes da
transmissão de tramas de dados. Esse mecanismo funciona da seguinte forma [18]:
•
Uma estação antes de efectivamente transmitir a trama de dados, transmite
uma trama de controle RTS, que carrega uma estimativa da duração no tempo
da futura transmissão da trama de dados.
•
A estação de destino em reposta à trama de controle RTS envia uma trama de
controle CTS avisando que está pronta para receber a trama de dados. Só
então, a estação transmissora envia a trama de dados, que deve ser
respondido com um reconhecimento (ack) enviado pela estação receptora.
A trama RTS basicamente possui as funcionalidades de reservar o meio para a
transmissão da trama de dados, e de verificar se a estação de destino está pronta
para receber a trama de dados, sendo esta última funcionalidade devido à
possibilidade da estação de destino estar a operar no modo de economia de energia
(modo power save).
155
A figura seguinte, apresenta a troca de dados para a transmissão de informações,
usando o mecanismo opcional com RTS e CTS.
Figura 148 - ESTAÇÃO FONTE - Troca de dados para transmissão de informações [18]
O mecanismo básico do controle de acesso DFWMAC é ilustrado na figura seguinte,
nela podemos observar que uma estação, com tramas para transmitir, deve sentir o
meio livre por um período de silêncio mínimo, IFS (Inter Frame Space), antes de
utiliza-lo. Utilizando valores diferentes para esse período. O DFWMAC define três
prioridades de acesso ao meio[18]:
DIFS
Acesso com Contenção
DIFS
PIFS
Meio Ocupado
SIFS
BackOff – Window
Próxima Trama
Duração do Slot
Estação retarda acesso
Figura 149 - Método de acesso CSMA/CA [18]
•
Distributed Inter Frame Space (DIFS) – espaço entre tramas da DFC (Função
de Coordenação Distribuída), este parâmetro indica o maior tempo de espera,
ele monitoriza o meio, aguardando no mínimo um intervalo de silêncio para
transmitir os dados.
•
Priority Inter Frame Space (PIFS) – espaço entre tramas da PFC (Função de
Coordenação Pontual), um tempo de espera entre o DIFS e o SIFS (prioridade
156
média) envia tramas de contenção de supertramas, é usado para o serviço de
acesso com retardo.
•
Short Inter Frame Space
(SIFS) – é usado para transmissão de tramas
carregando respostas imediatas (curtas), como ACK.
6.1.5.4.2
Função de Coordenação Pontual (PCF)
Trata-se de uma função opcional que pode ser inserida no protocolo DFWMAC, sendo
construída sobre uma função de coordenação distribuída (DCF) para transmissões de
quadros assíncronos, e é implementada através de um mecanismo de acesso
ordenado ao meio, que suporta a transmissão de tráfego com retardo limitado ou
tráfego assíncrono [18].
Para a integração dessas duas funções – pontual e distribuída – é utilizado o conceito
de supertrama, fazendo com que o protocolo possa trabalhar de uma forma em que a
função pontual assuma o controle da transmissão, para evitar a ocorrência de
colisões. Para isso, o protocolo DFWMAC divide o tempo em períodos denominados
supertramas, que consiste em dois intervalos de tempo consecutivos, que são usados
da seguinte maneira [18]:
•
no primeiro tempo, controlado pela PCF, o acesso é ordenado, o que evita a
ocorrência de colisões;
•
no segundo tempo, controlado pela DCF, o acesso baseia-se na disputa pela
posse do meio, podendo ocorrer colisões.
6.1.5.5 Roaming
O roaming é uma importante característica de comunicação sem fio. Permite que
estações mudem de célula e continuem a enviar e a receber informações. Sistemas de
roaming empregam arquitecturas de microcélulas que usam pontos de acesso
estrategicamente localizados. O handover entre pontos de acesso é totalmente
transparente para o utilizador.
Redes sem fio típicas dentro de prédios requerem mais que apenas um AP para cobrir
todos os ambientes. Dependendo do material de que é feito as paredes dos prédios,
um AP tem um raio transmissão que varia de 10 a 20 metros, se a transmissão for de
boa qualidade. Se um utilizador passeia com uma estação (aparelho sem fio), a
157
estação tem que se mover de um célula para outra. A função do roaming funciona da
seguinte forma:
•
Uma estação móvel, ao entrar em uma nova célula, e não estando em
conversação, registra-se automaticamente pelo AP que controla a célula
destino.
•
Na célula visitada, o AP desta, irá verificar se a estação móvel visitante já não
se tinha sido registrado anteriormente. Caso esse procedimento não tenha sido
efetuado, o referido AP irá informar ao AP da célula origem sobre a nova
posição.
•
Com isso, o AP da célula origem fica a saber da nova posição da estação
móvel, e envia a informação a ela destinada, como se a referida estação
estivesse na sua própria célula.
6.1.5.6 Estações Perdidas (hidden node)
Um dos grandes problemas em redes sem fio ocorre quando uma estação fica
incomunicável por um período de tempo com o AP. São vários os motivos porque isto
ocorre. O desligar da estação móvel, a saída da estação móvel da área de actuação
do AP, a entrada da estação móvel numa área onde as ondas de rádio provenientes
de outro lugar não se propagam ou locais com grande degradação de sinal, que pode
ser por motivos geográficos ou ambientais (área de sombra).
A figura seguinte ilustra uma perda de conexão do AP com a estação móvel por
razões geográficas.
Figura 150 - Perda de conexão com a estação móvel por razão geográfica
O protocolo MAC trata o problema de estações perdidas da seguinte forma[21]:
158
•
Ao tentar comunicar com a estação móvel inúmeras vezes sem obter resposta,
o AP envia um request para todas as outras estações móveis sob a sua área
de cobertura. Cada uma destas envia um request communication para a
estação perdida, esta por sua vez, envia um response request para todos
avisando que está activa.
•
As estações que ouvirem esta comunicação enviam um bridge request,
directamente para o AP, podendo assim encontrar a melhor opção de
comunicação entre o AP e a estação perdida.
A figura seguinte ilustra o AP escolhendo uma estação móvel para usar como ponte
para comunicar com a estação perdida.
Figura 151 - AP escolhe uma estação móvel mas próxima da estação perdida para usar como
ponte.
A comunicação do AP com a estação perdida, será via “ponte”. O AP deve enviar
dados para a ponte, como diretamente para a estação perdida. Assim se esta receber
a comunicação, não há mais a necessidade da ponte.
Se o AP perder a comunicação com a ponte ou a ponte perde a comunicação com a
estação perdida, o AP escolhe outra ponte entre as estações que respondera
inicialmente.
Com este método o AP tem a hipótese de recuperar uma estação que por algum
motivo se tornou incomunicável com a rede.
6.1.5.7 Transmissão em Wireless LANs
O standard IEEE 802.11 trata da tecnologia sem fio focando as redes locais sem fio
(WLAN). Essas redes basicamente utilizam radio frequência para a transmissão de
159
dados, através de duas técnicas conhecidas como DSSS (Direct Sequence Spread
Spectrum) e FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum), codificando dados e
modulando sinais de modos diferentes para equilibrar velocidade, distância e
capacidade de transmissão. A escolha da técnica DSSS ou FHSS dependerá de
vários fatores relacionados com a aplicação dos utilizadores e o ambiente onde a rede
operará.
Outras formas de transmissão também podem ser usadas em redes locais sem fio,
como a transmissão em infravermelho, por exemplo. Mas transmissões com
infravermelho não atravessam certos tipos de materiais, apesar de poder enviar mais
dados do que a transmissão com rádio frequência. Com isso, a transmissão através de
radio frequência acaba sendo o standard adotado nas transmissões WLAN.
Para a transmissão em rádio frequência são usadas as técnicas DSSS e FHSS. Essas
técnicas transmitem as tramas de dados enviando-as por vários canais disponíveis
dentro de uma frequência, ao invés de usar um único canal, possibilitando, dessa
forma, a transmissão simultânea de várias tramas.
A técnica DSSS distribui o sinal em cima de uma gama extensiva da faixa de
frequência e reorganiza os pacotes no receptor. A técnica FHSS envia segmentos
curtos de dados que são transmitidos através de frequências específicas, controlando
o fluxo com o receptor, que negocia velocidades menores comparadas às velocidades
oferecidas pela técnica DSSS, mas menos suscetíveis a interferências.
O standard 802.11 usa as duas técnicas, enquanto que outras tecnologias, como o
HomeRF e Bluetooth, usam apenas a técnica FHSS, que é mais eficiente para
ambientes que possuem outros tráficos de rádio, como áreas públicas abertas, por
exemplo.
As WLANs baseadas em rádio frequência usam as faixas de frequência ISM (Industrial
- Scientific - Medical), que assumem frequências de 900MHz, 2.4GHz e 5GHz. Quanto
maior a frequência maior é a quantidade de informação que um dispositivo pode enviar
num canal. As primeiras WLANs operavam na frequência de 900MHz, atingindo uma
taxa de 256Kbps. O standard IEEE 802.11 aumentou a taxa de transmissão para
1Mbps, usando a técnica FHSS, e posteriormente para 2Mbps, usando a técnica
DSSS, trabalhando na frequência de 2.4GHz.
A maioria das empresas optou pela técnica DSSS porque oferece frequências mais
altas do que a FHSS.
160
6.1.5.8 Novo Standard para Wireless LAN
Um novo standard foi proposto pelo IEEE em 1998, o standard IEEE 802.11b[20], que
tem se tornado o standard atual para as WLANs. Esse novo standard especifica a
técnica básica de transmissão na camada física usando a técnica DSSS, passando a
taxa de transmissão real de 2Mbps para 5Mbps (com a possibilidade de se chegar a
11Mbps), tornando as redes locais sem fio mais atrativas.
Esse novo standard define os protocolos que cada estação tem que observar de forma
que cada uma dessas estações tenha acesso justo ao meio de transmissão. Para isso,
um método de controle é implementado de maneira que seja assegurada a
possibilidade de uma estação transmitir num dado tempo.
O standard IEEE 802.11b também define o protocolo para dois tipos de redes: redes
Ad Hoc e redes com infra-estrutura (Cliente/Servidor).
•
uma rede Ad Hoc é um sistema onde as comunicações são estabelecidas entre
várias estações de uma mesma área (célula), sem o uso de um ponto de acesso
ou servidor e sem a necessidade de infra-estrutura.
•
uma rede cliente/servidor é um sistema com infraestrutura onde várias células
fazem parte da arquitectura, e estações se comunicam com estações de outras
células através de pontos de acesso usando um sistema de distribuição.
As figuras seguintes apresentam um exemplo de uma rede local sem fio Ad Hoc e uma
rede com infra-estrutura, respectivamente.
Figura 152 - Rede local sem fio Ad Hoc
161
Figura 153 - Rede local sem fio com infra-estrutura
6.1.5.9 Outras Considerações Sobre Wireless LANs
O propósito de uma rede sem fio não é a de substituir as redes com fio, é sim,
extendê-las. Hoje podemos ter num escritório uma WLAN operando aproximadamente
a 5Mbps com uma distância máxima entre as estações de 25 metros. Numa
comparação com uma LAN standard com fio (uma rede Ethernet com cobre, por
exemplo), essa taxa pode chegar até 100Mbps e a distância entre as estações até 100
metros. Isso prova que as redes sem fio ainda não substituirão com total eficiência às
redes com fio. Além disso, a taxa de 11 Mbps das WLANs ainda não é praticada,
sendo atingida apenas de 4 a 6Mbps, por várias razões, entre elas:
•
o standard 802.11b só é 85% eficiente no que diz respeito à camada física, devido
à codificação, sincronização, e protocolos de transmissão acrescentarem cargas
em cima do pacote de dados no nível de enlace;
•
a subcamada de controle de acesso ao meio (MAC) trabalha com contenção,
tendo que encontrar o melhor momento para transmitir, o que diminui a eficiência.
Por outro lado, as redes sem fio permitem maior mobilidade e flexibilidade na
transmissão de dados. Elas são fácies de montar, precisando apenas da colocação de
cartões PCMCIA ou adaptadores PCI/ISA nas estações, e da instalação de pontos de
acesso (Access Points – APs), que servem como intermediários entre uma rede local
com fio e uma WLAN.
162
Segurança é a principal preocupação acerca das redes sem fio, pois dados irão
trafegar pelo ar e poderão ser interceptados por pessoas com equipamentos
apropriados. Para essa questão de segurança, o standard IEEE 802.11 definiu um
mecanismo de segurança opcional e privativo, que provoca uma sobrecarga
(overhead) na rede, mas que oferece segurança às redes sem fio tanto quanto às com
fio. Para impedir que utilizadores não autorizados acedam à sua rede sem fio, um
valor de identificação chamado de ESS-ID, é programado em cada AP para identificar
a subrede de comunicação de dados e funciona como ponto de autenticação das
estações da rede. Se uma estação não puder identificar esse valor, não poderá se
comunicar com o AP respectivo. Outros fabricantes duplicam a tabela de controle de
endereços MAC sobre o AP, permitindo, dessa forma, que apenas estações com o
endereço MAC reconhecido possam acessar a WLAN.
A existência de diversas tecnologias sem fio, como o HomeRF, Bluetooth, e
HiperLAN2 (Europa), podem causar confusão para os consumidores e apresentar
problemas de interoperacionalidade, sem contar ainda que essas tecnologias podem
apresentar interferências entre si, quando implantadas num mesmo ambiente, tendo
em vista que esses standards utilizam a mesma frequência de 2.4GHz, e apesar de
usarem técnicas de transmissão diferentes, pacotes aerotransportados podem
facilmente colidir. Atualmente a probabilidade disso acontecer é muito remota, mas de
acordo com o crescimento dos utilizadores sem fio, essa probabilidade pode aumentar
e esse problema pode se tornar uma realidade a ser considerada.
Embora ainda hajam muitas questões sendo analisadas a respeitos das redes sem fio,
a comunidade científica tem investido de forma significativa no melhoramento dos
standards, tentando oferecer uma velocidade que possa chegar até 50Mbps, e um
alcance maior de transmissão que possa se aproximar à distância do standard
Ethernet (100 metros), de maneira que são esperados produtos com essas tecnologias
ainda para este ano.
É bom lembrar que a tecnologia de redes com fio, logo no início, também teve seus
problemas que foram com o passar do tempo sendo corrigidos ou melhorados.
Embora a tecnologia sem fio seja diferente das com fio, muitos investimentos estão
sendo feitos para tornar as WLANs mais seguras, rápidas, e, consequentemente, mais
atractivas.
163
6.2 DVB
6.2.1 Televisão - A caixa que mudou o mundo: aspectos históricos
Desde sempre o homem sentiu necessidade de se comunicar com os da mesma
espécie, desenvolvendo métodos de comunicação, como por exemplo as linguagens,
primeiro gestual (a forma mais básica de se fazer entender), depois a falada, a escrita
e assim por diante. Como passar do tempo foi surgindo a necessidade de se transmitir
a informação a maiores distâncias, em maior quantidade, de forma mais rápida e com
maior precisão. Dentro deste contexto é que surge a primeiro o rádio e depois a
televisão (uma imagem vale mil palavras)[22].
O objectivo básico dos sistemas de televisão é estender os sentidos da visão e da
audição para além dos limites naturais. Isto é feito recorrendo-se a técnicas que
convertem uma imagem em movimento e o som que acompanha, em um sinal
eléctrico. Posteriormente este sinal é reconvertido em imagens e sons, numa boa
aproximação da imagem e do som original.
Em 1884, um alemão de nome Paul Gottlieb Nipokow, desenvolveu o que pode ser
considerado como o primeiro sistema de televisão. Este sistema era constituído por
uma lâmpada, lentes, um disco com furos em uma configuração de espiral (Disco de
Nipokow) entre a lâmpada e um objecto a ser "filmado" e uma célula de selenium. À
medida que o disco girava a luz que passava através dos furos do disco iluminava
pontos diferentes do objecto, da esquerda para a direita e de cima para baixo. A luz
reflectida por estes pontos do objecto era então captada pela célula de selenium. A
tensão a saída da célula era proporcional à intensidade da luz que sobre ela incidia.
Invertendo-se o processo, era possível reproduzir em uma tela, a imagem do objecto.
Utilizando o princípio de Nipokow, em 1926 John Baird demonstra o primeiro sistema
televisivo monocromático. Este sistema apresentava um quadro de 30 linhas e 10
quadros por segundo o que era uma definição razoável, tendo-se em conta ser este
um sistema quase que puramente mecânico.
Com o desenvolvimento da electrónica de um modo geral, os sistemas televisivos
evoluíram tornando-se "portáteis", de forma que tornou-se possível ter-se em casa um
receptor de televisão. Esta foi, sem dúvida, uma evolução decisiva para o sucesso da
televisão.
164
A evolução seguinte deu-se com a introdução da cor. O mundo visto nos aparelhos de
televisão deixou de ser cinza (ou de tons de cinzento) e passou a ser mais parecido
com o mundo real. Isto tornou a televisão muito mais atractiva.
Já mais recentemente, pode-se assistir a uma tentativa de aumentar a qualidade das
imagens transmitidas. Surgiram os sistemas HDTV, que propuseram uma resolução
melhorada se comparada com os padrões existentes. Estes sistemas, ainda
analógicos,
tinham
como
inconveniente
utilizar
uma
largura
de
banda
significativamente superior, para transmitir as imagens. Estes sistemas de HDTV
desenvolveram-se principalmente no Japão e nos Estados Unidos da América.
Factores de ordem técnica e económica, bem como a percepção de que talvez os
desejos dos consumidores finais não fossem exactamente um aumento da resolução,
mas sim mais serviços adicionais com uma qualidade de imagem pouco melhor que a
actual, levou a formação de um grupo de estudos europeu com o objectivo de criar um
novo padrão para sistemas de transmissão de sinais de televisão. Este novo padrão,
que ainda está em fase de testes e inicio de implementação, é conhecido por DVB
(Digital Video Broadcasting). Este novo sistema baseia-se na transmissão de sinais
em formato digital, o que o torna mais flexível.
6.2.2 DVB - inicio de uma nova revolução
Imagine estar-se confortavelmente a ver televisão em casa, a assistir um qualquer
evento e poder seleccionar, num leque de possibilidades, de qual ângulo queremos
ver determinado momento deste evento. Seria mais ou menos como exercer o papel
de produtor e editor das imagens que se quer assistir. Imagine ainda poder receber
informações adicionais sobre o evento, tal como um histórico sobre os protagonistas
deste, e se desejar ainda poder comprar objectos relacionados com o evento, tudo em
tempo real e com uma qualidade de imagem melhor do que a televisão tradicional[22].
Tudo isso, a apenas alguns anos, pareceria um a desenho animado futurista qualquer,
ou um filme de ficção científica. Hoje isso está em vias de ser possível com o DVB.
Estamos perante uma revolução na forma como nos colocaremos diante de um
aparelho de televisão, na forma como utilizaremos este velho conhecido. Deixaremos
de ser um elemento "passivo", para passarmos a ser aquele que determina o que
vamos ver, quando e como vamos ver. Deixamos de ter um aparelho que debita
imagens e sons para termos um centro interactivo de informações.
165
6.2.3 Dos problemas às soluções
Como é sabido, um sinal, quando digitalizado, têm uma largura de banda maior que a
do sinal original. Isto traz um problema para a sua transmissão. Tendo o sinal uma
largura de banda acrescida, torna-se necessário uma maior largura de banda do canal
utilizado na transmissão, para que sinal seja transmitido convenientemente. A solução
para este problema passa pela codificação de fonte do sinal de forma que seja retirado
do sinal tudo, ou quase tudo, que for redundante e/ou irrelevante. A eliminação da
informação redundante, não acarreta perda de informação, logo o sinal transmitido
conterá toda a informação do sinal antes da codificação, porem utilizando um número
menor de bits para representar esta informação. Já a remoção da relevância provoca
uma perda de informação. A pergunta que se pode colocar é: A retirada desta
informação não acarreta perda da qualidade da informação representada. A resposta a
esta pergunta é sim e não. A realmente uma perda de qualidade da informação
representada, mas levando-se em conta as limitações inerentes do ser humano, não
há percepção desta perda de qualidade. Logo esses bits eliminados não fazem grande
falta. Estes dois conceitos estão na base do desenvolvimento do DVB, pois sem eles
seria impossível transmitir um sinal digital de televisão, com qualidade satisfatória sem
um aumento da largura de banda requerida para a transmissão[22].
Outro problema que surge com a transmissão de sinais digitais é a interferência inter
simbólica. Sendo os meios utilizados na transmissão dos sinais meios não ideais
(atmosfera, cabos, guias de onda, etc…), os bits transmitidos podem interferir uns com
os outros, tornando a reconstrução do sinal quase impossível. Para solucionar este
problema utilizam-se alguns artifícios como a introdução de códigos de detecção e
correcção de erros, que além de diminuírem o efeito da interferência entre símbolos,
melhora também a imunidade do sinal ao ruído do meio de transmissão. Em conjunto
com a introdução de bits adicionais para a detecção e correcção dos erros é utilizada
modulação do sinal de forma a minimizar a interferências entre os símbolos
transmitidos.
O projecto DVB adoptou como padrão para a codificação de fonte, tanto para o sinal
de vídeo como para o sinal de áudio a norma MPEG-2 (leyers I e II para o áudio). Esta
é uma norma internacional usada na codificação de áudio e vídeo e que tem sido
desenvolvida a já algum tempo. As variações mais recentes destas normas são o
MPEG-4 e MPG-7, estando esta última em estagio inicial de desenvolvimento. Em
alguns países, nomeadamente nos Estados Unidos da América, tem-se utilizado o
Dolby AC-3 como padrão de codificação de áudio.
166
6.2.4 Como funciona o DVB
6.2.4.1 DVB – Satélite
6.2.4.1.1
Meio de transmissão
Ao fornecerem um ponto intermédio para muitos pontos, as comunicações para o
espaço, tipicamente as via satélite, oferecem-nos a possibilidade de ligar vários
utilizadores, em vários pontos da Terra[22].
Os satélites usados na difusão de televisão, estão localizados na orbita geoestacionária, perto do equador a uma altitude de 36 000 Km. Devido a estes satélites
se moverem tão rapidamente e na mesma direcção de rotação da Terra, a nossa
precessão é de que estão num ponto fixo em relação a nós.
A energia necessária para essa transmissão é fornecida pelo sistema solar do satélite,
que como resultado da baixa eficiência do aproveitamento da luz solar, a potência de
saída é muito limitada. Contudo a rica variedade de larguras de banda, alivia esta
limitação. Hoje em dia os sistemas de satélite usam tipicamente canais com larguras
de banda de 26 MHz a 54 MHz.
6.2.4.1.2
Uplink / Downlink
O sinal de banda de base é processado e transmitido para o satélite modulado numa
portadora de radio frequência (RF). A portadora RF é transmitida de uma estação na
Terra para o satélite via espectro de frequência de Uplink. Depois a portadora RF é
enviada de volta para a Terra via espectro de frequência de Downlink.
De maneira a evitar a interferência, o Uplink e o Downlink são operados em diferentes
frequências. Além de usadas frequências BSS, também são por vezes as frequências
são alocadas em FSS e usadas em Uplink.
A função do satélite por vezes pode ser a de um repetidor no espaço. Simplesmente
recebe o sinal RF, amplifica-o traduz a frequência e manda-o de volta para a Terra.
6.2.4.1.3
Polarização
Existem 3 tipos de polarização ortogonal usados neste tipo de comunicação:
•
Polarização linear - neste caso o vector campo eléctrico oscila ao longo da
sua ortogonal respectivamente, e como resultado, a quantidade de
167
informação transmitida pode ser duplicada. EUTELSAT e ASTRA, entre
outros, usam este tipo de polarização.
•
Polarização circular - neste tipo de polarização, o vector campo eléctrico de
um sinal modulado na circular, roda ortogonalmente na direcção de
propagação, é usado no TV-SAT.
•
Polarização elíptica - neste, o vector campo eléctrico descreve uma curva
elíptica e no fim, os sinais ortogonais podem estar separados.
6.2.4.1.4
Dissipação de energia
Geralmente a densidade de potência de um sinal de televisão digital é igualmente
dividida pela sua própria largura de banda, contudo, pode ocorrer que num certo
período de tempo a sequência de bits do sinal de televisão contenha uma grande
quantidade de zeros ou uns seguidos.
6.2.4.1.5
Modulação
Para a transmissão da informação por um filtro passa banda, o sinal em banda de
base que representa a informação é modulado numa portadora de frequência. A
transmissão da informação digital (binária) ocorre a uma taxa de 1 bit por Tb
segundos, em que Tb (é o inverso da frequência de bit).
Alternativamente, os dígitos binários podem ser segmentados em blocos de m bits,
desde que haja M = 2m blocos. M valores de sinais diferentes são precisos para
representar os blocos de m bits sem qualquer ambiguidade. Cada bloco de m bits é
chamado símbolo, e a duração deste símbolo é Ts = m Tb segundos. Este tipo de
transmissão é chamado M-ary.
A modulação pode ser conseguida variando a amplitude, frequência ou fase do sinal.
M-ary PSK é tipicamente usado em comunicações digitais via satélite, e neste caso a
amplitude é constante. São usadas M diferentes fases para representar M símbolos
diferentes. A amplitude constante é importante para a característica não linear do
transponder. M-ary oferece-nos a capacidade de transmitir m bits à largura de banda
de 1 Hertz.
6.2.4.1.6
O DVB-Satélite pode assumir 3 variantes
168
•
DTH - directamente em casa, este sistema permite ao consumidor que dispõe de
uma antena parabólica, receber directamente a informação difundida do satélite.
Este sistema opera a 11/12 GHz e usa larguras de banda entre 26 MHz e 54 MHz.
•
CATV - cable television, neste sistema existe um operador que se responsabiliza
pela recepção do sinal de satélite e decide os canais a fornecer aos clientes. Na
estação os sinais são desmultiplexados, e seguidamente, apenas os programas
desejados são compilados e multiplexados. Nesta fase final o sinal é remodulado
de maneira a ser transmitido por cabo a 8 MHz. É aplicado o mesmo procedimento
na rede de difusão terrestre.
•
SMATV - antena mestre, este sistema é normalmente utilizado em zonas urbanas
e edifícios adjacentes. O sinal de satélite é recebido por uma antena de recepção
de satélite, e pode ser combinado com sinais de televisão terrestre, são também
chamadas redes de televisão domésticas. Neste caso o sinal de satélite e os sinais
terrestres são desmodulados e de seguida são combinados e remodulados de
acordo com as características dos canais SMATV.
6.2.4.1.7
Codificação
6.2.4.1.7.1 Adaptação da transmissão multiplexada
O sistema de satélite é compatível com sinais codificados em MPEG-2, isto implica
que a transmissão, modulação e desmodulação seja concordante com a transmissão
de pacotes multiplexados em MPEG-2. Estes pacotes consistem em 188 bytes, cujos
4 primeiros bytes são usados como cabeçalho, e o primeiro destes reservado para
sincronização. O comprimento dos pacotes foi escolhido de maneira a assegurar a
compatibilidade com transmissões ATM. ATM é considerada uma importante
tecnologia de transmissão para o futuro.
6.2.4.1.7.2 Dispersão de Energia
Para evitar a concentração de densidade de potência em volta da frequência
portadora, os dados de MPEG-2 TS foram misturados por uma sequência binária
pseudo aleatória (PRBS).
No inicio de cada 8 pacotes de transporte, é colocada uma sequência inicial de
registos PRBS. Por um operador Xor, à saída do registo PRBS é aplicado o primeiro
bit do primeiro byte, seguido do byte de sincronismo de MPEG-2 invertido.
169
6.2.4.1.7.3 Codificação interna
A transmissão digital permite o uso do FEC (forward error correction). O DVB-Satélite
necessita uma transição QEF (quasi-error-free). Isto é, não é permitido mais do que 1
erro por hora, além disso a probabilidade de erro de um bit (BER) deve estar entre 1011 e 10-10 à entrada do desmultiplicador de MPEG-2.
São adicionados por cada 188 bytes 16 bits de informação redundante, o que permite
corrigir 8 erros por pacote, como resultado o BER pode manter-se dentro das
especificações, apesar de na entrada do descodificador, termos uma probabilidade de
erro de 2´10-4.
6.2.4.1.7.4 Processo de interleaving
Durante uma transmissão via satélite, poderão ocorrer erros cujo a aplicação do
código de correcção não seja suficiente para manter as especificações. Por meio de
um processo de interleaving, os símbolos adjacentes podem ser separados, como
resultado pacotes mutilados, ficam divididos em erros individuais. Estes podem ser
corrigidos pelo descodificador RS no final da recepção.
6.2.4.1.7.5 Codificação externa
Uma saída de grande potência do sinal de satélite tem um efeito benéfico no BER.
Devido a causas tecnológicas e económicas, contudo os satélites dispõem de uma
saída de nível médio que é insuficiente para atingir o BER desejado. Manter o BER
implica que a estação de satélite terrestre tenha um disco de diâmetro muito elevado.
Contudo, especialmente no caso da DTH (recepção directamente em casa) o diâmetro
das antenas tem de ser reduzido. A introdução da tecnologia digital do satélite, para
que seja bem sucedida, requer antenas para o consumidor de baixo custo.
Se o diâmetro do disco tem um determinado valor de BER, esse será grande. A
alternativa de garantir QEF (quasi-error-free) será adicionar um corrector de bits de
acordo com o código de Viterbi, que duplica a quantidade total de bits. Uma maneira
mais económica de codificação será atingida se adicionarmos um processo chamado
puncturing.
6.2.4.1.7.6 Filtragem
170
Antes da modulação, o sinal digital é filtrado de maneira a não exceder a largura de
banda do canal do satélite. Exceder esta largura de banda, significaria, interferência
entre canais adjacentes, de acordo com o critério de Nyquist, a largura de banda (B)
ocupada pelo espectro do impulso é B = (rs/2).(1+a), na qual rs representa a
frequência de símbolo e o a é o factor de roll-off do filtro, 0 < a < 1. Teoricamente seria
necessária uma largura de banda de rs/2 para a transmissão do sinal. Na prática,
contudo o sinal é formado por um coseno que implica que a largura de banda seja
maior que rs/2.
Também é preciso assegurar um intervalo entre diferentes canais. Se o intervalo for
suficientemente grande, pode ser usado um filtro de coseno, e resulta num nível de
interferência aceitável.
O DVB tem especificado a raiz quadrada de um filtro de coseno com a = 0,35.
6.2.4.1.7.7 Modulação
O DVB usa a modulação em quadratura de fase (QPSK) onde a amplitude tem 4
estados de fase (M = 4), estas fases juntas, podem transportar informação que é
representada por 2 bits (m = 2). Isto implica uma transmissão até 2 bits numa largura
de banda de 1 Hertz. A actual eficiência de transmissão depende da codificação de
erros aplicada.
6.2.4.1.8
Descodificação
6.2.4.1.8.1 Sistema de descodificação
No final da recepção, e através da portadora recuperada, do sinal de clock e do
sincronismo, o sistema de descodificação segue o processo inverso ao de codificação.
O sistema de descodificação segue os seguintes passos:
6.2.4.1.8.2 Desmodulador
No fim da recepção, o desmodulador QPSK detecta a fase da portadora do sinal.
Depois do qual, a informação do símbolo pode ser desmodulada. Devido à portadora
do sinal ter 4 fases diferentes (cada com 90º de diferença). É usado um procedimento
de selecção para detectar a fase correcta, num máximo de 2 passos. O primeiro
detecta um erro de fase de ±90º. No passo seguinte é possível detectar no restante
um erro de fase de 180º. Nos processos seguintes é detectado o erro de fase e a sua
correcção.
171
6.2.4.1.8.3 Filtragem, transporte e recuperação do clock
Os impulsos do sinal digital modulado são recuperados por meio de um filtro de raiz
quadrada de coseno. Isto vai resultar num nível de interferência aceitável, com os
canais do satélite adjacentes. A sincronização do desmodulador é atingida por meio da
portadora e da unidade de recuperação de clock. O que usa um PLL (phase-locked
loop).
6.2.4.1.8.4 Descodificador de Viterbi
O sinal filtrado é colocado no descodificador interno, que incorpora o descodificador de
Viterbi, que faz depuncturing da correcção de bits errados. No processo de avaliação é
seleccionada a frequência de codificação correcta e o processo de descodificação e
depuncturing. Então um erro de fase de 90º pode ser detectado. Dependendo da
frequência de código adoptada, o BER à entrada do descodificador de Viterbi tem de
estar compreendido entre 10-2 e 10-1 para que à sua saída a probabilidade de erro
seja de 2´10-4. Este valor à entrada do descodificador RS não causa qualquer
problema no QEF (quasi-error-free).
6.2.4.1.8.5 Descodificador de sincronismo
Para reconstruir um “data stream” com pacotes de 204 bytes para desmodulação em
RS e repor a forma do sinal sem a dispersão da energia. Também terá de ser
sincronizado o processo de “interleaving”. No fim da transmissão foram adicionados
bits de sincronismo para este fim. Além disso se sete ou oito bits de sincronismo forem
descodificados, invertidos, é detectado um erro de fase de 180º. Erro este que não
pode ser detectado pelo descodificador de Viterbi. À saída do descodificador de
sincronismo o “data stream” é invertido.
6.2.4.1.8.6 O descodificador interleaver e Reed Solomon (RS)
O processo de “interleaving” é invertido no final da recepção por meio de um “deinterleaver”. Como descrito atrás o “de- interleaver” está sincronizado para recuperar
pacotes de dados completos. Como mencionamos anteriormente o “de-interleaver” e o
descodificador RS permitem a correcção de erros de burst.
6.2.4.2 DVB – Cabo
6.2.4.2.1
Meio de transmissão
172
Em redes de televisão por cabo os sinais digitais de vídeo são tipicamente
transmitidos em canais de 8 MHz. A frequência de símbolo máxima teórica (rs máx)
depende directamente do factor de roll-off (a) do filtro de coseno. Exemplo, rs máx = 8
MHz/(1+a), para a = 0,15 implica rs máx = 6,96 Mbaud. [22]
Nas redes de televisão por cabo, os sinais atenuam com a distância percorrida. De
maneira a obter uma recepção razoável no final da recepção, a rede de cabo, está
equipada com repetidores. O repetidor filtra o ruído e amplifica o sinal digital para o
nível de potência necessário para a transmissão na rede.
6.2.4.2.2
Reflexão do sinal
Reflexão do sinal é outro aspecto comum nas redes de comunicação por cabo. Isto
ocorre quando os cabos não estão bem adaptados. Como resultado a impedância do
cabo deixa de ser característica. Num ponto de ligação, parte do sinal é reflectido de
volta através do cabo, e propaga-se em sentido contrário. O sinal reflectido pode uma
vez mais ser reflectido no emissor, e o sinal resultante adicionado ao sinal original.
Devido à atenuação dos sinais no cabo, em geral, o efeito destas reflexões é
desprezável e passa-nos despercebido.
6.2.4.2.3
Modulação
Ao contrário do sinal de satélite, que está sujeito a limitações a nível da potência do
sinal emitido, em comunicação por cabo é possível modular o sinal, não só em fase,
como também em amplitude. Para o sistema digital de DVB por cabo é usada a
sincronização do tipo M-ary referente a uma modulação em quadratura e amplitude
(QAM) onde é possível o uso de largos números de bits/símbolos. É conseguida uma
eficiência de x bits/símbolo em 2x – QAM.
6.2.4.2.4
Codificação
6.2.4.2.4.1 Sistema de codificação
As especificações para o sistema de DVB por cabo (ETS 300 429) podem ser usadas
de uma maneira transparente com o sistema de DVB por satélite (ETS 300 421).
Como já referido na parte do DVB-Satélite a difusão de satélite pode ser fornecida ao
consumidor através de uma rede de cabo.
6.2.4.2.4.2 Conversão m-tuple
173
Dependendo da eficiência da modulação de 2m – QAM, k bytes são mapeados em n
símbolos de m bits (conversão “m-tuple”), tal que 8 k = n ´ m devido a 1 byte consistir
em 8 bits. No caso de 16 – QAM, a eficiência da modulação é de 4 bits/símbolo (m =
4) e de 2 símbolos (k = 2) de 4 bits cada (n = 4) e podem ser formados por um byte.
Antes da conversão “m-tuple”, os pacotes de transporte MPEG-2 contêm 204 bytes.
Após a conversão, um pacote de transporte contém 408 símbolos. Da mesma forma
para 32 – QAM são formados 8 símbolos de 5 bytes cada. Para 64 – QAM, resulta em
4 símbolos de 3 bytes cada.
6.2.4.2.4.3 Codificação diferencial
Depois da conversão “m-tuple”, os símbolos foram mapeados em “QAM-constellation”.
Isto é conseguido através da codificação diferencial dos dois bits mais significativos de
cada símbolo. Os bits mais significativos definem o quadrante em que o símbolo é
mapeado.
6.2.4.2.4.4 Filtragem e modulação
Antes da modulação, o sinal digital é filtrado. De modo equivalente ao sistema de DVB
por satélite, é usado um filtro de raiz quadrada de coseno. Contudo como resultado da
menor largura de banda disponível por canal, para o sistema de DVB por cabo é
escolhido o factor de “roll-off” a = 0,15. O sistema de cabo permite mais bits por
símbolo.
A informação em cada 16 estados de amplitude/fase distintos é representada em 4
bits. Isto permite-nos uma transmissão de 4 bits/s num Hertz. Para 32 – QAM temos
32 estados distintos com um comprimento de símbolo de 5 bits, que permite uma
transmissão de 5 bits/s num Hertz, e finalmente para 64 – QAM a eficiência é de 6
bits/s num Hertz.
6.2.4.2.5
Descodificação
A concepção do sistema de descodificação é equivalente ao sistema de
descodificação do DVB-Satélite, depois de recuperados os sinais da portadora do
clock e de sincronismo.
6.2.4.2.5.2 Desmodulação e Filtragem
174
O desmodulador QAM terá de recuperar os símbolos distintos. São detectados os
estados correctos fase/amplitude. Em equivalência ao sistema de satélite, os erros de
fase são corrigidos no processo seguinte. De seguida, os impulsos digitais do sinal de
entrada retomam a forma inicial, por meio da complementar de um filtro de raiz
quadrada de coseno com um factor de roll-off a = 0,15.
6.2.4.2.5.3 Recuperação da portadora e do clock
O processo de desmodulação é sincronizado por meio da portadora e da unidade de
reposição do clock. A diferença deste sistema em relação ao de satélite baseia-se na
correcção de erros de fase de ±90º e 180º, comparando a portadora de fase original
com a fase no final da recepção dentro do mesmo circuito de feedback.
6.2.4.2.5.4 Descodificador diferencial e mapeamento do símbolo
Após a desmodulação QAM e recuperada a forma do impulso, o estado da fase que
corresponde a um certo quadrante, é fornecido a um descodificador diferencial. A
saída do descodificador devolve os 2 bits mais significativos de cada símbolo de m
bits. De seguida os símbolos de m bits são processados de maneira a recuperarem os
símbolos originais com um comprimento de 8 bits cada. A sincronização necessária
para este processo é feita através do impulso de sincronização.
6.2.4.3 DVB – Terrestre
6.2.4.3.1
Eficiência do espectro
Para um máximo rendimento da banda UHF pode-se utilizar uma rede de frequência
única (SNF). A transmissão é feita através da emissão da mesma stream dos vários
emissores que constituem a rede com a mesma frequência. A potência emitida, e
distância entre emissores depende do comprimento do intervalo de guarda. Distancias
longas entre emissores impõem um maior intervalo de guarda.
O sistema terrestre são desenhados para transmitir o mesmo que os sistemas de
satélite, logo as frequências podem ser reutilizadas com uma polarização ortogonal.
[22]
6.2.4.3.2
Modelação
Tal como os sistemas de satélite e cabo, é usado M-ary . Mas dependendo das
especificações pedidas, podem ser utilizados QPSK ou QAM.
175
6.2.4.3.3
Sistemas terrestres DVB
O DVB tem para as comunicações terrestres vários sistemas. Para alem do sistema
digital terrestre, DVB tem um sistema de distribuição de vídeo multi-ponto, e também
um serviço de distribuição multi-ponto por microondas.
Sistema digital terrestre – Em geral o sistema terrestre tanto pode fornecer cobertura
nacional como local com um maior factor de rendimento custos, do que os sistemas de
satélite ou cabo. A grande penetração da televisão digital esta a deixar livre uma
grande parte do espectro de frequências, factor bastante positivo para o crescente
mercado das comunicações moveis.
Diferentes situações nos vários países onde se introduz a televisão digital, como é o
caso do espectro de frequências disponível nesse país, pode levar a diferentes
cenários nos vários países.
Sistemas de distribuição de vídeo multi-ponto – As especificações do DVB para os
sistemas de distribuição de vídeo multi-ponto são compatíveis com os 11/12 GHz dos
sistemas de satélite que usam a modelação QPSK. Embora SDVM tipicamente opere
em frequências que rondam os 40.5 a 42.5 GHz o sistema é também aplicado a outras
frequências desde que superiores a 10GHz. Mais frequentemente o SDVM é usado
para transmissões com diferentes larguras de bandas, que variam entre os 26MHZ e
os 54MHz para cada canal. Os espectros de frequência dos canais sobrepõem-se,
questão esta que é resolvida pelo uso de polarização ortogonal.
Tipicamente o SDVM é aplicado em áreas onde o sistema de cabo não é fornecido.
6.2.4.3.4
Codificação
6.2.4.3.4.1 Codificação de canal
As especificações para SDVM e MMDS são as mesmas que para DVB standards tanto
para os sistemas de cabo com satélite.
Mapeamento de símbolos e modulação – Após a correcção de erros internos, a stream
de transporte é desmultiplexada em várias substreams. Quando m=2 é usada para
eventualmente modular, a substream de dados é desmultiplexada em duas
substreams. Quando é usado 16-QAM m=4 ou 64-QAM m=6 resulta em quatro ou seis
substreams respectivamente.
176
6.2.4.3.4.2 Transmissão OFDM
No caso de interferência devido ao efeito de eco criado pela reflexão do sinal em
montanhas ou edifícios altos, pode ser resolvido fazendo com que o símbolo dure mais
tempo. Em resultado disso é necessária uma maior largura de banda, contudo uma
troca entre largura de banda e duração do símbolo é possível.
Um método de obter um símbolo de maior duração com a mesma largura de banda é
desmultiplexar um símbolo distinto em vários sub-símbolos. De seguida os subsímbolos são modelados em paralelo. A total largura de banda mantém-se igual. Por
fim os sub-símbolos modelados são modelados e somados, após o qual a stream de
dados pode ser transmitida.
Para o DVB foi escolhido a multiplexagem de divisão de frequência de polarização
ortogonal como tecnologia para a transmissão de sinais digitais. Tecnologia que já é
usada na transmissão de áudio digital DAB.
6.2.4.3.4.3 Estrutura de trama OFDM
Os sinais OFDM estão organizados numa estrutura de tramas, em que cada trama
consiste em 68 OFDM símbolos. Quatro tramas juntas constituem uma super trama.
Os elementos destinos da matriz são referidos como células. DVB tem especificado
1,512 portadoras activas no modo 2k. Caso seja o modo de 8k o numero de
portadoras activas são 6,048. O resto das portadoras são reservadas para dados de
referencia.
6.2.4.3.4.4 Inserção do intervalo de protecção
As especificações do DVB incluem o uso de um intervalo de protecção entre os
diferentes canais adjacentes. A introdução de um intervalo de guarda aumenta a
distancia de alcance, mas reduz o fluxo de bits, i.e. a duração do símbolo é maior. Um
intervalo de guarda flexível o controlo do alcance da transmissão e o fluxo de bits.
Para o modo 8k com T=224us, resulta no alcance máximo da transmissão de 67Km.
No caso da taxa do código ser 7/8, corresponde a uma taxa de transferencia igual a
26.1Mbps. De seguida mostra-se diferentes valores de intervalos de protecção e
distâncias máximas, tal com transferencias máximas;
177
8k Mode
Tg
Dt,max
Taxa de transferência
224
67
26.13
112
33.5
29.03
56
16.8
30.74
28
8.4
31.67
Tabela 22 - Taxas de Transferência Máximas. [22]
6.2.4.3.5
Descodificação de canal
Diagrama da constelação 16-QAM e alfa igual a 2.
Nesta do trabalho vamos discutir as especificações de DVB necessárias para a
descodificação o mesmo.
Ao contrario do esperado as especificações para o sistema terrestre de televisão
digital DVB estarem na fase final de conclusão, continuam em desenvolvimento em
laboratório. Testes mostraram que recepção portátil foi possível a 170 Km/h.
6.2.4.3.5.2 Recuperação de informação de referencia
Com a introdução de células piloto, sincronização, estimativa de canal, e transmissões
em modo de identificação são estabelecidos. Os portadores TPS contem informação
especifica sobre a forma de codificação e tipo de modulação.
A informação de referencia pode ser recuperada por um esquema de feedback (PLL).
6.2.4.3.5.3 Desmodelação e inner de-interleaver
O desmodulado e o inner de-interleaver opera num modo inverso em comparando com
o processo de modelação e inner interleaver. A alta e baixa prioridade das streams
são
de-interleaver
em
ordem
de
serem
desmoduladas.
As
streams
são
desmultiplexadas numa única bit stream de novo de modo a que possam ser aplicadas
internamente no descodificador. Todo o processo é suportado por informação de
referencia.
178
6.2.4.4 Em resumo
O DVB é provido de diferentes especificações para uma variedade de transmissões
digitais, desde satélite, cabo até terrestre. Estes sistemas estão a ser correntemente
standardizados por ETSI. [22]
As comunicações por satélite sofrem limitações de potência. Por essa razão, QPSK é
usado como um método de modulação. A principal vantagem das comunicações por
satélite é a larga e vasta largura de banda que acaba por nos permitir um grande fluxo
de dados.
Como resultado das diferenças locais o sistema terrestre é o mais complicado de
todos. Os erros causados pelo reflexo do sinal em montanhas e prédios altos, eco, é
contornado pelos meios da tecnologia de transmissão OFDM. A solução de
mutiportadoras permite a aplicação de QPSK tal como QAM. Devido ao limitado
espectro de frequências terrestre este sistema tem a taxa mais alta de transmissão,
mais baixa que os sistemas DVB DTH.
MVDS, um sistema terrestre que por exemplo pode ser escolhido como alternativa
para as transmissões via redes CATV, que é idêntico ao sistema DVB DTH. A única
diferença é a banda de frequência em que o sistema opera. Isto permite a
compatibilidade entre ambos os sistemas. O sistema MMDS fornece ao utilizador a
mesma funcionalidade que o sistema MVDS. Contudo o sistema foi desenhado para
ser utilizado para as especificações do DVB cabo. Isto faz com que o sistema DVB
MMS seja compatível com o sistema DVB cable.
Parâmetros típicos das transmissões digitais do sistema DVB.
6.2.4.5 Breve introdução sobre compactação de som e vídeo (MPEG-2)
Na transmissão e difusão de informação começou-se nalguns casos a utilizar a
compressão de dados e porquê? Compressão significa uma redução de dados o que
por sua vez uma redução de bits. Para comunicar esses bits irá ser necessária uma
menor largura de banda, reduzindo assim o espectro de emissão, permitindo um maior
numero de canais de comunicação para a mesma largura de banda. [22]
Principais vantagens do uso da compressão:
•
Num suporte de dados, com capacidade fixa, aumenta o tempo de vídeo;
179
•
Permite diminuir o tamanho do suporte de dados, miniaturização;
•
A tolerância na transmissão pode ser maior, com menos dados para guardar a
densidade de informação guardada num disco pode diminuir tornando assim mais
versátil e fiável;
•
Redução da largura de banda, logo diminuição de custos na transmissão;
•
Para a mesma Largura de Banda a compressão permite a transmissão de uma
maior quantidade de informação.
Introdução a compressão:
Em PCM (pulse code modelation) sistemas digitais a taxa de bits, é o produto da taxa
de amostra e o numero de bits em cada amostra, o qual normalmente é constante.
contudo a taxa de informação do sinal original varia. Em todos os sinais originais parte
do sinal depende obviamente do que se passou antes ou no que está para passar
mais tarde, o que o receptor tem capacidade de prever de forma a que só a
informação necessária seja transmitida.
Se a característica de previsão do receptor for conhecida, o transmissor pode omitir
partes da mensagem a transmitir. Todo os sistema de previsão baseia-se no
conhecimento prévio de determinadas situações.
A diferença entre a taxa de informação, OVERALL taxa de bits ´r conhecida como
redundância. Os sistemas de compressão estão desenhados para eliminar a
redundância o melhor quanto possível. Uma maneira de o fazer é explorar a estatística
de previsão do sinal de vídeo.
O conteúdo da informação, entropy da amostra é uma função de como é diferente do
valor previsto. A maior parte dos sinais tem um grande grau de predictabilidade, vejase o caso do seno, um sinal previsível. Já em relação ao ruído passa-se precisamente
o contrario, é um sinal com nenhum grau de predictabilidade.
Na tentativa de retirar a redundância do sinal e visto que não é perfeito, o sistema de
compressão retira também entropia ao sinal, sendo tanto pior quanto maior for o nível
da compressão da latência da complexidade do compressor. Ao aumentarmos o factor
de compressão vamos aumentar a latência, isto é para uma qualidade de imagem
idêntica.
180
Compressão de áudio
O código de compressão de áudio baseia-se no facto de o cérebro humano ser menos
sensível a umas frequências na presença de outras, isto é, ao iniciarmos a audição
dum som com uma dada frequência e logo após dessa for introduzida outra com uma
frequência próxima da que nos encontramos a ouvir não a ouvimos. Foram criados
vários processos de compactação entra os quais transforma o coding que é usado nos
ficheiros MP3 e leitores de MiniDisk, e predictive coding, que se baseia na previsão do
sinal posterior.
Compressão de vídeo
Os sinais de vídeo existem em 4 dimensões, e a compactação de vídeo pode ser
aplicada em qualquer uma dessas dimensões.
A norma MPEG-2 assume um sinal de 8 bits para diferenças na cor. A taxa de
amostras do sinal de cor é inferior em relação ao da luminância. Isto é feito através de
DOWNSAMPLING as amostras de cor horizontal e geralmente também vertical.
Essencialmente o sistema MPEG-2 tem simultaneamente 3 canais em paralelo, um
para a luminância e dois para diferenças na cor, que após codificação são
multiplexadas num único bitstream.
Na compressão de vídeo um dos métodos usados é a compressão de imagens
sucessivas em JPG, onde a coordenada do tempo não entra no processo, desse a
este método a designação de compressão intra-coded. Neste processo de
compactação devido ao facto de termos uma sucessão de JPG podemos com mais
facilidade usar comandos de manipulação e edição de vídeo, pois já existem para
imagens individuais.
Mas muito mais factores de compressão podem ser atingidos tendo em conta a
redundância que existe de uma imagem para a outra. Este processo envolve a
coordenada do tempo e é designado por compressão inter-coded ou compressão
temporal.
A desvantagem deste processo é a de uma imagem individual existir só em termos de
diferenças em relação á anterior. É evidente que editar estas imagens tem uma
dificuldade acrescida. O cortar uma imagem em MPEG stream é simplesmente
impossível, devido ás imagens serem formadas pela diferença das anteriores.
181
Compressão inter-coded aproveita as semelhanças de uma imagem para a outra.
Envés de enviar sucessivas imagens envias as diferenças em relação á imagem
anterior. Mas este sistema tem o problema de que no caso de um erro na transmissão
numa das imagens, esse erro seria propagado em todas as imagens seguintes.
Também existe o problema de se não apanhar a primeira imagem não se pode as
restantes. Para resolver este problema, usou-se um leaky predictor no qual a imagem
seguinte é prevista por um numero finito de imagens anteriores.
Para resolver o problema na norma MPEG-2 foi inserida periodicamente uma imagem
completa em vez de se usar as diferenças. Assim cria-se a GOP (group of pictures)
em que temos uma imagem completa I, e uma sequência de diferenças P. Contudo
quanto maior for a GOP maior é o tempo de propagação do erro caso exista na
transmissão.
MPEG-2 bitstreams
MPEG-2 suporta uma variedade de tipos d bitstream para uma diversidade de
propostas. Uma saída simples comprimida designada como stream elementar. Na
transmissão as varias streams elementares, são combinadas de forma a construir a
stream de transporte.
Uma stream de transporte tem uma estrutura de complexa, pois necessita de
incorporar METADATA indicando qual o stream elementar de áudio ou ancillary que
estão associados com a stream elementar de vídeo. Uma stream programada é uma
bitstream
Transport streams
A stream de transporte do MPEG-2 tem como objectivo a multiplexagem de vários
programas de televisão com o seu som e imagem associados. A stream de transporte
é baseada em pacotes de tamanhos iguais a 188 bytes para permitir o uso de sistema
de detecção de erros.
Os pacotes da stream de transporte começam sempre com uma cabeça. Para maior
eficiência a cabeça é suposta pequena, mas para casos especiais a cabeça pode ser
estendida. Nesse caso a parte que transporta os dados de som e imagem reduzem de
tamanho.
A cabeça começa com o byte de sincronismo. Contem também um código de
identificação do pacote PID, para identificar a stream ao canal em causa. Para ajudar
182
a desmultiplexagem a cabeça tem também um contador de 4 bits que é incrementado
para cada pacote no mesmo PID.
Faz parte da cabeça também uma flag erro uma flag de inicio, um bit de prioridade por
fim tem SCR que contem código para o controlo da malha de captura numérica. Em
caso de não preenchimento total da stream de transporte para se manter uma taxa de
transferencia de bits constantes preenche-se os restantes bits a 1 introduz o código
8191 na PID de forma a que o desmultiplexer os deite fora.
7 ARQUITECTURA
E
DIMENSIONAMENTO
DA
REDE
A
IMPLEMENTAR
7.1 Arquitectura
Esta solução integra duas tecnologias: Satélite + WLAN. O equipamento de satélite
utilizado é a solução da Pt Prime circuitos de acesso IP via satélite que inclui Antena,
amplificador RF e modem com interface RJ-45. A rede de acesso VSAT da PT Prime
pode fornecer circuitos com capacidade máxima de 2Mbps – Full-Duplex. Cada ponto
terminal tem 31 slots de 64kbps de Segmento Espacial. A instalação deste
equipamento custa 3750€ e cada slot de 64kbps de Segmento espacial custa
677€/mês.
O equipamento da WLAN é uma solução building-to-building da Cisco e utiliza
tecnologia IEEE802.11b.
De seguida apresenta-se a arquitectura da rede a implementar:
183
Satellite
AIR-ANT 2506
AIR-ANT 2506
7H
BR350
AP
AIR-ANT1949
BR350
AP
AIR-ANT1949
BR350
BR350
AIR-ANT1949
BR350
1V
1V
1V
AP
7H
13V
BR350
AIR-ANT 2506
AIRANT 41421
Ponto terminal de satélite
AIR-ANT 2506
1V
AIR-ANT 2506
1V
13H
7V
BR350
AP
BR350
AP
AIR-ANT1949
13H
1V
AIR-ANT 2506
7H
AIR-ANT 2506
7H
13V
BR350
BR350
AIR-ANT1949
AIR-ANT1949
BR350
1V
BR350
AIR-ANT 2506
BR350
AP
AIR-ANT1949
BR350
AP
1V
AIR-ANT 2506
AP
BR350
AIR-ANT1949
BR350
AP
BR350
AIR-ANT1949
BR350
Figura 154 - Arquitectura da rede a implementar.
7.1.1 Características técnicas das antenas da Cisco
7.1.1.1 AIR-ANT4121 - 12dBi Omni
De seguida são apresentadas as características da antena AIR-ANT4121:[23]
184
Dimensions and Mounting Specifications Vertical Radiation Pattern
Frequency Range
2.4-2.83GHz
VSWR
2:1 Nominal
Gain
12dBi
Polarization
Vertical
Azimuth 3dB BW
Omni directional—360 degree
Elevation (3dB BW)
7 degrees
Antenna Connector
RP-TNC
Dimensions (H x W)
40 x 1.25 in.
Wind Rating
100MPH
Indicative Distances
2.3Km @ 11Mbps
7.4Km @ 2Mbps
185
7.1.1.2 AIR-ANT1949 - 13.5dBi Yagi
De seguida são apresentadas as características da antena AIR-ANT1949: [23]
Dimensions and Mounting
Horizontal Radiation
Vertical Radiation
Specifications
Pattern
Pattern
Frequency Range
2.4-2.83GHz
VSWR
Less than 2:1, 1.5:1 Nominal
Gain
13.5
Front to Back Ratio
Greater than 30dB
Polarization
Vertical
Azimuth 3dB BW
30 degrees
Elevations 3dB BW
25 degrees
Antenna Connector
RP-TNC
Dimensions (H x W)
18 x 3 in.
186
Wind Rating
110MPH
3.3Km @ 11Mbps;
10.5Km @ 2Mbps
7.1.1.3 AIR-ANT2506 - 5.2dBi Mast Mount Omni
De seguida são apresentadas as características da antena AIR-ANT2506: [23]
Dimensions and Mounting Specifications Vertical Radiation Pattern
Frequency Range
2.4-2.83GHz
VSWR
Less than 2:1, 1.5:1 Nominal
Gain
5.2dBi
Polarization
Vertical
187
Azimuth 3dB BW
Omni directional 360 degrees
Elevations Plan (3dB BW)
50 degrees
Antenna Connector
RP-TNC
Dimensions (H x W)
11.5 x 1.125 in.
Mounting
Mast mount—indoor/outdoor
480m @ 11Mbps;
1.2Km @ 2Mbps
7.2 Dimensionamento
Utilizando o modelo dos nove nós, o ponto terminal de recepção de satélite é instalado
no nó central. A distribuição da internet para os utilizadores é feita através da solução
WLAN da Cisco. Para isso no nó central é utilizada uma antena AIR-ANT4121. Esta
antena é omnidireccional, isto é, radia em todas as direcções de igual modo, desta
maneira é efectuada a ligação entre o nó central e os nós secundários. Nos nós
secundários é necessário utilizar uma antena directiva AIR-ANT1949 para fazer a
ligação com o nó central, neste caso utiliza-se uma antena direccional pois é de todo o
interesse que a informação de cada nó seja dirigida apenas ao nó central. Para cada
uma das antena é necessário uma bridge AIR-BR350 por questões de segurança, pois
esta bridge tem duas ligações RP-TNC e permite encriptação WEP de 128-bits e
questões de encaminhamento de pacotes. Desta forma uma ligação do nó central a
um nó secundário tem a capacidade de 11Mbps (mas destes 11Mbps, 1Mbps é
reservado para códigos de correcção de erros, etc) partilhados por cada uma das nove
ligações ( o nó central é ao mesmo tempo um nó secundário). Em cada nó secundário
é instalado um ponto de acesso wireless e uma antena omnidireccional AIR-ANT2506
para estender o raio de alcance, desta maneia toda a população dentro de cada nó
pode ter acesso aos serviços disponibilizados.
188
Neste estudo não se considera o equipamento do cliente, quando cliente quiser aderir
ao serviço terá comprar um Kit, que incluirá uma antena directiva de baixo ganho que
será colocada provavelmente no seu telhado, e uma placa wireless para instalar no
seu PC.
O standard IEEE802.11:
IEEE802.11
5GHz
2.4GHZ
850-950nm
OFDM
IR difuso
IEEE802.11a
até 54Mbps
FHSS
2GFSK
1Mbps
DSSS
4GFSK
2Mbps
DBQPSK-Barker
1Mbps
OFDM
DQPSK-Barker
2Mbps
IEEE801.11g
até 54Mbps
IEEE802.11b
DQPSK-CCK
BPSK-PBCC
5.5Mbps
DQPSK-CCK
QPSK-PBCC
11Mbps
Figura 155 - O standard IEEE802.11.[24]
Canal 1
2400MHz
2412MHz
Number of Channels
HR/DSS channel
numbers
3
1,7,13
Canal 7
2442MHz
Canal 13
2472MHz
2483.5MHz
Figura 156 - Selecção de canais na Europa – sem oversampling. [24]
Das figuras anteriores pode-se verificar que é possível usar qualquer um dos três
canais diferentes atribuídos sem interferência. E se ainda assim quisermos aumentar
os canais disponíveis para minimizar a interferência de células adjacentes pode-se
usar polarização horizontal ou vertical , ou seja, pode-se fazer seis combinações entre
os três canais e as duas polarizações ortogonais (1H, 1V,7H, 7V, 13H, 13V).
189
Temos dois tipos de ligações: a ligação entre o nó central e os nós secundários, ou
seja, entre a antena omnidireccional ANT4121 e as antenas directivas ANT1949. Na
primeira ligação escolhemos o canal 1 com polarização vertical. Dentro dos nós, cada
ligação entre o ponto de acesso e a antena omnidireccional 2506 serve, apenas, os
utilizadores em cada nó por isso nas ligações adjacentes a esta temos de usar
combinações de canais e polarizações diferentes para não haver interferências. Assim
uma solução poderá ser a da figura seguinte. Por simplificação apresenta-se apenas
os nove nós com a indicação em cada um deles do respectivo canal mais polarização
utilizada na ligação entre o ponto de acesso e a antena direccional ANT2506.
7H
13V
7H
13H
7V
13H
7H
13V
7H
Figura 157 - Combinação entre canais e polarizações.
Deve lembrar-se que: a cada antena ANT2506 liga uma bridge à qual se ligam os
computadores dos utilizadores; cada ponto de acesso em cada nó liga a uma bridge a
qual está ligada a uma antena directiva ANT1949; Na ligação entre os nós secundários
e o nó central (ANT1949 ↔ ANT4121) utiliza-se o canal 1 com polarização vertical; e,
ainda, que à ANT4121 do nó central está ligada uma bridge à qual se liga o ponto
terminal de recepção de satélite.
Comparando os raios de alcance das antenas com os raios dos nós verifica-se que os
primeiros são maiores que os segundos. Isto significa que podemos utilizar as antenas
na máxima capacidade, isto é, em cada ligação entre a antena omnidireccional
ANT2506 e o ponto de acesso podemos ter 11Mbps, o que permite suportar um
máximo de 342 clientes com a garantia que cada um deles terá no mínimo 32kbps.
190
Desta maneira por cada 342 clientes em cada nó temos de ter uma ANT2506. O ponto
de acesso (AP) em cada nó suporta 20Mbps, ou seja, 625 clientes. As antenas
directivas ANT1949 em cada nó recebem, cada uma, uma nona parte da capacidade
da antena omnidireccional do nó central ANT4121, isto é, suportam 34 clientes a
32kbps cada um. Isto quer dizer que por cada 34 clientes em cada nó teremos de ter
mais uma ligação entre o nó secundário e o nó central. Além disso, a antena
omnidireccional ANR4121 do nó central suporta os clientes de todos os nós até um
máximo de 11Mbps, ou seja, 342 clientes. Como a ligação de satélite permite um
máximo de 2Mbps teremos de ter 5 terminais destes para cada antena omnidireccional
ANT4121 do nó central. Cada ponto terminal de recepção de satélite suporta 62
clientes de 32kbps.
8 ANÁLISE TECNO-ECONÓMICA
8.1 Parâmetros de Entrada do Modelo
As três áreas escolhidas para aplicar o modelo geométrico são duas freguesias do
concelho de Aveiro e uma do concelho de Ílhavo. As freguesias do concelho de Aveiro
são: Santa Joana e Eirol, a freguesia do concelho de Ílhavo é S. Salvador.
Os principais parâmetros de entrada estão sumariados na seguinte tabela:
Parâmetros
Densidade Residencial por nó
Distância entre nós
Área do nó (L2)
Número de Residências no nó
Comprimento da meia diagonal (d’)
Santa Joana
437
0
0,62
272
0,56
Áreas
São Salvador
563
0
1,00
564
0,71
Eirol
51
0
0,49
25
0,50
Tabela 23 - Parâmetros de caracterização das áreas.
8.2 Avaliação Tecno-Económica
8.2.1 Pressupostos
•
O projecto em estudo tem uma duração de 10 anos (2003 – 2009);
•
Os impostos sobre os lucros (TaxRate) têm uma taxa de 0%;
•
A taxa de actualização (DiscountRate) é de 10%;
191
Comentários
Em residências por Km2
Em Km
Em Km
Em Km
8.2.1.1 Classes de Serviço
Nesta avaliação tecno-económica foram considerados dois cenários, em que num
têm-se apenas uma única classe de serviço e no outro têm-se 2 classes de serviço.
As classes existentes nos diferentes cenários são:
Cenário 1:
•
Classe NarrowBand_32k: os clientes desta classe de serviço têm a garantia
de uma largura de banda de 32kbps.
Cenário 2:
•
•
8.2.1.2 Modelo Tarifário
O modelo tarifário usado neste estudo é composto por uma tarifa de instalação e por
uma ou duas tarifas anuais, uma tarifa para o cenário 1 (NarrowBand_32k) e duas
tarifas para o cenário 2 (NarrowBand_32k e NarrowBand_64k).
A tarifa de instalação é igual para as duas classes de serviço, sendo o seu valor de
100€. A erosão da tarifa de instalação é de 3% ao ano.
Desta forma o modelo tarifário pode ser descrito pela fórmula que se segue:
Tarifa × (1 − Erosão )
8.2.1.2.1
Ano
Tarifa de Instalação
A seguir ilustra-se, graficamente, a evolução da tarifa de instalação:
192
Tarifa de Instalação
120
100
€
80
60
40
20
0
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Ano
Figura 158 - Evolução da Tarifa de Instalação.
8.2.1.2.2
Tarifa Anual Classe NarrowBand_32k
Tarifa Anual = 250€
Cada utilizador paga mensalmente 20.83€ (250€ / Ano) e pode usufruir do serviço sem
limite de utilização. A este tipo de taxação dá-se o nome de tarifa plana (flat rate).
A erosão da tarifa anual é de 3% ao ano.
De seguida ilustra-se, a evolução da tarifa anual da classe NarrowBand_32k:
Tarifa Anual Narrow_32k
300
250
€
200
150
100
50
0
2003 2004 2005 2006 2007
2008 2009 2010 2011 2012
Ano
Figura 159 - Evolução da Tarifa Anual NarrowBand_32k.
193
8.2.1.2.3
Tarifa Anual Classe NarrowBand_64k
Tarifa Anual = 400€
Cada utilizador paga mensalmente 33.33€ (250€ / Ano) e pode usufruir do serviço sem
limite de utilização. A este tipo de taxação dá-se o nome de tarifa plana (flat rate).
A erosão da tarifa anual é de 3% ao ano.
De seguida ilustra-se, a evolução da tarifa anual da classe NarrowBand_64k:
€
Tarifa Anual Narrow_64k
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Ano
Figura 160 - Evolução da Tarifa Anual NarrowBand_32k.
8.2.1.3 Modelo de penetração do serviço
8.2.1.3.1
Cenário 1
No modelo de penetração de serviço do cenário 1, usaram-se os seguintes valores:
→ Penetração Inicial = 2,5%
→ Penetração Final = 40%
Assim a penetração no serviço do cenário 1, para todas as áreas em consideração
têm a seguinte forma gráfica:
194
Penetração Narrow_32k
45%
40%
35%
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Ano
Figura 161 - Penetração do serviço NarrowBand_32k no cenário 1.
8.2.1.3.2
Cenário 2
No modelo de penetração de serviço do cenário 2, usaram-se os seguintes valores
para a classe de serviço NarrowBand_32k:
Assim, a penetração no serviço do cenário 2 na classe de serviço NarrowBand_32k,
para todas as áreas em consideração têm a seguinte forma gráfica:
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Ano
195
2009
2010
2011
2012
No modelo de penetração de serviço do cenário 2, usaram-se os seguintes valores
para a classe de serviço NarrowBand_64k:
Assim, a penetração no serviço do cenário 2 na classe de serviço NarrowBand_64k,
para todas as áreas em consideração têm a seguinte forma gráfica:
14%
12%
10%
8%
6%
4%
2%
0%
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Ano
8.2.2 Resultados Económicos
A apresentação dos resultados económicos é dividida em duas partes. Em primeiro
lugar aborda-se cada uma das áreas em consideração (Santa Joana, S. Salvador e
Eirol) e depois faz-se uma análise comparativa entre as três.
Em cada uma destas secções discutem-se os seguintes aspectos:
Os investimentos feitos ao longo do período de duração do projecto e a
distribuição dos mesmo;
Receitas geradas no decorrer do projecto;
196
O Valor Actual Líquido (VAL, ou NPV – Net Present Value), a Taxa Interna
de Rendibilidade (TIR, ou IRR – Internal Rate of Return) e o período de
recuperação do projecto de investimento;
Visualização de gráficos do Cash-Flow e do Cash-Balance;
Análise de sensibilidade.
8.2.2.1 Resultados económicos mais relevantes
De seguida apresentam-se, então, os resultados económicos mais relevantes para a
avaliação do projecto: TIR, VAL e Período de Recuperação do Investimento.
8.2.2.1.1
Cenário 1
VAL
TIR
Período de Recuperação
Santa Joana
195.171
21.6 %
6
Áreas
S. Salvador
418.913
22.1 %
6
Eirol
- 36.727
- 2.1 %
-
Tabela 24 - Resultados económicos mais relevantes relativos ao cenário 1.
Como Santa Joana e S. Salvador apresentam um VAL positivo e uma TIR superior à
Taxa de Actualização (Discount Rate), a qual é de TA=10%, estas regiões podem-se
considerar um negócio atractivo. Em Eirol o valor do VAL e do TIR são ambos
negativos, pode-se considerar que o negócio nesta região não tem nada de atractivo,
mas sim tudo de inviabilidade.
8.2.2.1.2
Cenário 2
VAL
TIR
Período de Recuperação
Santa Joana
121.828
15.1 %
7
Áreas
S. Salvador
389.142
18.8 %
7
Eirol
- 130.340
- 13.8 %
-
Tabela 25 - Resultados económicos mais relevantes relativos ao cenário 2.
Como Santa Joana e S. Salvador apresentam um VAL positivo e uma TIR superior à
Taxa de Actualização (Discount Rate), a qual é de TA=10%, estas regiões podem-se
considerar um negócio atractivo. Em Eirol o valor do VAL e do TIR são ambos
negativos, pode-se considerar que o negócio nesta região não tem nada de atractivo,
mas sim tudo de inviabilidade.
197
Em comparação com o cenário 1, verifica-se que os valores do VAL e do TIR descem
em todas as regiões, tornando-se ainda mais negativos no caso do Eirol.
8.2.2.2 Santa Joana
8.2.2.2.1
Investimentos
Os investimentos realizados, em Santa Joana nos dois cenários, ao longo do período
de duração do projecto encontram-se ilustrados graficamente na figura seguinte:
Investimentos - Santa Joana
400.000
350.000
300.000
250.000
€ 200.000
150.000
100.000
50.000
0
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Ano
Cenário 1
Cenário 2
Figura 164 - Investimentos totais por ano em S. Jacinto.
Como se pode observar da figura anterior, os grandes investimentos são realizados no
ano inicial do projecto, visto que é no primeiro do ano do projecto que se instala toda a
infraestrutura da rede. Nos anos seguintes, podemos ver que em alguns não há
nenhum investimento efectuado, isto deve-se ao facto da infraestrutura instalada no
ano anterior ser suficiente para servir os novos clientes e os clientes antigos. Quanto
aos anos em que há investimento, são feitos devido ao número de clientes aumentar e
a infraestrutura existente ter de ser alargada.
O elemento da rede que mais influencia o investimento é o receptor de satélite, devido
ao seu preço ser bastante elevado, de notar que o investimento do cenário 2 é sempre
maior do que o do cenário 1, o que está relacionado com o aparecimento da classe de
serviço NarrowBand_64k, que é uma classe que necessita de maior largura de banda,
198
e consequentemente o número de receptores de satélite tende a aumentar,
aumentando assim o investimento.
8.2.2.2.2
Receitas
Para o cálculo das receitas é necessário entrar com o tamanho do mercado (neste
caso 9(nós)*272(clientes/nó)=2448 possíveis clientes) e multiplicar este valor pela taxa
anuais. A juntar a esta receita ainda se tem a tarifa de instalação paga por cada novo
cliente da rede.
Seguidamente apresenta-se o gráfico das receitas geradas ao longo do período de
duração do projecto:
Receitas - Santa Joana
250.000
200.000
150.000
€
100.000
50.000
0
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Ano
Cenário 1
Cenário 2
Figura 165 - Receitas por ano em S. Jacinto.
Analisando o gráfico nota-se um aumento ao longo dos anos nos dois cenários, devido
ao surgimento de cada vez mais clientes. As receitas do cenário 2 são sempre
maiores, o que se deve à classe NarrowBand_64k, visto que a sua tarifa é mais
elevada.
8.2.2.2.3
Cash-Flow e Cash-Balance
199
Torna-se importante, neste ponto, verificar mais alguns gráficos de forma a ter uma
visão mais alargada dos valores obtidos. Assim, apresentam-se de seguida os gráficos
do cash-flow e do cash-balance.
Cash-Flow - Santa Joana
300.000
200.000
100.000
0
€
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
-100.000
-200.000
-300.000
-400.000
Ano
Cenário 1
Cenário 2
Figura 166 - Cash-Flow em Santa Joana.
O cash-flow começa negativo pois é no primeiro ano que se faz o maior investimento,
em 2004 o seu valor torna-se positivo porque o número de clientes aumentou, logo as
receitas também aumentaram e o investimento efectuado é nulo, continuando a subir
em 2005 visto que o investimento nesse ano é nulo. Em 2006 há um decréscimo
devido aos investimentos efectuados para servir os novos clientes que com os antigos
não geram receitas suficientes para manter o aumento do fluxo de caixa.
Generalizando, excepto em relação ao primeiro ano, podemos dizer que quando o
cash-flow aumenta é devido ao aumento do número de clientes, e consequentemente
devido ao aumento das receitas geradas e também porque o investimento é nulo (a
infraestrutura da rede existente é suficiente para servir o número de clientes relativos a
esse ano). Quando o cash-flow decresce é devido aos investimentos efectuados (a
infraestrutura da rede existente não é suficiente para servir o número de clientes
relativos a esse ano), para servir os novos clientes que com os antigos não geram
receitas suficientes para manter o aumento do fluxo de caixa.
200
Cash-Balance - Santa Joana
800.000
600.000
400.000
€
200.000
0
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
-200.000
-400.000
-600.000
Ano
Cenário 1
Cenário 2
Figura 167 - Cash-Balance em Santa Joana.
Quanto ao cash balance pode ser visto que o seu valor torna-se positivo para o
cenário 1 e 2 no final do 6 ano a meados do 7 ano, respectivamente. O PayBack
Period é aproximadamente igual ao número de ano nos quais o cash balance é
negativo, ou seja, é de 7 anos para os dois cenários.
8.2.2.2.4
Análise de Sensibilidade
A execução de previsões da viabilidade de novas tecnologias de comunicações e
novas aplicações inclui um número considerável de pressupostos, em que grande
parte deles, não é justificável de forma inequívoca. Assim é necessário efectuar uma
análise de sensibilidade para ver como os resultados mais importantes do estudo
variam em função dos pressupostos chave do mesmo.
Na ferramenta do Tonic (Tonic Tool) podem ser executadas várias análises de
sensibilidade a vários parâmetros, ilustrando a flexibilidade da metodologia usada
neste estudo. Algumas das possíveis analises de sensibilidade são apresentadas nas
secções seguintes. Para se poder ter a percepção de como é que alguns dos
parâmetros mais importantes do estudo se alteram em função de alguns parâmetros
de entrada, estaremos atentos às secções seguintes.
201
Nas figuras seguintes é possível observar como é que um output económico (VAL ou
TIR) varia com alguns inputs. As figuras mostram cada valor de um output se o input
variar ±10%. O primeiro input é o que mais varia o output, pode ser visto que nem
todos os inputs são directamente proporcionais com um output económico.
8.2.2.2.4.1 Valor Actual Líquido
De seguida apresenta-se os gráficos da sensibilidade do VAL em relação a alguns
parâmetros de entrada:
10%
-10%
VAL: 195.170€ - Santa Joana
StartTariff
250.139
140.202
ConnectionTariff
191.154
194.289
OAMCostPerLine
199.187
196.052
Figura 168 - Sensibilidade do VAL em Santa Joana (Cenário 1).
202
-10%
10%
VAL: 121,828€ - Santa Joana
StartTariff_32k
83350
StartTariff_64k
160306
95443
148213
116505
ConnectionTariff
121208
OAMCostPerLine
127152
122449
Figura 169 - Sensibilidade do VAL em Santa Joana (Cenário 2).
Como pode ser visto nas figuras anteriores o parâmetro que tem maior influência na
variação do VAL é a StartTariff_32k em ambos os cenários, notando-se ainda que no
caso do cenário 2 a StartTariff_64k também tem relevância.
8.2.2.2.4.2 Taxa Interna de Rendibilidade
De seguida apresenta-se os gráficos da sensibilidade da TIR em relação a alguns
203
10%
-10%
TIR: 21,6% - Santa Joana
StartTariff
24,52%
18,63%
21,39%
ConnectionTariff
OAMCostPerLine
21,60%
21,91%
21,69%
Figura 170 - Sensibilidade do TIR em Santa Joana (Cenário 1).
-10%
10%
TIR: 15% - Santa Joana
StartTariff_32k
StartTariff_64k
ConnectionTariff
13,52%
16,55%
14,01%
16,08%
14,84%
OAMCostPerLine
15,03%
15,28%
15,08%
Figura 171 - Sensibilidade do TIR em Santa Joana (Cenário 2).
variação da TIR é a StartTariff_32k em ambos os cenários, notando-se ainda que no
204
8.2.2.2.5
Conclusão aos resultados em Santa Joana
As conclusões mais importantes que se retiram dos resultados na avaliação
económica deste projecto de investimento em Santa Joana, resumem-se da seguinte
forma:
8.2.2.2.5.1 Cenário 1
•
Investimentos iniciais na ordem de 256k€;
•
TIR de 21,6%;
•
VAL na ordem dos 195k€. A recuperação do investimento é a médio prazo: 6
anos;
•
A variação da StartTariff_32k afecta bastante os resultados económicos do
projecto, sendo que para uma diminuição de 10% do seu o valor o valor obtido
para a TIR é de 18,63% e com um aumento de 10% o valor obtido é de
24,52%. No que diz respeito ao VAL com uma variação de +10% e -10%
obtemos valores de 250k€ e de 140k€, respectivamente;
•
A ConectionTariff quase não tem influência nos valores da TIR e do VAL, a
variação que provoca nestes valores é muito pequena.
8.2.2.2.5.2 Cenário 2
•
•
TIR de 15,1%;
•
anos;
•
205
•
A variação da StartTariff_64k afecta de uma forma menos significativa do que
a StartTariff_32k, então temos que para uma variação de +10% e -10% no seu
valor a TIR é de 13,52% e 16,55%, respectivamente. Quanto ao VAL com uma
variação de +10% e -10% no valor da StartTariff_64k obtemos os valores de
83k€ e de 160k€, respectivamente.
•
8.2.2.2.5.3 Conclusão Final em Santa Joana
Verificamos que os melhores resultados são obtidos no cenário 1, em que a TIR é de
21,6% enquanto que no cenário 2 a TIR diminui para 15,1%. Quanto ao VAL o valor
também diminui de 195k€ do cenário 1 para 121k€ no cenário 2, no que diz respeito
ao período de recuperação do investimento há também um aumento de 1 ano do
cenário 1 para o 2.
8.2.2.3 São Salvador
8.2.2.3.1
Investimentos
Os investimentos realizados, em São Salvador nos dois cenários, ao longo do período
Investimentos - São Salvador
700.000
600.000
500.000
400.000
€
300.000
200.000
100.000
0
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Ano
Cenário 1
206
Cenário 2
2009
2010
2011
2012
Figura 172 - Investimentos totais por ano em S. Salvador.
Como se pode observar da figura anterior, os grandes investimentos são realizados no
ano inicial do projecto, visto que é no primeiro do ano do projecto que se instala toda a
infraestrutura da rede. Nos anos seguintes, podemos ver que em alguns não há
nenhum investimento efectuado, isto deve-se ao facto da infraestrutura instalada no
ano anterior ser suficiente para servir os novos clientes e os clientes antigos. Quanto
aos anos em que há investimento, são feitos devido ao número de clientes aumentar e
a infraestrutura existente ter de ser alargada.
O elemento da rede que mais influencia o investimento é o receptor de satélite, devido
ao seu preço ser bastante elevado, de notar que o investimento do cenário 2 é sempre
maior do que o do cenário 1, o que está relacionado com o aparecimento da classe de
serviço NarrowBand_64k, que é uma classe que necessita de maior largura de banda,
e consequentemente o número de receptores de satélite tende a aumentar,
aumentando assim o investimento.
8.2.2.3.2
Receitas
Para o cálculo das receitas é necessário entrar com o tamanho do mercado (neste
caso 9(nós)*564(clientes/nó)=5076 possíveis clientes) e multiplicar este valor pela taxa
anuais. A juntar a esta receita ainda se tem a tarifa de instalação paga por cada novo
cliente da rede.
Seguidamente apresenta-se o gráfico das receitas geradas ao longo do período de
duração do projecto:
207
Receitas - São Salvador
500.000
450.000
400.000
350.000
300.000
€ 250.000
200.000
150.000
100.000
50.000
0
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Ano
Cenário 1
Cenário 2
Figura 173 - Receitas por ano em S. Salvador.
Analisando o gráfico nota-se um aumento ao longo dos anos nos dois cenários, devido
ao surgimento de cada vez mais clientes. As receitas do cenário 2 são sempre
maiores, o que se deve à classe NarrowBand_64k, visto que a sua tarifa é mais
elevada.
8.2.2.3.3
208
Cash-Flow - S.Salvador
600.000
400.000
200.000
0
€
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
-200.000
-400.000
-600.000
-800.000
Ano
Cenário 1
Cenário 2
Figura 174 - Cash-Flow em S. Salvador.
em 2005 visto que o investimento nesse ano é nulo. Em 2006 há um decréscimo
devido aos investimentos efectuados para servir os novos clientes que com os antigos
não geram receitas suficientes para manter o aumento do fluxo de caixa.
209
Cash-Balance - São Salvador
1.500.000
1.000.000
€
500.000
0
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
-500.000
-1.000.000
Ano
Cenário 1
Cenário 2
Figura 175 - Cash-Balance em S. Salvador.
Quanto ao cash balance pode ser visto que o seu valor torna-se positivo para o
cenário 1 e 2 no 7º ano. O PayBack Period é igual ao número de ano nos quais o cash
balance é negativo, ou seja, é de 7 anos para os dois cenários.
8.2.2.3.4
De seguida apresenta-se os gráficos da sensibilidade do VAL em relação a alguns
210
10%
-10%
VAL: 418.912€ - S. Salvador
StartTariff
304.933
532.892
ConnectionTariff
410.625
417.092
OAMCostPerLine
427.201
420.734
Figura 176 - Sensibilidade do VAL em São Salvador (Cenário 1).
-10%
VAL: 389.142€ S. Salvador
10%
StartTariff_32k
309357
StartTariff_64k
ConnectionTariff
468928
443853
334432
400117
378167
OAMCostPerLine
387869
390416
Figura 177 - Sensibilidade do VAL em São Salvador (Cenário 2).
211
10%
-10%
TIR: 22,1% - S. Salvador
StartTariff
24,95%
19,06%
ConnectionTariff
21,81%
OAMCostPerLine
22,03%
22,33%
22,12%
Figura 178 - Sensibilidade da TIR em São Salvador (Cenário 1).
-10%
10%
TIR : 18,7% S. Salvador
StartTariff_32k
StartTariff_64k
17,09%
20,40%
17,63%
19,89%
18,52%
ConnectionTariff
OAMCostPerLine
18,74%
19,02%
18,80%
Figura 179 - Sensibilidade da TIR em São Salvador (Cenário 2).
212
8.2.2.3.5
Conclusão aos resultados em São Salvador
económica deste projecto de investimento em S. Salvador, resumem-se da seguinte
forma:
8.2.2.3.5.1 Cenário 1
•
•
TIR de 22,1%;
•
anos;
•
•
A ConectionTariff quase tem pouca influência nos valores da TIR e do VAL, a
8.2.2.3.5.2 Cenário 2
•
•
TIR de 18,7%;
•
anos;
•
213
•
valor a TIR é de 17,63% e 19,89%, respectivamente. Quanto ao VAL com uma
variação de +10% e -10% no valor da StartTariff_64k obtemos os valores de
334k€ e de 443k€, respectivamente.
•
A ConectionTariff quase tem pouca influência nos valores da TIR e do VAL, a
8.2.2.3.5.3 Conclusão Final em São Salvador
Verificamos que os melhores resultados são obtidos no cenário 1, em que a TIR é de
22,1% enquanto que no cenário 2 a TIR diminui para 18,8%. Quanto ao VAL o valor
também diminui de 418k€ do cenário 1 para 389k€ no cenário 2, no que diz respeito
ao período de recuperação do investimento há também um aumento de 1 ano do
cenário 1 para o 2.
8.2.2.4 Eirol
8.2.2.4.1
Investimentos
Investimentos - Eirol
140.000
120.000
100.000
80.000
€
60.000
40.000
20.000
0
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Ano
Cenário 1
214
Cenário 2
2009
2010
2011
2012
Figura 180 - Investimentos totais por ano em Eirol.
8.2.2.4.2
Receitas
Receitas - Eirol
25.000
20.000
15.000
€
10.000
5.000
0
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Ano
Cenário 1
Cenário 2
Figura 181 - Receitas por ano em Eirol.
8.2.2.4.3
215
Cash-Flow - Eirol
40.000
20.000
0
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
-20.000
€
-40.000
-60.000
-80.000
-100.000
-120.000
-140.000
Ano
Cenário 1
Cenário 2
Figura 182 - Cash-Flow em Eirol.
em 2005 para o cenário 1 visto que o investimento nesse ano é nulo. Neste ano para o
cenário 2 já não acontece o mesmo, porque o aumento do número de clientes e o
novo serviço NarroBand_64k faz com haja a necessidade de investir em mais
infraestruturas, logo o cash-flow fica de novo negativo.
216
Cash-Balance - Eirol
0
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
-20.000
-40.000
-60.000
€
-80.000
-100.000
-120.000
-140.000
-160.000
-180.000
-200.000
Ano
Cenário 1
Cenário 2
Figura 183 - Cash-Balance em Eirol.
Quanto ao cash balance pode ser visto que o seu valor nunca se torna positivo em
nenhum dos cenários. O PayBack Period é igual ao número de ano nos quais o cash
balance é negativo, o que acontece sempre em todo o tempo de duração do projecto,
logo não há PayBack Period.
8.2.2.4.4
Os investimentos realizados, em Santa Joana nos dois cenários, ao longo do período
217
10%
-10%
VAL: - 36726,8€ - Eirol
-41.779
StartTariff
ConnectionTariff
-31.675
-36.336
-37.118
OAMCostPerLine
-36.814
-36.640
Figura 184 - Sensibilidade do VAL em Eirol (Cenário 1).
-10%
10%
VAL: -130,340€ - Eirol
StartTariff_32k -133877
StartTariff_64k
ConnectionTariff
-126804
-132766
-127915
-130894
OAMCostPerLine
-130406
-129787
-130275
Figura 185 - Sensibilidade do VAL em Eirol (Cenário 2).
218
10%
-10%
TIR: -2% - Eirol
StartTariff -4,21%
-0,17%
ConnectionTariff
-2,25%
OAMCostPerLine
-2,16%
-2,00%
-2,09%
Figura 186 - Sensibilidade do TIR em Eirol (Cenário 1).
-10%
10%
TIR :-13,7% - Eirol
StartTariff_32k
StartTariff_64k
ConnectionTariff
OAMCostPerLine
-14,79%
-12,82%
-14,47%
-13,12%
-13,90%
-13,81%
-13,67%
-13,77%
Figura 187 - Sensibilidade do TIR em Eirol (Cenário 2).
219
8.2.2.4.5
Conclusão aos resultados em Eirol
económica deste projecto de investimento em Eirol, resumem-se da seguinte forma:
8.2.2.4.5.1 Cenário 1
•
•
TIR de -2,1%;
•
VAL na ordem dos -36k€. Não há recuperação do investimento;
•
para a TIR é de -4,21% e com um aumento de 10% o valor obtido é de -0,17%.
No que diz respeito ao VAL com uma variação de +10% e -10% obtemos
valores de -41k€ e de -31k€, respectivamente;
•
8.2.2.4.5.2 Cenário 2
•
•
TIR de -13,6%;
•
VAL na ordem dos -130k€. Não há recuperação do investimento;
•
para a TIR é de -14,79% e com um aumento de 10% o valor obtido é de 12,82%. No que diz respeito ao VAL com uma variação de +10% e -10%
obtemos valores de -133k€ e de -126k€, respectivamente;
220
•
valor a TIR é de -14,47% e -13,12%, respectivamente. Quanto ao VAL com
uma variação de +10% e -10% no valor da StartTariff_64k obtemos os valores
de -132k€ e de -128k€, respectivamente.
•
8.2.2.4.5.3 Conclusão Final em São Salvador
Verificamos que os resultados são obtidos tanto no cenário 1 como no cenário 2, são
péssimos para um investimento nesta área, logo com a obtenção destes resultados
conclui-se que um projecto nesta área é totalmente inviável.
8.2.3 Análise comparativa das três áreas
8.2.3.1 Investimentos e Receitas
Na figura seguinte encontram-se ilustrado os investimentos e receitas dos dois
cenários nas diferentes áreas em consideração:
Investimentos vs Receitas
São Salvador
30.000
Cenário 2
25.000
Cenário 1
K€
20.000
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
Santa Joana
15.000
Cenário 2
Cenário 1
10.000
Eirol
5.000
Cenário 1
Cenário 2
0
Inv
Rec
Inv
Rec
Inv
Rec
Inv
Rec
Inv
Rec
Inv
Rec
Figura 188 - Comparação dos investimentos e receitas dos dois cenários nas três áreas.
Como pode ser observado na figura anterior, a grande parte dos investimentos é feita
no ano inicial do projecto nas três áreas, sendo os maiores em S. Salvador, seguida
221
de Santa Joana e finalmente Eirol. Durante o tempo de vida do projecto o valor dos
investimentos aumenta, decresce ou é nulo conforme o aparecimento de novos
clientes e se a infraestrutura existente pode ou não suportar o aparecimento dos novos
clientes.
As receitas são menores no primeiro ano do projecto e durante o projecto elas vão
aumentando de ano para ano.
Podemos constatar que no caso de S. Salvador e Santa Joana os investimentos totais
são menores do que as receitas, o que não se verifica em Eirol, em os investimentos
totais são maiores do que as receitas. Logo, Eirol é uma região é que o negócio tornase inviável.
8.3 Conclusões
A conclusão da análise económica deste projecto de investimento, que pretendia
averiguar a viabilidade da oferta de serviços de internet em zonas menos favorecidas
e pouco competitivas, permitiu concluir que o maior investimento é feito no primeiro
ano, e deve-se à inexistência de infraestruturas. O equipamento que maior peso tem
sobre os investimentos é o receptor de satélite.
Quanto à análise comparativa entre as três áreas em estudo, pode-se concluir que
quanto maior for o número de residências mais o projecto se torna viável, porque só
com o aumento de clientes e o consequente aumento das receitas, é que se consegue
obter melhores resultados. Vimos que numa área, com as características do Eirol, em
que o número de residências é baixo, o projecto torna-se completamente inviável.
É de notar ainda, que houve uma queda nos resultados económicos acentuado
quando se introduziu a nova classe de serviço, a NarrowBand_64k, é que esta nova
classe de serviço requeria maiores recursos da rede, logo o dimensionamento tinha de
ser remodelado, necessitando-se assim de fazer mais investimentos em receptores de
satélite que são os equipamentos que mais limitam a rede em termos de largura de
banda (tem uma largura de banda de 2Mbps).
Antes de se avançar com uma solução deste tipo é preciso primeiro fazer um estudo
muito aprofundado sobre as características da áreas em consideração. Pensamos que
para além do número de habitações nas áreas, um factor que pode ser determinante
para análise de um projecto de investimento deste tipo, poderá ser a taxa de
222
penetração que se considera. A taxa de penetração é um parâmetro que é muito difícil
de prever, por isso deve-se olhar com particular atenção para este parâmetro.
223
CAPÍTULO III – HARMONICS E DWDM
1 HARMONICS, HYBRID ACCESS RECONFIGURABLE MULTIWAVELENGTH
OPTICAL
NETWORKS
FOR
IP-BASED
COMMUNICATION SYSTEMS
1.1 Introdução
Devido à constante procura de mais largura de banda, estão a ser desenvolvidas
novas tecnologias para acesso em banda larga. Nos últimos anos em muitos estudos
a solução mais avançada é Fibre-to-the-home (FTTH) mas, até agora, o preço da fibra
óptica tem impedido o fornecimento em larga escala. Duas grandes estratégias podem
ser distinguidas:
Figura 189 - Ligações ponto-a-ponto.[25]
Ligações Ponto-a-Ponto ao cliente mantém os custos baixos, especialmente quando
se utiliza equipamentos standard, como Gigabit Ethernet. Podem ser implementadas
ligações utilizando links síncronos mas, é necessário switches Ethernet para agregar a
carga da rede. Em redes de acesso de larga escala requer componentes activos no
terreno. O fornecimento de WDM aumenta, como é óbvio, o custo de componentes
ópticos.
Figura 190 - Meio partilhado. [25]
Um link de Meio Partilhado ao cliente como num Passive Optical Network (PON) do
tipo árvore-e-ramos requer componentes ópticos e electrónicos mais caros. A
224
vantagem é que a acumulação e distribuição é feita no próprio meio partilhado, de
maneira que não é preciso componentes activos no terreno. Os custos envolvidos com
o fornecimento de WDM são maiores, uma vez que todas as unidades da rede
partilham a mesma interface óptica.
Embora a Gigabit Ethernet estar a ganhar popularidade, ainda existe um grande
interesse em PONs. As maiores razões são:
•
Este tipo de rede de acesso é por natureza muito atractivo para serviços de
banda larga, que se acredita que serão as aplicações emergentes;
•
Uma rede passiva é muito mais fácil de instalar e tem menos overhead;
•
Desde o começo da investigação em (ATM) PONs a Qualidade de Serviço
(QoS) tem sido um dos grandes pontos de interesse.
Tem sido formulado um novo conceito de rede de acesso para estender os benefícios
de um único comprimento de onda PON para WDM PONs. O sistema HARMONICS
apresenta um WDM PON sem componentes activos no terreno, capaz de servir um
grande número de clientes (>1000) e suportando aplicações com altas ou baixas
exigências de QoS.
O HARMONICS é um projecto de investigação que começou em Maio de 2000 e
acaba em Abril de 2003 enquadrado no programa IST da Comunidade Europeia. Os
maiores objectivos do consórcio HARMONICS são a estimulação da convergência de
redes de acesso através dos seguintes objectivos:
•
Uma infraestrutura de distribuição baseada numa rede de fibra que seja
reconfigurável dinamicamente suportando diferentes redes de acesso no
último quilómetro;
•
Um protocolo orientado ao pacote MAC WDMA / TMDA oferecendo
capacity-on-demand;
•
Um protocolo de controlo de classes de QoS para serviços baseados em
IP;
•
Módulos de sistemas ópticos que suportem sistemas WDMA/TDMA;
•
Avaliação conceptual de funcionalidades chaves em laboratório;
225
•
Demonstração prática da viabilidade do sistema no terreno;
•
Avaliação de aspectos tecno-económicos do conceito de sistema e
alternativas;
•
Desenvolvimento de estratégias de evolução visando a convergência de
contribuições de redes de acesso híbrido para os processos de
normalização.
1.2 Arquitectura
Figura 191 - Arquitectura do sistema Harmonic. [25]
O sistema HARMONICS é uma rede baseada em IP composta por duas grandes
partes:
A rede do último quilómetro, liga o utilizador à rede. Vários cenários diferentes são
estudados, fibre-to-the-cabinet (FTTCab) e fibre-to-the-curb (FTTC), onde para o
acesso final são disponibilizadas várias tecnologias tais como o VDSL, UMTS e HFC.
Rede de distribuição óptica (Optical Feeder Network). O maior esforço do
HARMONICS está localizado nesta parte da rede. O WDM PON fornece a ligação
entre os milhares de utilizadores e o backbone. Alimenta tanto a rede do último
quilómetro ou, no cenário adicional fibre-to-the-home (FTTH), liga directamente o
utilizador à rede.
O Edge Router e o Leaf Routers efectuam as ligações para a rede de distribuição.
Operam na camada de rede e são controlados pelo administrador da rede.
226
1.3 Serviços
São consideradas, neste projecto, várias aplicações que têm diferentes requisitos de
QoS. Seguidamente, são listadas algumas com a indicação dos bitrates envolvidos:
Tabela 26 - Bit rates dos serviços no sistema Harmonics. [25]
1.4 Tecnologias de acesso do último quilómetro
Qualquer tecnologias para o último quilómetro que seja capaz de fornecer acesso de
banda larga com QoS pode ser utilizado sistema HARMONICS. No projecto duas
tecnologias são estudadas em pormenor:
xDSL. A Digital Subscriber Line está correntemente a fornecer acesso de banda larga.
Para os serviços em estudo o VDSL será um candidato adequado para FTTC.
HiperLAN/2 é uma tecnologia de acesso sem fios fixo que se adequa a aplicações
FTTH.
No projecto é estuda a integração destas tecnologias. Aqui o desafio é implementar IP
QoS mapping e fornecer recursos administrativos para QoS end-to-end.
227
1.5 Optical Feeder Network
Figura 192 - Esquema da Optical Feeder Network. [25]
A maior inovação do sistema HARMONICS é o WDM PON que proporciona
capacidades multi-Gigabit a um grande número de optical network units (ONUs) por
intermédio de uma rede realmente passiva. A arquitectura estuda neste projecto
refere-se até um milhar de ONUs. 16 ONUs partilham um canal de comprimento de
onda, enquanto que 8 canais são multiplexados numa fibra usando arrayed waveguide
gratings (AWGs) passivas. Um total de 8 fibras são ligados a um optical cross connect
(OXC) através de um anel de protecção.
O OXC realiza comutação de pacotes óptica rápida de pacotes para os receptores na
optical line termination (OLT). Ao fazer isto a rede é capaz de redireccionar a
capacidade para localizações diferentes dependendo da carga. Um novo protocolo
wavelength-and-time medium access control é designado para controlar o acesso às
ONUs por parte dos diferentes canais de comprimento de onda assim como actuando
no OXC.
228
1.6 Resource Management and Control
Figura 193 - Resource Management and Control. [25]
A arquitectura de gestão apresentada aqui irá ser desenvolvida para que a gestão dos
recursos da rede possam garantir QoS end-to-end. A instalação possibilita IP
Differentiated Services (DiffServ) no optical feeder network e na rede de acesso do
último quilómetro ambos DiffServ e possivelmente Integrated Services (IntServ).
As entidades Layer Network Co-ordinator (LNC) são adoptadas da arquitectura TINA.
Este Co-ordinator irá gerir as redes dos diferentes domínios ao nível dos diffServ e os
recursos da rede dependendo da tecnologia específica.
Os domínios LNCs comunicam através de service license agreements (SLAs)
enquanto que nos níveis mais baixos podem ser feitas reservas directamente pelas
aplicações ou através de mensagens RSVP pelos Leaf Routers. Um protocolo de
controlo CORBA irá ser desenvolvido para estabelecer comunicação entre os
diferentes elementos.
Para o OFN o Resource Manager (RM) traduz as reservas do LNC para a
configuração própria do MAC. Isto por sua vez controla realmente acesso em ambos
os domínios tempo e comprimento de onda.
229
1.7 WDMA/TDMA Medium Access Control
Figura 194 - WDMA/TDMA Medium Access Control. [25]
O HARMONICS MAC controla dois níveis:
PON.
Parecido com os tradicionais PONs (um-comprimento de onda) tem de
ser controlado o acesso doa ONUs ao canal de comprimento de onda
que estão ligados.
Switch.
Os canais que estiverem ligados a um determinado receptor OLT tem
de ser controlados.
Então, o Feeder Network comporta-se como um comutador óptico. Uma vez que as
ONUs tratam das filas de espera o OXC pode operar apenas ao nível da camada
óptica. As ONUs podem transmitir pacotes depois de terem recebido autorização para
tal. Devido ao atraso end-to-end envolvido são fornecidos ambos mecanismos de
alocação estática e dinâmica. Para serviços de alta qualidade as autorizações são
geradas com base nas reservas. As ONUs podem submeter pedidos dependendo das
exigências momentâneas para obter o melhor desempenho de tráfego. Esta estratégia
permite oferecer fortes garantias de serviço apesar da carga na rede e ao mesmo
tempo assegura utilização óptima dos recursos.
O número de filas de espera na rede pode ser elevado: na ordem dos milhares. Está a
ser desenvolvido um refinado programa de agenda para encaminhar os pacotes
dessas filas de espera em timeslots de 1,3sec.
230
1.8 Fast Optical Packet Switching
Figura 195 - Fast Optical Packet Switching. [25]
O agente MAC controla o balanceamento da carga entre os receptores LT e os
transmissores ONU. O OXC executa a comutação óptica rápida de pacotes. Os
pacotes ópticos têm cerca de 1,3sec
(100 bytes). Uma pequena banda de guarda é
utilizada para ter em conta a variação da latência e jitter ( uns poucos nanosegundos).
O alcance das ONUs compensa as variações de atraso entre os canais de
comprimento de onda devido à dispersão cromática.
1.9 Optical Cross Connect
Figura 196 - Optical Cross Connect. [25]
O cross-connect todo-óptico será construído por guias de onda ranhuradas e splitters
passivos para dissecar os canais individuais PON. Os Semiconductor Optical Amplifier
(SOA) gate arrays que executam comutação óptica e mais uma vez óptica passiva que
irá encaminhar os pacotes para o receptor adequado.
231
1.10 Optical Network Unit
Figura 197 - Optical Network Unit (ONU). [25]
Um dos problemas das redes de acesso WDM é o armazenamento e instalação de
componentes dependentes do comprimento de onda. No HARMONICS, é investigado
o uso de moduladores reflectivos. Do escritório central é enviada downstream luz
contínua e depois de modulada com o sinal de dados é reflectida pela ONU. Desta
maneira, a ONU mantêm independência do comprimento de onda e pode ser instalada
em qualquer lugar da rede. Uma alternativa é usar lasers capazes de sintonizar
embora até agora tenham a potência de saída limitada. Para operar adequadamente
em burst-mode o transmissor ONU têm de comutar completamente quando não são
enviados pacotes para evitar elevados níveis de ruído upstream.
1.11 Experiência piloto
Figura 198 - Esquema da experiência piloto. [25]
232
No final do projecto está planeado um teste real no terreno em Berlim. A T-Nova irá
facilitar este teste onde a rede de distribuição HARMONICS será ligada a tecnologias
Ethernet, LAN domésticas e acesso VDSL. Os utilizadores experimentais irão ter
acesso à Internet, serviços de vídeo em Berlim e serviços IP em Darmstadt que estão
ligados por uma rede WDM testada. O desempenho da rede será testada num
ambiente quase real através de serviços fornecidos e gestão da rede.
2 DWDM – DENSE WAVELENGHT DIVISION MULTIPLEXING
2.1 Objectivo
Este trabalho tem como objectivo apresentar a tecnologia da rede de transporte
DWDM – Dense Wavelength Division Multiplexing.
Trataremos os aspectos ligados às suas definições, princípio de funcionamento,
tecnologias, equipamentos, relevância, análise crítica, análise de problemas e
tendências futuras ou próximos passos.
Estaremos também a analisar, o estágio actual do desenvolvimento da tecnologia e as
diferentes características de redes, baseadas nas aplicações da tecnologia DWDM.
2.2 Introdução
Com a crescente procura para transmissão de dados baseados em serviços como email, vídeo de alta resolução, multimédia e voz sobre tecnologias como IP – Internet
Protocol, ATM – Modo de Transferência Assíncrono, SONET/SDH, sobre a camada
óptica, o DWDM é discutido como um componente crucial de redes ópticas.
Apesar de, actualmente, as transmissões de dados utilizarem os meios de transportes
sobre circuitos de voz, o que se verifica como tendência é que a voz seja transportada
sobre redes de dados.
Uma enorme capacidade de banda de passagem é exigida para prover os serviços
requeridos pelos consumidores. Se milhares de pessoas, simultaneamente, decidem
ver vídeos em Web Sites e novas aplicações de vídeo como Vídeo on demand, é
necessária uma taxa de Terabits em transmissão de rede. Com uma taxa de
transmissão
de
Tbps,
é
possível
transmitir
20
milhões
de
telefonemas
simultaneamente ou transmitir num segundo um texto contendo jornais diários de 300
anos.
233
A necessidade da implementação de sistemas que permitissem muitas comunicações
simultâneas começou a ser imperiosa já nas primeiras décadas do século XX. Por
volta de 1926, foram criados os sistemas telefónicos com portadora de onda, para
transmissão de dois ou quatro canais de voz.
Os equipamentos sofreram uma evolução rápida, levando a uma enorme ampliação na
quantidade de contactos telefónicos. O aumento da procura dos serviços de
telecomunicações trouxe um congestionamento e uma saturação dos sistemas que
utilizam as bandas tradicionais, incluindo as frequências de microondas. Isto motivou o
uso de valores cada vez mais elevados, onde as portadoras fossem capazes de
transportar um número bem maior de canais, através de sistemas de multiplexação
das mensagens. Nos últimos anos intensificaram-se as aplicações na faixa de ondas
milimétricas, acima de 30GHz. Tornou-se, então, quase natural que as pesquisas se
concentrassem na ideia de se utilizarem frequências de luz, ainda que não fossem na
faixa visível.
Foi através daí, da evolução da ciência através da óptica, que novas descobertas e
tecnologias foram sendo implementadas. Criaram-se os métodos de modulação da luz
e aperfeiçoaram-se as fibras ópticas para confinar a propagação de luz em regiões
que apresentassem pequenas degradações do sinal transmitido.
As fibras ópticas despertaram grande interesse para a modernização das
comunicações, por suplantarem os sistemas tradicionais nesses dois pontos e
apresentarem outras vantagens. Pode-se começar por garantir que, na situação
actual, a fibra óptica apresenta uma perda de potência por quilómetro, muito menor do
que os sistemas com cabos coaxiais, guias de ondas ou transmissão pelo espaço
livre. Isto significa uma quantidade menor de repetidores para cobertura total da
ligação.
Nas transmissões por fibras ópticas as portadoras possuem frequências na banda do
infravermelho, valores da ordem de centenas de Terahertz, facto que permite prever o
uso de elevadíssimas taxas de transmissão, de até milhares de megabits/segundo.
Esta propriedade implica um aumento significativo na quantidade de canais de voz a
serem transmitidos simultaneamente. Uma das limitações no número de canais fica
por conta do interface electrónico, necessário para fazer a modulação e retirar a
informação no ponto de chegada do sinal. A capacidade do sistema óptico pode ser
aumentada, ainda mais, utilizando a técnica de multiplexagem em comprimento de
onda (WDM). Por este processo, diferentes comprimentos de onda são transmitidos
234
pela mesma fibra óptica, cada um transportando muitos canais de voz como sinal de
modulação.
O aumento da capacidade de transmissão dos sistemas ópticos pode ser obtido
alternadamente por duas técnicas básicas: - uma seria aumentando a taxa de
transmissão pela multiplexação dos sinais (voz, dados, imagem) no domínio do tempo
com taxas cada vez maiores (2,5Gbits, 10Gbits, 40Gbits, etc), através da técnica de
Multiplexação por Divisão no Tempo (TDM – Time Division Multiplexing). O uso desta
técnica encontra duas limitações práticas: uma de ordem económica sendo muito
elevado o custo das partes de electrónica e ópto-electrónica (transmissores,
receptores, regeneradores) para operarem com taxas de transmissão acima de
2,5Gbits. A outra limitação é de ordem técnica, relacionada com a degradação do sinal
devido à dispersão e a efeitos não lineares. Esta limitação torna-se crítica com o
aumento das taxas de transmissão. A indústria de telecomunicações adoptou o
SONET (padrão americano) ou o padrão SDH (padrão internacional – europeu) para
esta tecnologia que é actualmente utilizada como padrão de transmissão sobre a fibra
óptica. Esta veio revolucionar o conceito da transmissão digital pela facilidade de
efectuar o Add-Drop dos circuitos, sem precisar multiplexar e desmultiplexar em todos
os níveis da hierarquia PDH a cada ponto de extracção e inserção de circuitos e
protecção de vias, como por exemplo a utilização de rede em anel, ou a criação de
alternativas para as rotas.
- outra técnica seria, multiplexando os sinais no domínio da frequência. É designada
por Wavelength Division Multiplexing. Tipicamente, os sistemas WDM actuais operam
com diversos sinais TDM de 2,5Gbits sendo cada um deles multiplexados por
portadoras espaçadas tipicamente por 2nm.
Esta última alternativa, que é característica de estudo deste trabalho, só foi realmente
considerada em termos práticos após o advento dos Amplificadores Ópticos (AFDE’s),
pois antes da disponibilização dos mesmos a necessidade de implementar um
regenerador electrónico para cada subsistema tornava esta técnica pouco atraente em
termos de custo.
A disponibilização de AFDE’s com características de ganho uniforme na faixa de
operação mudou radicalmente essa situação explicando a rápida implementação
destes sistemas. Uma grande vantagem do WDM é que embora a taxa total de
transmissão seja de N x 2,5Gbits (sendo N o número total de fontes de laser utilizadas
235
na multiplexação), a limitação imposta pela fibra devido à dispersão é calculada com
base na taxa de 2,5Gbits.
Assim, a premissa básica das redes de comunicações ópticas é que, como cada vez
mais utilizadores começam a usar as redes de dados, e como os padrões de uso
evoluem para incluir faixas de cada vez mais aplicações que utilizem muita largura de
banda como, aplicações multimédia, vídeo conferência, telemedicina, etc, existe uma
necessidade aguda de largura de banda na rede de transporte.
Figura 199 - Capacidade de Expansão e Gestão de Largura de Banda.
Outro facto importante a ser discutido é que além da tecnologia TDM, outra solução
que se poderia imaginar era a implantação de mais fibras ópticas. Mas este factor não
seria limitador se o custo de implantação das condutas, directamente enterradas ao
longo das estradas e/ou caminhos de ferro e a mão de obra não fosse tão
dispendioso, além de que novas fibras não permitiriam a oferta de novos serviços ou
utilizar a capacidade de administração de largura de banda de uma camada óptica
única.
A tecnologia DWDM veio resolver todos estes problemas acima citados, pois é capaz
de aumentar a capacidade da fibra óptica já embutida, diminuir a implementação de
electrónica no sistema que o tornava cada vez mais dispendioso e limitante, como
vimos anteriormente.
Somadas as evoluções e os desenvolvimentos da tecnologia VoIP com a procura cada
vez maior para o transporte de dados, muitos acreditam que o protocolo IP
directamente sobre o DWDM será o futuro das telecomunicações no mundo.
236
2.3 Sistema DWDM
2.3.1 Princípios Básicos
O WDM (Wavelength Division Multiplexing) é uma tecnologia onde os sinais que
transportam a informação, em diferentes comprimentos de onda óptico, são
combinados num multiplexador óptico e transportados através de um único par de
fibras,
com
o
objectivo
de
aumentar
a
capacidade
de
transmissão
e,
consequentemente, usar a largura de banda da fibra óptica de uma maneira mais
adequada. Os sistemas que utilizam esta tecnologia, em conjunto com amplificadores
ópticos, podem aumentar significativamente a capacidade de transmissão de um
percurso sem a necessidade de se aumentar o número de fibras.
Os sinais a serem transmitidos nos diferentes comprimentos de onda podem possuir
formatos e taxas de bit diferenciados, trazendo uma maior transparência aos sistemas
de transporte.
O WDM foi criado aproveitando algumas tecnologias que estavam a ser
desenvolvidas, principalmente no sector de transponders, estes actuam na dispersão
de banda, que é o grande obstáculo nas comunicações ópticas, com capacidade de
seleccionar correctamente o comprimento de onda do laser. Surgiu a ideia de colocar
mais canais na mesma fibra. No início, falava-se em sistemas de quatro canais.
Actualmente, existe o limite teórico de 256 canais de 10Gbps na mesma fibra, o que
equivale a 22,56 Tbps de largura de banda.
A grande vantagem associada ao WDM é a possibilidade de modular o aumento da
capacidade de transmissão de acordo com o mercado, com a necessidade de tráfego.
A principal razão para o uso destes sistemas é a economia gerada para os clientes.
Estes sistemas permitem alcançar uma melhor relação entre custos e bits
transmitidos, sob determinadas condições. Análises mostram que, para distâncias
abaixo de 50Km para ligação de transmissão, a solução de multi-fibra é menos
dispendiosa; mas para distâncias acima de 50 Km, o custo da solução WDM é melhor
que a solução de alta-velocidade-electrónica.
Os sistemas WDM possuem algumas características básicas, que devem ser
exploradas de acordo com a necessidade e situação:
•
Flexibilidade de capacidade: migrações de 622 Mbps para 2,5 Gbps e, a
seguir para 10 Gbps poderão ser feitas sem a necessidade de se trocar os
237
amplificadores e multiplexadores WDM. Assim os investimentos realizados
podem ser preservados;
•
Transparência dos sinais transmitidos: podem transmitir uma grande
variedade de sinais de uma maneira transparente. Por não haver envolvimento
de processos eléctricos, diferentes taxas de transmissão e sinais poderão ser
multiplexados e transmitidos para o outro lado do sistema sem que seja
necessária uma conversão ópto-eléctrica. A mesma fibra pode transportar sinais
PDH, SDH e ATM de uma maneira transparente;
•
Permite crescimento gradual de capacidade: um sistema WDM pode ser
planeado para 16 canais, mas permite iniciar a operação com um número menor
de canais. A introdução de mais canais pode ser feita simplesmente
adicionando novos equipamentos terminais;
•
Reutilização dos equipamentos terminais e da fibra: permite o crescimento
da capacidade mantendo os mesmos equipamentos terminais e a mesma fibra;
•
Atendimento da procura inesperada: frequentemente o tráfego aumenta de
uma maneira mais rápida do que o esperado e, neste caso, não há uma infraestrutura disponível para suportá-lo. Os sistemas WDM podem solucionar este
problema, economizando tempo na expansão da rede.
Algumas condições que favorecem a utilização de WDM:
•
Quando a rede apresenta longas distâncias e especialmente para redes pontoa-ponto e em cadeia;
•
Onde o aumento da capacidade requer a instalação de novos cabos e
especialmente se não há espaço para novos cabos na infra-estrutura existente;
•
Quando o aumento de capacidade deve ser alcançado em curtos períodos de
tempo.
Uma outra discussão comum é a comparação entre sistemas TDM e WDM de maneira
a se encontrar a melhor solução. Comparando um sistema STM-64 ou 4 vezes um
STM-16 com uma rede WDM (STM são hierarquias de velocidades do SDH, ou seja,
STM módulo de transporte síncrono; um STM-1 tem velocidade de transporte de
155,52 Mbps, um STM-64 significa 64 vezes STM-1). Através de alguns testes,
chegou-se às seguintes conclusões:
238
•
Para aplicações de pequena distância, onde regeneradores e amplificadores
não são utilizados, um sistema TDM é uma solução mais viável;
•
Para aplicações de longa distância, o sistema WDM torna-se mais barato, pois
o mesmo regenerador óptico é utilizado para um grupo de canais, reduzindo o
número de regeneradores e fibras utilizados;
•
Para aplicações entre 120 e 300 Km, a melhor solução varia de caso a caso em
função dos custos de implementação.
Como já foi visto, o WDM pode ser introduzido em sistemas já existentes de modo a
aumentar a capacidade de transmissão destes. Para isso, uma sequência de passos
deve ser seguida para assegurar uma perfeita integração:
•
Ter uma visão geral do tráfego que é transmitido pela rota, definindo se ele é
PDH, SDH ou ATM e suas respectivas taxas de bit. Deve-se avaliar também a
existência de tráfego analógico.
•
Ter uma visão da infra-estrutura existente, com a definição do cabo óptico
(atenuação e dispersão), comprimentos das ligações e pontos de regeneração;
•
Definir a capacidade final de transporte do sistema;
•
Fazer cálculos em softwars adequados, utilizando os dados armazenados;
•
Ter uma visão das interfaces ópticas disponíveis no equipamento terminal;
•
Definir os equipamentos. Com os dados armazenados anteriormente, será
possível definir a necessidade de uso de transponders, módulos de
compensação e o número de regeneradores;
•
Instalação e migração do tráfego para novos sistemas. A instalação causa uma
interrupção do tráfego, que terá um tempo indeterminado. É possível evitar a
interrupção de tráfego utilizando protecções SDH já existentes.
2.3.2 DWDM
DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing, ou seja, Multiplexação Densa por
Comprimento de Onda), processo de transmissão de diferentes comprimentos de onda
sobre uma fibra, é um revolucionário desenvolvimento do WDM. O desenvolvimento
239
de amplificadores ópticos que operam a 1550 nm, junto com a mais baixa perda
daquela janela, proporcionaram o desenvolvimento do sistema DWDM.
O DWDM é a chave tecnológica para integração das redes de dados, voz e imagem
de altíssima capacidade.
É baseado no uso de componentes chamados Optical Multiplexer (OM) e Optical
Demultiplexer (OD). A função do OM é combinar os diferentes comprimentos de onda
num único caminho e a do OD é separá-los.
Além de aumentar a capacidade disponível exponencialmente em fibra embutida, o
DWDM tem a vantagem de não precisar de equipamentos finais para ser
implementado. São colocados laser de DWDM, transponders, amplificadores,
multiplexers de add/drop e filtros entre engrenagem de transmissão existente e em
cima de arquitecturas de rede existentes. Um factor que torna o DWDM um sucesso é
que esta tecnologia obedece ao padrão de fibra G.652 (monomodo) que é utilizado na
maioria dos backbones de fibra óptica.
Embora DWDM, hoje, seja principalmente usado em ligações de ponto-a-ponto, o
equipamento utilizado para uso em arquitecturas de anel fez a sua primeira aparição
em 1998. Além disso, os sistemas DWDM podem receber o tráfego de muitos tipos
diferentes de equipamentos de transmissão, inclusive SONET e rede assíncrona.
O DWDM combina múltiplos sinais ópticos de forma que possam ser ampliados como
um grupo e possam ser transportados sobre uma única fibra, aumentando a sua
capacidade. Cada sinal transmitido pode estar numa taxa diferente (OC-3/12/24, etc) e
num formato diferente (SONET, SDH, ATM, dados, etc). Por exemplo, uma rede
DWDM com uma mistura de sinais de SONET que operam a 2,5 Gbps (OC-48) e 10
Gbps (OC-192), em cima de uma infra-estrutura de DWDM, podem alcançar
capacidades de mais de 40 Gbps. Um sistema com DWDM pode alcançar isto
facilmente enquanto mantém o mesmo grau de desempenho, confiabilidade, e
robustez do sistema, ou até mesmo ultrapassando isto utilizando o mesmo sistema de
transporte. Futuros terminais de DWDM terão até 80 comprimentos de onda de OC-48,
um total de 200 Gbps, ou até 40 comprimentos de onda de OC-192, um total de 400
Gbps, à qual capacidade é suficiente para transmitir 90.000 volumes de uma
enciclopédia num segundo.
A tecnologia que permite esta alta velocidade de transmissão de alto-volume, está no
amplificador óptico. Os amplificadores ópticos operam em banda específica do
240
espectro de frequência e são aperfeiçoados para operarem com a fibra existente o que
torna possível impulsionar sinais de ondas de luz e assim aumenta o seu alcance sem
antes convertê-los para forma eléctrica.
Figura 200 - Setup Experimental.
Foram feitas demonstrações de amplificadores de óptico-fibras de banda ultra-larga
que podem impulsionar sinais luz levando mais de 100 canais (ou comprimentos de
onda) de luz. Uma rede que usa tal amplificador poderia facilmente transmitir um
Terabit de informação.
Nesta banda, seria possível transmitir todos os canais de Televisão de todo o mundo
de uma vez ou aproximadamente meio milhão de filmes ao mesmo tempo.
Consideremos a seguinte analogia, imagine a fibra como sendo uma estrada de várias
pistas. Sistemas de TDM tradicionais utilizariam uma única pista desta estrada e
aumentado a capacidade desta pista. Em networking óptico, utilizando o DWDM é
análogo a ter acesso as novas pistas na estrada, aumentando o número de
comprimentos de onda na base de fibra embutida, ganhando acesso para uma quantia
incrível de capacidade de escoamento na fibra.
Um benefício adicional de networking óptico é que a estrada é cega ao tipo de tráfego
que nela viaja . Por conseguinte, os veículos na estrada podem levar pacotes de ATM,
SONET, SDH e IP.
241
Começando com DWDM, os provedores de serviços (ISP’s) podem estabelecer um
crescimento da infra-estrutura que lhes permita somar a corrente e a próxima geração
de sistemas TDM para expansão de capacidade virtualmente infinita.
O DWDM também dá aos provedores de serviços a flexibilidade para ampliar a
capacidade em qualquer proporção de suas redes, uma vantagem que nenhuma outra
tecnologia pode oferecer.
Portadores
podem
endereçar
problemas
de
áreas
específicas
que
estão
congestionadas por causa de altas procuras de capacidade. Isto é especialmente útil
onde múltiplos anéis se cruzam entre dois nós, resultando numa fibra sobrecarregada.
Provedores de serviços que procuram novos e criativos caminhos para gerar receitas,
enquanto satisfazem completamente as variadas necessidades dos seus clientes,
podem muito bem beneficiar de uma infra-estrutura DWDM.
Dividindo e mantendo comprimentos de ondas diferentes dedicados para clientes
diferentes, por exemplo, os provedores de serviço podem alugar um comprimento de
onda individual ao invés de colocar uma fibra inteira, para uma alta utilização, dos
seus clientes empresariais.
Comparando com aplicações baseadas em repetidor, uma infra-estrutura DWDM
também aumenta as distâncias entre os elementos da rede, um grande benefício para
provedores
de
serviços
interurbanos
que
reduzem
significativamente
seus
investimentos inicias de rede. O componente amplificador óptico de fibra do sistema
DWDM, permite ao provedor de serviço economizar custos ampliando sinais ópticos
sem os converter para sinais eléctricos. Além disso, o DWDM permite aos provedores
de serviços fazerem isto com grande alcance de comprimentos de onda de 1,55µm na
região. Por exemplo, com uma multiplexação do sistema DWDM de até 16
comprimentos de onda numa única fibra, os portadores podem diminuir o número de
amplificadores num factor de 16 em cada regenerador de sinal. Usando menos
regeneradores em redes interurbanas resultará em menos interrupções e melhor
eficiência.
2.3.3 Evolução do DWDM
Uma infra-estrutura DWDM é projectada para prover uma evolução de rede
significativa para provedores de serviços que pretendem atender as procuras de
capacidade sempre crescentes dos seus clientes. Para que uma infra-estrutura de
242
DWDM possa entregar a expansão necessária de capacidade, colocando uma
estrutura baseada nesta tecnologia é ponto de partida para atender tais requisitos.
Fazendo um incremento ao crescimento baseado em DWDM, é possível aos
provedores de serviços reduzir significativamente os seus custos iniciais, estendendo
a infra-estrutura de rede que os servirá no final das contas.
Alguns analistas da indústria tem chamado ao DWDM um ajuste perfeito para redes
que satisfazem as procuras para mais largura de banda. Um sistema DWDM deve ser
modular. Apesar do fato que um sistema de OC-48 que conecta com 8 ou 16 canais
por fibra poderia parecer agora como suficientes, tais medidas são necessárias para o
sistema ser eficiente desse momento até daqui a dois anos.
Como a tecnologia terminal OC-48 e as operações relacionadas apoiam sistemas que
correspondam hoje com sistemas DWDM, isso é possível para provedores de serviços
começarem a evoluir a capacidade dos sistema de TDM conectados às suas redes.
Sistemas OC-192 podem ser somados depois à infra-estrutura de DWDM estabelecida
para ampliar capacidade para 40 Gbps ou além.
À parte da enorme capacidade de ganho por networking óptico, a camada óptica provê
os únicos meios para portadores integrarem as diversas tecnologias das suas redes
existentes numa infra-estrutura física. Sistemas DWDM têm taxa-bit e formatos
independentes, e podem aceitar qualquer
combinação de taxas de interface (por
exemplo, síncrono, assíncrono, OC-3, -12, -48, ou –192) na mesma fibra ao mesmo
tempo. Se um portador opera ATM e redes SONET, o sinal do ATM não tem que ser
multiplexado até a taxa SONET para ser levado na rede DWDM. Como a camada
óptica leva sinais sem qualquer multiplexação adicional, os portadores podem
introduzir ATM ou IP rapidamente sem acréscimos na rede. Um benefício importante
de networking óptico é que habilita qualquer tipo de carga a ser transmitida na fibra.
Mas DWDM é justamente o primeiro passo a ser feito na cheia estrada óptica para
networking e a realização da camada óptica. O conceito de uma rede toda óptica
implica que o provedor de serviço terá acesso óptico para operar nos vários nós da
rede, como por exemplo na camada SONET para tráfego SONET. A Soma de
comprimento de onda óptico (OWAD) add aumenta a capacidade, onde comprimentos
de onda são somados ou diminuídos em uma fibra, sem requerer um término SONET.
Mas a última flexibilidade da administração de largura de banda virá com um crossconnect da capacidade na camada óptica. Combinado com OWAD e DWDM, o crossconnect óptico (OXC) oferecerá para os provedores de serviço a habilidade para criar
243
uma flexibilidade, de alta capacidade, e eficiente rede óptica com administração de
bandwidth óptica cheia. Estas tecnologias são a realidade de hoje. DWDM está sendo
utilizado na rede interurbana desde 1995, OWAD está disponível em produtos desde
1998, e o primeiro OXC estava em demonstrações em convenções da indústria em
1997.
2.3.4 Características do sistema DWDM
Para sistemas aceitáveis e óptimos, há certas características chaves. Estas
características deveriam estar em destaque para qualquer sistema DWDM:
Alcance do sistema DWDM sem regeneração eléctrica
Os equipamentos DWDM, comercialmente disponíveis, possibilitam um alcance sem a
regeneração eléctrica até 600 Km ou uma dispersão acumulada até 10.200 ps/nm
para fibras G652 (fibra standard). No entanto não devem ser usados em ligações com
grandes atenuações entre repetições com amplificadores ópticos, pois isto provocaria
a degradação dos sinais causados pelos efeitos não lineares. O espaçamento ideal
entre os OLA's (Optical Line Amplifier) é de 80 Km. Esta limitação é devida ao facto
dos amplificadores EDFA, em geral, apresentarem ligeira variação do ganho dentro da
faixa de operação (1530nm a 1565nm), já que: Ganho de amplificador (dB) = Potência
de saída(dBm) - Potência de Entrada(dBm) Neste sentido, para diferentes potências
de entrada o sistema apresentaria a variações no ganho do amplificadores, o que
consequentemente com a repetição desta característica ao longo da rota, resultaria na
perda de alguns comprimentos de onda por ruídos ou por falta de potência óptica.
Além deste factor vale ressaltar também a questão da limitação por dispersão
(cromática e polarização). Maiores comprimentos de onda de luz sofrem uma
dispersão maior em relação aos comprimentos de onda mais curtos, neste sentido é
necessário um maior controle para a compensação da dispersão ao longo da rota.
Figura 201 - Componente de uma ligação DWDM.
244
Os espaçamentos típicos para sistemas de 16 x STM-16 são feitos conforme o
diagrama abaixo:
Figura 202 - Diagramas dos espaçamentos típicos de sistemas de 16xSTM-16.
É possível que um ou outro fornecedor afirme ser possível disponibilizar os sistemas
com maiores espaçamentos sem regeneração eléctrica. Entretanto para o cálculo do
dimensionamento das ligações é necessário considerar o factor EOL ( End Of Life) do
sistema, que não deve exceder o BER 10 -12 , considerando sempre uma possível
degradação da fibra óptica.
Figura 203 - Espectro de Ganho do Erbium Doped Fiber Amplifier.
Quando da escolha do fornecedor devemos prestar atenção em relação a quantidade
de diferentes amplificadores com características próprias e os transponders para cada
tipo de aplicação. Estes factores podem alterar significativamente o custo do sistema,
não em termos dos equipamentos em operação, mas em relação aos sobressalentes
que devem ser adquiridos para garantir a continuidade do funcionamento. Portanto,
quanto menor a variedade, melhor.
Sistema de Gestão
A maioria dos sistemas comerciais dispõe de equipamentos para a monitorização da
qualidade do sinal óptico. O processo de monitorização utiliza um sinal óptico piloto
em 1510 nm (ITU-T) com uma modulação de 2 Mbits/s, que pode ser utilizado também
como canal de serviço. Entretanto, a garantia de qualidade em termo de BER ,
245
somente é possível de ser monitorado pelos equipamentos digitais que sobre ela
trafegam.
Sistemas de DWDM à 2,5 Gbps deveria usar toda a capacidade do
equipamento e de fibra instalados.
Sistemas de DWDM bem projectados oferecem componentes de confiabilidade,
disponibilidade e margem de sistema.
Um amplificador óptico tem dois elementos-chave: o amplificador e a fibra óptica
que é dopada com o elemento Erbium. Quando uma bomba de laser é usada para
energizar o érbium com luz a um comprimento de onda específico, o erbium age como
um ganho médio que amplia o sinal óptico a entrar. Se um conector é usado em lugar
de uma emenda, leves quantias de sujidade na superfície podem causar danos ao
conector.
Ajuste automático dos amplificadores ópticos quando são somados canais ou são
removidos, alcança óptimo desempenho do sistema. Isto é importante porque se há
poucos canais no sistema com alta potência, a degradação em desempenho por
modulação de fase pode acontecer. Por outro lado, pouca potência resulta um ganho
não suficiente do amplificador.
Na sequência de 1530 a 1565 ηm (comprimento de onda), executam igualmente
bem, amplificadores ópticos baseados em sílica com filtros e amplificadores ópticos
baseados em fluoreto. Porém, amplificadores ópticos baseados em fluoreto são
intrinsecamente mais caros para uso em campo. A confiabilidade a longo prazo de
fibras baseadas em fluoreto não tem, contudo, sido verificadas.
Nos sistemas DWDM, o planeamento do número de comprimentos de onda e taxa
de bit do sistema é crítico. Se os provedores de serviços colocarem as suas redes de
um modo específico e quererem melhorá-la, deverá acontecer o seguinte: precisará de
mais potência ou aumentar a relação adicional de sinal-ruído. Por exemplo, cada
provedor de tempo dobra o número de canais ou a taxa-bit, de 3 dB de margem
adicional de sinal-ruído é necessária.
Uma linguagem padrão de interfaces de interacção técnica são extensamente
disponíveis para sistemas DWDM. Interfaces devem ajustar prontamente às rotinas
típicas de manutenção de um provedor de serviço.
246
2.3.5 Filosofias de protecção
Devido ao alto tráfego transportado em sistemas WDM, uma grande atenção deve ser
dada à protecção deste tráfego. Duas filosofias são adoptadas, de acordo com o tipo
de tráfego transportado: tráfegos SDH e não-SDH.
Para tráfego SDH, a melhor opção é manter os esquemas de protecção SDH já
existentes. Como o sistema WDM é transparente aos sinais transportados, do ponto
de vista de um equipamento SDH, o sistema WDM simplesmente não existe. Como
uma consequência imediata, pode-se concluir que as redes SDH podem apresentar
qualquer topologia SDH existente, indiferente dos sinais que estão sendo transmitidos
através do WDM..
Em anel, os mux de SDH usam duas saídas óptica para fazer o quadro STM-N circular
numa única direcção (da direita para a esquerda ou vice-versa). A cada mux de SDH o
quadro é alterado, por meio de inserções e extracções de tributários (ADM – Add and
Drop Multiplexer). Em caso de falha na comunicação entre um mux e outro, o quadro
STM-N imediatamente começa a circular na direcção oposta, sem que o operador ou o
software de gerência precisem de intervir.
Para o tráfego não-SDH, ou melhor dizendo, para as tecnologias nos quais não estão
definidos esquemas de protecção nas camadas de ligação e física, a melhor
implementação é agir directamente na camada óptica. Neste caso, os sinais de saída
dos terminais ópticos são multiplexados e então enviados simultaneamente através
dos canais de operação e protecção. Assim, em caso de falha de uma das rotas, o
operador pode comutar o tráfego para a outra rota.
Figura 204 - Chaveamento do canal.
247
2.3.6 Fibras ópticas em sistemas DWDM
Sobre as fibras ópticas, apresentaremos resumidamente as suas características e
influências Elas são o meio pelo qual passam todas as informações transmitidas pelos
sistemas DWDM que estamos a apresentar, embora já comentássemos alguma teoria
sobre o assunto na Introdução.
As fibras ópticas modernas apresentam largura de faixa muito grande (multigigahertz
X quilómetros) com baixa atenuação e pequena dispersão dos pulsos emitidos. Por
estas propriedades os sistemas de fibra são os que apresentam o menor custo por
quilometro por canal instalado.
Fenómenos luminosos tem sido estudados há séculos, partindo de princípios e leis
estabelecidos por vários pesquisadores.
O espectro óptico inclui frequências entre 3x1011 Hz e 3x1016 Hz, correspondendo ao
extremo inferior da faixa de infravermelho e o limite superior da faixa de ultravioleta. O
interesse para comunicações ópticas são as frequências no infravermelho na faixa de
1,5x1014 Hz a 4x1014 Hz, aproximadamente.
Usualmente, em lugar das frequências ópticas expressam-se os correspondentes
comprimentos de onda.
Para comunicações ópticas o valor calculado de comprimento de onda varia entre 800
ηm e 1600ηm, aproximadamente no meio da faixa conhecida como infravermelho
próximo. Em vista destas equações a energia de um fóton, pode ser expressa em
termos do comprimento de onda.
A luz comum é constituída por diversas frequências próximas entre si, formando um
sinal composto pela sobreposição dos vários campos. O sinal composto constitui um
gruo de ondas que se desloca no meio, ondas essas, formadas pelas interferências
construtivas e destrutivas das frequências próximas que compõem um sinal de luz.
A velocidade de propagação deve ser considerada como a rapidez de deslocamento
do conjunto que representa toda a irradiação e não a velocidade de uma única
componente.
248
Desde 1974 até hoje a tecnologia de fabricação das fibras ópticas permitiu que se
obtivessem fibras para transmissão mutimodo com atenuações abaixo de 3 dB/Km em
comprimentos de onda em torno de 850 ηm (primeira janela de baixa atenuação),
perdas inferiores a 0,3 dB/Km para transmissões em 1,3 µm (segunda janela de baixa
atenuação) e perdas ainda menores, ao redor de 0,20 dB/Km em comprimentos de
onda por volta de 1,55 µm (terceira janela de baixa atenuação). Estes valores de
comprimentos de onda foram determinados como os mais convenientes para
comunicações. Os modelos de fibras óptica para transmissão num único modo de
propagação, os equipamentos, os componentes e dispositivos para aplicação nesses
comprimentos de onda constituíram o sistema de terceira geração.
Mesmo com os aperfeiçoamentos, que se seguiram desde essa época, a estrutura
básica da fibra continua a mesma.
Será importante, também no estudo de outras características de transmissão, como
em cálculo de dispersão, na determinação da quantidade de modos de propagação,
no cálculo das perdas de potência nas emendas de dois trechos de fibra., etc.
A energia na fibra óptica propaga-se como sendo campos superpostos chamados
modos de propagação. A maneira como a luz é lançada na fibra óptica influencia muito
na posterior distribuição da luz no seu interior. Este efeito é preponderantemente
sentido em fibras multi-modo, pois sabe-se que a potência óptica acoplada distribui-se
entre os modos excitados na fibra. No caso de fibras monomodo parte da luz é
acoplada através do modo fundamental e outra parte é radiada.
Para fibras multimodo, se todo o seu núcleo é iluminado, então todos os modos
guiados são excitados, inclusive alguns modos de baixa ordem. A intensidade de cada
modo varia ao longo da fibra pelo efeito da atenuação e do fenómeno de transferência
de energia entre os modos. A distribuição de energia no final da fibra depende
fundamentalmente das condições de injecção de luz no início.
249
Nas fibras monomodo, a iluminação de toda a secção de entrada, excita modos na
casca. Estes modos indesejados são eliminados após centímetros de penetração na
fibra, quando a casca é recoberta com um material de índice de refracção maior que o
seu.
Os modos guiados são os que resultam em interferências construtivas no núcleo,
computadas as diferenças de fase causadas pela reflexão e pelo percurso da onda.
Dependendo do ângulo de incidência, a interferência construtiva ocorre na casca,
representando modos de casca ou modos de irradiação, que não serão úteis para a
transmissão de mensagens pela fibra óptica.
Desta análise deduz-se que existe uma quantidade finita de modos possíveis e úteis
na transmissão por fibra óptica.
A quantidade de modos guiados e as distribuições do campo óptico dependem das
condições de lançamento da luz na face da fibra e das suas características
geométricas e ópticas.
Ainda nas características de transmissão em fibras ópticas existem alguns factores
que influenciam fortemente no desempenho das fibras como meio de transmissão,
como o DWDM.
Deve-se levar em conta estes factores no projecto de comunicações ópticas, pois eles
certamente influenciarão no desempenho do modelo adoptado. Dentro destes factores
citaremos alguns, como:
Atenuação – Impacto na distância máxima de transmissão. Entre as causas mais
importantes citam-se a absorção pelo material, a radiação devido a curvaturas, o
espalhamento pelo material (linear e não linear), as perdas por modos vazantes
e por microcurvaturas, as atenuações em emendas e conectores, as perdas por
acoplamento no início e no final da fibra. Os parâmetros que influenciam na
atenuação global da fibra óptica relacionam-se com a qualidade de sua
fabricação, com o comprimento de onda da luz guiada (estrutura do guia
dieléctrico), grau de pureza do material utilizado. Muitas dessas causas estão
com valores bem reduzidos actualmente, graças ao extraordinário avanço nos
processos de fabricação, aos novos equipamentos para emendas e modernos
recursos para a montagem e instalação dos cabos ópticos.
250
Ainda dentro de atenuação, as perdas por absorção pelo material que se relaciona
com a composição e processo de fabricação da fibra, podemos dividir em duas:
- Absorção intrínseca – causada pela interacção da luz com um ou mais
componentes do material.
- Absorção extrínseca – causada pela interacção da luz com as impurezas de vidro.
Nas perdas por espalhamento, ainda podemos considerar alguns mecanismos que
contribuem para as perdas de transmissão nas fibras:
- Espalhamento Linear - causados pela transferência linear de potência de um modo
guiado para outros modos vazados ou radiados. Entre eles, estão:
Rayleigh - é um dos mais importantes e originado por defeitos sub-microscópicos
na composição e na densidade do material que podem surgir durante o processo de
fabricação da fibra ou em função de irregularidades próprias na estrutura molecular do
vidro.
Mie – pode ser observado quando as irregularidades da fibra têm dimensões
comparáveis ao comprimento de onda da luz.
- Espalhamento Não-linear - causados pela transferência de potência de luz de um
modo guiado para si mesmo, ou para outros modos em um comprimento de onda
diferente. Entre eles, estão:
Raman – são os efeitos originados por elevados campos eléctricos da luz
transmitida no núcleo. Neste caso porém, a transferência de potência ocorre
principalmente na direcção de propagação.
Brillouin – também originado por elevados campos eléctricos da luz transmitida no
núcleo. Neste caso porém, ocorre uma modulação da luz causado pela vibração das
moléculas do meio
Dispersão – é associada ao facto de que os modos de propagação são
transmitidos através da fibra óptica com velocidades diferentes. Causa interferência
inter-simbólica, aumenta taxa de erros de bits e implica na redução da taxa de
transmissão. Influência em sistemas de transmissão como DWDM. Existem três
mecanismos básicos de dispersão em fibras ópticas:
-
Dispersão modal ou intramodal (cromática);
251
-
Dispersão material;
-
Dispersão de guia de onda.
Largura de banda
PMD – Polarization Mode Dispersion – presente em fibras DS e em sistemas
operando na região próxima a de zero-dispersão, onde a contribuição do termo de
segundo ordem (dispersão cromática) diminui e a de primeira ordem (atraso de grupo)
aumenta. Devido à birefringência da fibra surgem diferentes modos de propagação. A
interacção entre estes modos provoca o atraso de grupo diferencial, fazendo com que
o sinal se propague a diferentes velocidades, dispersando-se. O processo de gestão e
variações nas condições ambientais também contribuem. O principal efeito causado é
a interferência intersimbólica.
PDL – Perda dependente da polarização, presente em componentes ópticos
passivos dicróicos.
PHB – Resultante de uma saturação quando um sinal saturado é polarizado numa
fibra de érbio. São ruídos gerados numa cadeia de amplificadores .
Four-Wave Mixing (FWM) – Aqui merece uma atenção especial pois este fator
limita o uso de certos tipos de fibras. FWM - Presente em sistemas monocanais, em
sistemas multimodos (entre o modo principal e os modos laterais e principalmente, em
sistemas WDM (entre canais). Causado pela interação de multifótons, devido a não
linearidade do índice de refração, duas ou mais portadoras se combinam, gerando
novas raias laterais. Causa interferência nos canais vizinhos em sistemas WDM, bem
como degradação da potência óptica. Limita o número de freqüências que podem ser
usadas pelo sistema.
Por isso, deve se tomar cuidado no projecto de ligações ópticos que utilizarão
sistemas de transmissão DWDM, pois com a utilização de fibras DS (Dispersion
Shifted) agravam o efeito, uma vez que com dispersão nula, os sinais interferentes se
propagam na mesma velocidade/fase que os sinais principais. Enquanto que, com a
dispersão, a potência dos sinais interferentes tende a reduzir.
No entanto, a utilização de fibras NZD (non-zero dispersion) reduz a geração das
bandas laterais. Ela foi criada para resolver os problemas de dispersão. É uma fibra
com dispersão baixa suficiente para atingir grandes distâncias sem altos valores de
252
dispersão e altamente suficiente para evitar o aumento do fenômeno de FWM. É um
pouco mais cara que a fibra standard e sua utilização deve ser bem definida.
Na escolha do tipo de fibra óptica, para operação em sistemas WDM, devem ser
levados em conta estes fatores comentados anteriormente, pois são fundamentais
para um bom desempenho do sistema. Características estas comentadas como:
atenuação, dispersão e efeitos não lineares devem ser analisados antes da instalação
das fibras do sistema.
Cada tipo de fibra apresenta algum comportamento para operação em WDM que irá
resultar em restrições para este tipo de operação. Estas restrições terão impacto direto
na performance do sistema, limitando sua capacidade de transmissão ou diminuindo o
alcance dos ligações.
2.3.7 Tendências Futuras
Com o crescimento explosivo de procura de serviços como voz, dados, vídeo, etc. há
hoje e haverá sempre uma mudança profunda nas implicações de arquitecturas de
redes de transportes. Novas arquicteturas de rede tem sido consideradas, para que
não se corra o risco de criar gargalos e perder procura do consumidor num mercado
altamente competitivo. Reconhecem-se as mudanças no mercado, e enquanto ainda
existam alguns debates técnicos sobre a tecnologia de comutação a ser utilizada, há
um consenso claro que é a transição para uma arquitetura centrada em dados. O
tráfego de dados ultrapassará o de voz e não será mais um serviço de valor agregado,
ao contrário, no modelo emergente de redes voltadas para dados, o tráfego de voz
comutado por circuito tornar-se-á um serviço transportado por uma infra-estrutura de
células/pacotes.
A velocidade dos dispositivos de transmissão entre comutadores afecta directamente a
performance destas redes, sendo o porquê de muitos comutadores IP e ATM que têm,
ou terão interfaces OC-48c/STM-16.
Alem disto, comutadores ATM e IP podem ligar-se diretamente à rede óptica provida
por DWDM, que, em troca, pode levar a grandes economias.
No princípio com o surgimento da tecnologia DWDM, a avaliação para a utilização
destas tecnologias estava voltada a ser compararada com os custos dos lançamentos
de novas fibras ópticas aéreas, nos dutos e directamente enterrados nas rodovias e
ferrovias. Porém, com a possibilidade de criar o seu próprio sistema de protecção e
253
gestão mudou radicalmente o conceito de rede de transporte que era dominante da
rede SDH. Com o recente desenvolvimento de soluções OMSP e Add Drop ópticos,
possibilitaram a criação de redes ópticas autônomas com proteção dos meios de
transporte, capacitando as redes ópticas para transportar o protocolo IP ou ATM
diretamente sobre elas, não necessitando das proteções que os sistemas SDH
oferecem como vantagem.
O DWDM resolve o gargalo de largura de banda trazido pelo crescimento do tráfego
de dados e é uma tecnologia chave para operadoras de longa distância.
Vejamos a evolução e a tendência da tecnologia fotônica:
1983 – Desenvolvimento de fonte de emissor e detector de laser.
1993 – Criação de amplificadores ópticos baseada em EDFA.
1996 – Fabricação de DWDM.
1998 – Surgimento da solução Optical Add Drop.
2000 – Optical Cross Connect.
2001 – Reutilização das freqüências de luz.
2002 – Switching.
Somadas as evoluções e os desenvolvimentos da tecnologia VoIP com a procura cada
vez maior para o transporte de dados, muitos acreditam que o protocolo IP (com uma
nova versão) diretamente sobre DWDM será o futuro das telecomunicações no
mundo.
Verificaremos quais seriam as arquitecturas das redes baseadas em DWDM:
Configuração ponto a ponto
Esta configuração poderá ser utilizada para aumentar a capacidade das fibras em
determinados trechos, quando houver limitação da quantidades.
Nesta configuração a protecção fica dependente do sistema SDH, não havendo a
inserção de IP directamente nos sistemas de DWDM.
Este tipo de configuração deverá ser utilizada imediatamente pela maior parte das
operadoras de telecomunicações de longa distância.
254
Figura 205 - Configuração ponto-a-ponto.
Configuração em anel
Possui capacidade própria para realizar a protecção das vias de transporte, com a
utilização de OADM (Optical Add Drop Multiplexer), possibilitando inclusivé o tráfego
de IP directamente sobre o sistema.
Existe a tendência de se utilizar largamente esta configuração onde a proteção
utilizada é equivalente a do sistema SDH com SNCP. A recepção dos sinais ópticos
principal e de proteção ficam disponíveis. Com a queda do sinal principal o tráfego é
automaticamente activado para a via de protecção. O tempo de comutação é menor
que 30 ms, portanto possibilitando um desempenho melhor que o sistema SDH.
Figura 206 - Configuração em anel.
Para a escolha do tipo de configuração em anel, deve-se considerar a facilidade de
planeamento, reconfiguração e principalmente da topologia do tráfego a transportar. A
eficiência na reutilização de frequência depende também do mesmo factor.
255
Claro que com a implementação na reutilização de freqüência a complexidade da rede
aumenta. Entretanto, devemos considerar esta possibilidade para as futuras
aplicações, pois o DWDM com esta capacidade realmente deverá substituir
integralmente o sistema SDH.
As actuais arquitecturas de rede utilizam SONET/SDH como sistema de transporte,
algumas vezes em colaboração com DWDM. Uma maior preocupação relacionada
com equipamentos SONET/SDH nas redes de hoje, é que estas redes foram
projectadas para gerir tráfego na unidade básica de chamadas telefônicas, 64 Kbps,
que se tem tornado uma unidade quase infinitesimal, quando padrões futuros de
tráfego são considerados.
Equipamento para redes de dados, tais como ATM, comutadores IP e roteadores,
podem manusear tráfego de dados mais eficientemente do que comutadores de voz
para telefonia. E com o crescimento de tráfego de dados, as redes de transporte vão
crescentemente apoiar-se em comutadores de dados para gerir largura de banda e
agregar tráfego, enquanto provêem conexões de baixo custo e confiáveis, entre os
comutadores.
Os comutadores também irão realizar toda a multiplexação necessária para a
transmissão, eliminando com isso a necessidade de níveis adicionais de multiplexação
SONET.
Como já foi dito, o futuro do tráfego será dominado por dados que, directamente sobre
o DWDM, eliminarão uma série de equipamentos na rede de alta capacidade.
Multiplexadores SONET não serão mais necessários pois não será mais necessária a
multiplexação no tempo.
O último estágio de agregação de dados é feito por comutadores de células e pacotes,
e a largura de banda de fibras ópticas é então mais utilizada eficientemente
256
combinando-se um grande número de comprimento de ondas e cada uma carregando
um canal de dados de alta velocidade.
Os equipamentos de redes DWDM proverão uma nova gama de elementos de rede,
incluindo terminais DWDM, multiplexadores add/drop DWDM e comutadores crossconnect-ópticos.
Claro que tudo isso levará algum tempo para ocorrer, pois a grande maioria dos
equipamentos de dados hoje, são backbones de interfaces a baixa velocidade, e o que
se leva em consideração é a demanda de serviços com os custos de implantação.
O DWDM vai preencher uma necessidade de backbone de dados logo, e então evoluir
em direção às pontas das redes.
Figura 207 - Sistema DWDM Típico
2.4 Conclusão
Procuramos neste trabalho, abranger analisar e explorar os aspectos dos sistemas
DWDM, os princípios e características, a sua evolução, bem como, o meio pelo qual
as informações transmitidas por ele passam.
Pesquisas
e
desenvolvimento
em
redes
de
WDM
ópticas
amadureceram
consideravelmente durante os últimos anos, e parecem ter assumido uma forte
expansão repentinamente. Certamente a próxima geração da Internet empregará
backbones ópticos.
257
O DWDM representa um excelente passo em direção à integração das redes actuais,
devido à possibilidade de transportar diferentes tecnologias, e ao mesmo tempo, dá a
possibilidade de transportar mais tráfego sobre uma fibra, do que foi feito antes.
Um sistema DWDM aberto é ótimo em fornecer uma solução flexível, considerando o
facto de que os provedores de serviço de Internet e as operadoras de
telecomunicações no mundo terem vários tipos de equipamentos e fornecedores.
A introdução de um sistema DWDM deve ser suave, resolvendo os problemas, de fácil
manuseio, permitindo modularidade, que hoje é obrigatório ter, pois a velocidade em
que as transformações no mundo são absorvidas, requer capacidade imediata de
transação.
As operadoras estão diante de um futuro totalmente imprevisível, um rápido
crescimento na procura de capacidade e rápida diminuição dos prazos para alocar
estas novas capacidades, serão requeridas.
Estamos caminhando para uma sociedade dos Terabytes de informação. As pessoas
necessitarão de comunicação em qualquer lugar do planeta em tempo real. Telefones
móveis estão se tornando cada vez menores e os serviços exigidos demandam maior
largura de banda. Novos padrões para comunicações móveis exigirão largura de
banda para tráfego on line de alta capacidade de dados. Conexões de alta velocidade,
fornecerão acesso a comunicação de dados nas grandes corporações, instituições de
ensino e residências. Ainda assim a necessidade por maiores capacidades de tráfego
continuará. Os custos de equipamentos e novas tecnologias são ainda bastante
significantes, mas tendência num futuro breve é a queda destes valores, o que tornará
possível a implementação de novas tecnologias bastante acessíveis. Neste contexto o
FTTH (Fiber to the Home) será uma realidade. As fibras ópticas chegarão até as
residências, que tornarão as comunicações mais ágeis, exigindo banda, velocidade,
switching e modularidade capaz de atender toda esta demanda explosiva.
A tecnologia DWDM tornará possível a Super Via de Informação, e em termos simples,
representará um grande passo para aumentar a capacidade de responder à rápida
explosão na demanda causada pela Internet. A longo prazo, ela fornecerá um meio
para a integração das redes, fornecendo um aumento de capacidade, sem um
aumento explosivo de custo, o que é impossível de se obter hoje em dia.
258
Num futuro breve a sociedade será capaz de obter serviços de alta capacidade, que
suportarão qualquer tipo de serviço exigido em um único meio, como Internet em alta
velocidade, videoconferência, acesso banda larga (incluindo wireless) e multimédia.
259
CAPÍTULO IV – SERVIÇO UNIVERSAL
OS SERVIÇOS DE INTERESSE GERAL EM PORTUGAL[26]
Parte I
OS PRINCÍPIOS DO SERVIÇO UNIVERSAL
CAPÍTULO I
O CONCEITO DE SERVIÇOS DE INTERESSE GERAL E CONCEITOS
AFINS
1 NOÇÃO DE SERVIÇOS DE INTERESSE GERAL
O conceito de serviços de interesse geral é largamente utilizado pelas instituições
comunitárias. Por seu turno, na legislação portuguesa, o conceito não tem sido
utilizado.
A ausência de
qualquer
referência a este conceito13,
explica-se
essencialmente pelo facto de apenas recentemente estes serviços terem deixado de
estar exclusivamente integrados no sector público e, consequentemente, serem
conhecidos como serviços públicos14.
A Comissão Europeia, na sua comunicação COM 96/44315, estipula o princípio de que
devem ser os Estados Membros a definir quais são os serviços de interesse geral.
Apesar disso e como já referimos, em Portugal, não existe nenhuma identificação
desses serviços. Mais recentemente, a Comissão emitiu uma nova comunicação sobre
13
O mesmo não se diga dos serviços de interesse económico geral, conceito que, como
veremos, é menos abrangente. V. p. ex. art. 86º, n.º 1, C.R.P.
14
A preferência pelo termo “serviço de interesse geral” em vez de “serviço público” será
explicitada posteriormente. Infra I, 2, 2.1.
15
Publicada no Jornal Oficial das Comunidades Europeias n.º C 281 de 26 de Setembro de
1996. V. igualmente o plano de acção da Comissão Europeia para a política dos Consumidores
1999-2001 in http://europa.eu.int/comm/dgs/health-consumer/library/legislation/ap/ap01_pt.pdf.
260
estes serviços onde se retoma a problemática à luz dos mais recentes
desenvolvimentos16.
Por seu turno, o Parlamento Europeu, numa Resolução17 sobre a referida
Comunicação da Comissão, considera os serviços de interesse geral “actividades (...)
consideradas vitais para os cidadãos e a sociedade como um todo (...)”, solicitando à
Comissão o estabelecimento de uma definição do tipo e alcance dos serviços de
interesse geral bem como dos princípios que lhes estão subjacentes.
Do ponto de vista substancial, um serviço de interesse geral é, como o nome indica,
uma actividade (comercial ou não) cuja generalidade dos cidadãos utiliza traduzindose, para eles, numa verdadeira necessidade para uma completa vivência social.
Assim, serviço de interesse geral será aquele que satisfaça necessidades básicas da
generalidade dos cidadãos quer elas sejam económicas, sociais ou culturais e cuja
existência seja essencial à vida, à saúde ou à participação social dos cidadãos.
A qualificação de um serviço como de interesse geral será sempre atribuída em função
de um determinado nível de desenvolvimento da sociedade, isto é, o conceito irá
evoluindo e tornando-se mais abrangente de acordo com o que, em determinada
sociedade, se considerem necessidades básicas ou essenciais à vida, à saúde ou à
participação social.
Em consequência do que foi dito resulta que a definição de serviço de interesse geral
deverá ser revista à luz das inovações técnicas e tecnológicas, bem como da evolução
das necessidades sociais das populações.
A definição que apresentamos apresenta-se extremamente vasta, pois não é fácil
estabelecer uma fronteira entre os serviços que são essenciais e os que o não são,
em especial no que diz respeito à participação social.
Assim sendo, considera-se útil uma enunciação prévia dos serviços que se
consideram de interesse geral.
1.1 Serviços de interesse geral – enunciação.
Os serviços de interesse geral são os seguintes:
16
COM/2000/0580. V. http://europa.eu.int/comm/consumers/policy/developments/serv-genint/serv-genint05-en.pdf.
17
http://www.europarl.eu.int
261
a) O fornecimento de energia eléctrica
b) As telecomunicações
c) Os serviços postais
d) Os serviços de rádio e de televisão
e) O fornecimento de água
f) O fornecimento de gás
g) Os transportes colectivos
h) Os serviços de saúde
i) A segurança social
j) A educação
k) A cultura
l) Os serviços de interesse geral relacionados com a autoridade pública
1.2 A importância dos serviços de interesse geral.
Como foi visto, os serviços de interesse geral são essenciais à vida, à saúde e à
participação social, dos cidadãos pelo que revestem uma importância extrema no
tecido social. Os consumidores gastam neles uma fatia muito significativa do seu
orçamento, fatia essa que tem vindo a crescer nos últimos anos.
Para além disso, os consumidores, sobretudo na Europa, encaram os serviços de
interesse geral como verdadeiros “direitos sociais, que dão um importante contributo à
coesão económica e social”1819.
18
Comunicação COM 96/443 da Comissão Europeia.
19
Ver a este respeito os resultados da sondagem sobre os serviços de interesse geral na
Comunidade
Europeia,
do
Eurobarómetro
n.º
53
de
Setembro
de
http://europa.eu.int/comm/dgs/healthconsumers/library/surveys/facts-euro53-en.pdf.
262
2000,
in
É desta percepção social que surge a necessidade de sujeitar os serviços de interesse
geral a obrigações específicas que visem garantir o acesso de todos os cidadãos
esses serviços e de vincular os estados à garantia da sua existência.
1.3 O consumidor, o utente e o cidadão no âmbito dos
serviços de interesse geral.
No âmbito dos serviços de interesse geral é necessário ter sempre em consideração
uma perspectiva tripartida dos destinatários finais desses serviços.
As pessoas que utilizam os serviços de interesse geral são consumidores, isto é, são
sujeitos a quem são fornecidos bens ou prestados serviços, para uso não profissional,
por parte de um profissional20 (cfr. art. 2º, n.º 1, da Lei n.º 24/96, de 31 de Julho, Lei de
Defesa do Consumidor – LDC). Enquanto consumidores, no sentido técnico-jurídico do
termo, esses sujeitos são titulares de direitos fundamentais de natureza análoga aos
direitos, liberdades e garantias – enunciados no art. 60º da Constituição da República
Portuguesa (CRP) – beneficiando de uma tutela acrescida na ordem jurídica. Mas, no
que toca aos serviços de interesse geral, dada a sua essencialidade, é igualmente
necessário ter em conta os profissionais que a eles recorrem.
Justifica-se, assim, que o regime de protecção dos consumidores, no âmbito destes
serviços, seja alargado a todos os utentes. O conceito de utente é pois mais
abrangente que o de consumidor. No entanto, o utente dos serviços de interesse geral
não pode ser perspectivado apenas em termos económicos, isto é, como um mero
cliente.
A essencialidade dos serviços de interesse geral à participação social plena implica
que estes são um importante factor na consagração de uma nova dimensão de
cidadania, e os seus utilizadores, mais do que meros consumidores, são cidadãos,
titulares de direitos fundamentais.
20
Incluindo os bens e serviços prestados pelas entidades públicas (art. 2º, n.º 2 LDC).
263
Somos, por isso, de opinião que os serviços de interesse geral, mesmo os de natureza
económica, são fonte de verdadeiros direitos de cidadania, estruturantes de uma
sociedade moderna21.
Negar o acesso de consumidores a estes serviços não é apenas não responder às
suas necessidades económicas mas, sobretudo, atentar contra a sua dignidade e os
seus direitos enquanto cidadãos22.
Pelo exposto, ao longo deste estudo, utilizaremos os conceitos de consumidor, utente
e cidadão dentro da perspectiva indicada.
2 CONCEITOS AFINS
2.1 Serviço público.
Na doutrina portuguesa o conceito de serviço público é bastante controverso23.
Partindo do conceito proposto por PEDRO GONÇALVES, poderemos afirmar que
serviço público é uma “tarefa administrativa de prestação”, isto é, o serviço público é
“uma actividade de que a administração é titular e por cujo exercício é responsável
(responsabilidade de execução)”24.
Da noção acima vertida resulta que o conceito de serviço público não coincide com o
de serviço de interesse geral. De facto, o serviço de interesse geral não é uma tarefa
por cujo o exercício a administração seja responsável, ele poderá ser prestado por
21
V. a este respeito o documento temático para a II Assembleia Europeia de Associações de
Consumidores, realizada em Bruxelas a 18 e 19 de Novembro de 1999 de Giustino Trincia,
membro da organização Cittadinanza Attiva – Movimento Federativo Democrático (Itália).
22
Existindo mesmo quem considere que os serviços de interesse geral devem ser
reconhecidos como um dos meios de exercício de direitos humanos fundamentais. V.
“Acknowledging and guaranteeing the exercise of fundamental human rights. Balancing the
building of Europe.”, European Liaison Comittee on Services of General Interest,
http://europa.eu.int/en/agenda/igc-home/instdoc/ngo/celen.htm.
23
V. PEDRO GONÇALVES, A concessão de serviços públicos, págs. 25 e segs.
24
O autor é de opinião que a adopção de um conceito objectivo de serviço público nunca teve
acolhimento na nossa doutrina nem faz sentido em face do descomprometimento do Estado.
264
entidades privadas. Aliás, é precisamente pelo facto de se considerar que a
administração pública deixou de ser responsável pela execução destes serviços que
nasce o conceito de serviço de interesse geral para preencher o “vazio conceptual”
deixado. É claro que os serviços públicos são actividades de interesse geral, uma vez
que revestem um carácter de essencialidade para os cidadãos, mas não é esse o
aspecto determinante para a sua qualificação.
Podemos então afirmar que os serviços públicos são serviços de interesse geral
executados pelo Estado ou pelos poderes públicos. Por outras palavras, o conceito de
serviços de interesse geral abarca o conceito de serviços públicos. Não obstante, os
termos “serviço público” e “exigências de serviço público” têm sido utilizados para
designar os princípios e obrigações que visam assegurar o acesso de todos os
cidadãos a esses serviços. Por outras palavras, o conceito de serviço público tem sido
utilizado ora em sentido subjectivo – actividades prestadas pelo Estado – ora em
sentido objectivo – designando os princípios de serviço universal25.
Parece-nos mais indicado utilizar os termos “serviço de interesse geral” e “serviço
universal” por diversas razões.
Em primeiro lugar, porque o termo “serviço público” designa as actividades prestadas
pelo Estado e outros organismos públicos, o que não se enquadra com a recente
privatização da maioria desses serviços e a entrada no mercado de entidades privadas
em concorrência com as entidades públicas.
Em segundo lugar, porque deveremos ter em conta que a ordem jurídica comunitária
utiliza os termos “serviços de interesse geral” e “serviço universal”26, muito embora
ainda não exista uma clara definição destes termos.
Finalmente, por uma questão de clareza terminológica da nossa exposição, preferimos
evitar o conceito de “serviço público” que, em nosso entender, merece uma
reformulação, sendo certo que não é esse o objecto deste estudo.
25
Este conceito será analisado posteriormente.
26
Embora, no caso do serviço universal, a própria Comissão utilize por vezes a expressão
“obrigações de serviço público”, em especial nas áreas do audiovisual, energia e transportes,
ao contrário do que acontece nas áreas das telecomunicações e dos serviços postais.
265
2.2 Os serviços de interesse económico geral.
Os serviços de interesse geral são os que satisfazem necessidades básicas dos
cidadãos, quer estas sejam de natureza económica, social ou cultural.
Adoptámos assim um conceito amplo, abarcando diversas actividades, como sejam o
fornecimento de água, a segurança social, o ensino, etc.
Sendo assim, os serviços de interesse económico geral são aqueles que satisfazem
necessidades básicas, de natureza económica, dos cidadãos, ou seja, são uma
subespécie do conceito mais amplo de serviços de interesse geral.
A par deste conceito, poderemos igualmente separar os serviços de interesse social
geral (como a segurança social, a protecção no desemprego, os serviços prestados
por instituições de solidariedade social, etc.) e os serviços de interesse cultural geral
(como o ensino, a ciência, o desporto etc.).
O conceito em análise surge consagrado ao mais alto nível na ordem jurídica
comunitária, designadamente no art. 16º do Tratado que institui a Comunidade
Europeia27, salientando-se a sua importância no conjunto dos valores comuns da
União e o papel que desempenham na promoção da coesão económica e social.
Também na ordem jurídica interna o conceito surge consagrado ao mais alto nível,
designadamente no art. 86º, n.º 1 da CRP, onde se impõe ao Estado um especial
dever de fiscalização das empresas privadas que prossigam actividades de interesse
económico geral. Por outro lado, o Decreto-Lei n.º 558/99, de 17 de Dezembro, que
reestrutura o sector empresarial do Estado, destaca as empresas públicas
encarregadas da gestão de serviços de interesse económico geral (capítulo II) dada “a
sua especial importância para o conjunto dos consumidores e para a própria coesão
social”28.
2.3 Os serviços públicos essenciais.
A Lei n.º 23/96, de 26 de Julho, introduziu em Portugal o conceito de serviços públicos
essenciais, com o objectivo de proteger os utentes dos serviços de fornecimento de
27
Texto consolidado pelo Tratado de Amsterdão
28
Preâmbulo do referido Decreto-Lei.
266
água, energia eléctrica, gás e o serviço de telefone29. Como salienta PINTO
MONTEIRO30, a opção do legislador em definir quais os serviços públicos
considerados essenciais deveu-se essencialmente ao facto de, por um lado, ser mais
completo e preciso na regulamentação destes serviços específicos, por outro lado,
para prevenir querelas sobre o âmbito de aplicação da Lei e, finalmente, para dar
resposta a problemas frequentes nestes domínios.
Em face desta opção poderemos afirmar que os serviços públicos essenciais são os
definidos como tal pelo legislador, sendo que a sua classificação não decorre,
primariamente, de uma natureza específica dos mesmos. Do exposto, resulta que o
conceito de serviços públicos essenciais não se confunde com o de serviços de
interesse geral, uma vez que este tem um âmbito mais vasto, abarcando todos os
serviços essenciais à vida, à saúde e à participação social.
Se é verdade que os conceitos não coincidem, não menos o será que a consagração
do conceito de serviços públicos essenciais denota a intenção do legislador em
estabelecer um regime específico de protecção dos utentes de alguns serviços que
são essenciais para a vida, a saúde ou à participação e integração social e que são,
portanto, serviços de interesse geral. Assim, a distinção entre estes dois conceitos é
meramente formal, isto é, os serviços públicos essenciais são os serviços de interesse
geral expressamente consagrados na Lei n.º 23/96.
2.4 O serviço universal.
O conceito de serviço universal exprime um conjunto de princípios e de obrigações
que determinados serviços deverão cumprir por forma a serem acessíveis a todos os
cidadãos a preços razoáveis. Trata-se, portanto, de um conjunto de exigências que
devem ser respeitadas para satisfação do interesse geral.
O conceito de serviço universal não se confunde com o de serviço de interesse geral,
uma vez que estes são, como foi visto, os serviços essenciais à vida, à saúde ou à
29
Note-se ainda, que a Lei 23/96 previa, no seu art. 13º, a extensão das suas regras aos
serviços de telecomunicações e serviços postais, a efectuar mediante decreto-lei, no prazo de
120 dias, mas tal ainda não foi cumprido.
30
AJURIS, Revista da Associação dos Juizes do Rio Grande do Sul, ed. Especial, 1998, p. 220
e segs.
267
participação social de todos os cidadãos. Equivale, portanto, ao de serviço público em
sentido objectivo.
Seguidamente, será analisada a relação entre o conceito de serviço universal e os
serviços de interesse geral, designadamente quanto à questão de saber se o conceito
de serviço universal deve ser aplicado a todos os serviços de interesse geral, bem
como a enunciação dos princípios que, a nosso ver, devem ser consagrados neste
âmbito.
CAPÍTULO II
O SERVIÇO UNIVERSAL NO ÂMBITO DOS SERVIÇOS DE
INTERESSE GERAL
1 RAZÃO DE ORDEM.
O termo serviço universal é utilizado para designar um conjunto de princípios e de
obrigações que devem reger determinados serviços, por forma a que estes sejam
acessíveis a todos os cidadãos a preços razoáveis. Torna-se necessário, portanto,
avaliar quais são esses princípios e quais os serviços a que devem ser aplicados.
A primeira questão que se coloca é a de saber se em todos os serviços de interesse
geral devem existir exigências de serviço universal. A resposta só pode ser, em nossa
opinião, afirmativa.
Os serviços de interesse geral, como ficou assente, satisfazem necessidades básicas
dos cidadãos que consagram, cada vez mais, uma grande parte do seu orçamento a
esses serviços, uma vez que eles são essenciais à vida, à saúde e à participação
social. Assim sendo, a garantia de acesso de todos os cidadãos a esses serviços, a
preços razoáveis, é um imperativo para a manutenção e melhoramento do nível de
coesão económica e social. Todavia, a recente privatização dos serviços de interesse
geral levanta a preocupação de que o mercado possa não assegurar, por si só, as
exigências que se impõem no âmbito dos serviços de interesse geral.
Certos serviços poderão não serão fornecidos a preços acessíveis, segundo as regras
de mercado, por exemplo, a consumidores que vivam em regiões onde as condições
de aprovisionamento sejam demasiado onerosas. Por outro lado, as regras de
268
mercado podem, só por si, não ser suficientes para assegurar a prestação dos
serviços a consumidores com rendimentos demasiado baixos ou ainda àqueles
considerados não rentáveis.
Noutro prisma, as regras de mercado poderão conduzir a situações em que um
determinado serviço de interesse geral não é, pura e simplesmente, fornecido devido à
sua falta de rentabilidade.
Podemos então concluir que todos os serviços de interesse geral devem ter algumas
exigências de serviço universal, como uma forma de obstar a efeitos indesejáveis da
actuação das regras do mercado. O que não implica que, dependendo dos sectores,
tais exigências possam ser de maior ou menor grau, até porque a estrutura dos
mercados contém certamente diferenças fundamentais.
Saliente-se finalmente que o conceito de serviço universal, como o de serviços de
interesse geral, é um conceito dinâmico, isto é, evoluirá com o tempo e adaptar-se-á
às inovações tecnológicas, reflectindo o sentimento geral dos cidadãos.
2 OS PRINCÍPIOS DO SERVIÇO UNIVERSAL.
A comunicação da Comissão Europeia sobre os serviços de interesse geral (COM
96/443) refere que o conceito de serviço universal deverá ser definido em função de
alguns princípios gerais, nomeadamente, o da igualdade, universalidade, continuidade
e adaptabilidade e ainda por regras de boa conduta como a transparência de gestão,
de tarificação e de financiamento, controladas por instâncias distintas dos operadores.
A Comunicação da Comissão é, no entanto, um documento que visa apenas lançar
um ponto de partida para a definição de quais os princípios que devem constituir o
serviço universal, o que não impede que se apresente um leque mais alargado de
princípios. Assim, em nosso entender, os princípios do serviço universal no âmbito dos
serviços de interesse geral são nove31, designadamente:
- Universalidade ou acessibilidade
- Igualdade
31
A presente enunciação é feita com base nos princípios definidos no parecer escrito do
Comité dos Consumidores sobre a introdução dos princípios do serviço universal no âmbito dos
serviços de interesse geral.http://europa.eu.int/comm/dg24/policy/comittee/cc17_en.html.
269
- Continuidade
- Adaptabilidade
- Qualidade e segurança
- Livre concorrência
- Participação activa das organizações representativas dos consumidores
- Transparência
- Resolução alternativa de conflitos
Analisaremos, em seguida, cada um destes princípios em todas as suas vertentes.
2.1 A universalidade ou acessibilidade.
Como não poderia deixar de ser, o serviço universal só fará sentido se respeitar o
princípio da universalidade. Poderemos, assim, definir o princípio da universalidade
como a exigência de que os serviços de interesse geral sejam acessíveis a todos os
cidadãos. Daqui resultam algumas implicações:
1.ª - O acesso aos serviços de interesse geral deverá ser feito a um preço acessível,
uma vez que o preço do serviço é um dos principais factores potenciais de exclusão
dos cidadãos. Assim, devem existir normas que permitam um controle da fixação dos
preços e tarifas, bem como a salvaguarda da prestação do serviço a pessoas que não
disponham rendimentos suficientes.
2.ª - O acesso aos serviços de interesse geral deverá ser possível independentemente
de qualquer deficiência física32 ou da idade.
3.ª - Os serviços de interesse geral devem ser prestados independentemente do local
onde residam os consumidores. O isolamento geográfico de determinadas populações
é, só por si, um factor de exclusão, pelo que se impõe que existam regras para que
essas populações tenham acesso aos serviços de interesse geral, sob pena de se
agravar essa exclusão e de se impedir a coesão económica e social.
32
Cumpre aqui realçar a grande falta de meios que o nosso país apresenta no que diz respeito
às acessibilidades dos cidadãos portadores de deficiências físicas no acesso à esmagadora
maioria dos serviços de interesse geral.
270
2.2 A igualdade.
Devem existir normas que garantam o acesso dos consumidores, em condições de
igualdade, aos serviços de interesse geral.
Este princípio impõe-se, uma vez que é necessário garantir que o acesso a serviços
essenciais à vida, à saúde ou à participação social não possa ser negado a
determinados utilizadores de forma discriminatória ou sem motivo justificado e
previamente estabelecido.
2.3 A continuidade.
Este princípio traduz-se pela necessidade de impor normas claras de que o
fornecimento dos serviços de interesse geral não seja interrompido sem justificação
atempada, salvo casos de força maior ou em circunstâncias precisamente definidas.
Decorre, igualmente, do princípio da continuidade que o fornecimento do serviço não
possa ser interrompido em caso de simples mora do consumidor no pagamento do
mesmo.
2.4 Adaptabilidade.
Este princípio traduz-se pela necessidade de os serviços de interesse geral
acompanharem o progresso técnico e tecnológico, bem como as alterações sociais,
designadamente no que diz respeito às necessidades dos utilizadores desses
serviços.
2.5 Qualidade e segurança.
É necessário que os serviços de interesse geral respeitem níveis mínimos de
qualidade (estipulados de acordo com um elevado padrão) uma vez que, insistimos,
sendo eles essenciais à vida, à saúde e à participação, deverão ser prestados de
acordo com elevados padrões de qualidade e segurança. De facto, não basta que os
consumidores tenham acesso aos serviços se estes não poderem satisfazer
plenamente os fins a que se destinam. Poderemos dar o exemplo do fornecimento de
água para consumo humano, não basta que esta seja fornecida chegando às torneiras
dos consumidores, é igualmente necessário que seja própria para consumo e que não
contenha quaisquer elementos nocivos para os consumidores.
271
Mas a qualidade não pode ser encarada apenas do ponto de vista da qualidade física
dos bens que são objecto dos serviços de interesse geral, mas também do ponto de
vista do atendimento, formação dos profissionais em contacto com os consumidores,
qualidade dos técnicos, etc. Assim, por exemplo, aos consumidores importa que os
transportes públicos tenham uma certa qualidade, mas importa igualmente que o
condutor saiba desempenhar a sua função correctamente.
O princípio da qualidade implica que os serviços de interesse geral sejam adequados
a satisfazer as necessidades dos consumidores.
2.6 A livre concorrência.
É necessário assegurar que os serviços de interesse geral sejam fornecidos pelo
maior número possível de fornecedores por forma a permitir uma maior liberdade de
escolha por parte dos consumidores impedindo ou prevenindo, o mais possível, a
formação de monopólios, quer públicos, quer privados.
A maioria dos serviços de interesse geral têm vindo a ser prestados em regime de
monopólio. Tal deve-se essencialmente ao facto de alguns destes mercados serem
monopólios naturais ou por assim terem sido organizados por razões de segurança e
interesse público.
Actualmente em função do processo de privatização das empresas prestadoras dos
serviços de interesse geral, alguns sectores permitem alguma concorrência que é
benéfica para os consumidores. Esta, desde que regulada, possibilita aos
consumidores uma maior escolha, facilitando o seu acesso a estes serviços em virtude
do aumento da oferta.
O princípio da livre concorrência tem duas vertentes:
1ª - A liberdade de acesso às redes.
A maioria dos serviços de interesse geral são serviços prestados em rede pelo que
independentemente de essa rede ser propriedade do Estado, é necessário garantir o
acesso, tanto quanto possível, em condições de igualdade, a todos os operadores que
o desejem.
2ª - A existência de organismos independentes de regulação.
272
Em nossa opinião, é necessário assegurar que existam organismos independentes de
regulação dos serviços de interesse geral por forma a melhorar a eficiência económica
desses serviços e assegurar um equilíbrio financeiro dos diversos sectores, por um
lado, e evitar consequências indesejáveis do funcionamento dos mercados, por outro.
Dada a importância desta matéria e o facto de ela ser parte do objecto deste estudo,
ser-lhe-á consagrada uma abordagem mais detalhada posteriormente33.
2.7 A resolução alternativa de conflitos.
Os serviços de interesse geral, dada a importância que revestem e o grande número
de consumidores que os utilizam, são fontes de muitos litígios que, nem sempre, se
conseguem resolver extrajudicialmente.
Se considerarmos que esses litígios não têm, na maioria das vezes, expressão
monetária significativa, que os profissionais do sector detêm uma clara supremacia,
quer a nível técnico, quer a nível financeiro e que o actual sistema judicial, por
diversas razões, não dá uma resposta eficaz a esses problemas, podemos concluir
que existem razões mais do que suficientes para afastar os consumidores dos meios
judiciais comuns quando esses litígios surgem.
Não podemos, obviamente, defender um sistema que prive os cidadãos de um dos
mais básicos e fundamentais direitos, como é o caso do direito de acesso à justiça
previsto na nossa Constituição. Assim sendo, torna-se necessário estabelecer um
sistema de resolução alternativa de litígios no âmbito dos serviços de interesse geral.
Apesar de não ser este o objecto do nosso estudo e apesar de tal matéria justificar,
quanto a nós, uma análise profunda e detalhada, não podemos deixar de mencionar
aqui alguns dos aspectos que consideramos essenciais e que deverão ser tidos em
consideração neste domínio, nomeadamente:
- É fundamental, para os consumidores, que a resolução alternativa de conflitos não
implique custos elevados uma vez que, como dissemos, a maioria das vezes os litígios
não têm expressão monetária significativa.
33
V. infra, págs. 25 e segs.
273
- Os processos e procedimentos devem ser simples, de forma a que qualquer
consumidor possa recorrer ao sistema sem necessidade de estar representado por
advogado.
- Deve ser possível que os consumidores tenham assistência jurídica através, por
exemplo, das associações representativas dos seus interesses.
- Ainda relativamente à simplificação do processo é igualmente necessário que o
sistema seja célere, pois a justiça só é justa se atempada.
- A resolução alternativa de conflitos deverá possibilitar aos consumidores o recurso às
instâncias judiciais comuns em caso de decisão desfavorável.
Para além dos mencionados, muitos outros aspectos necessitam de uma reflexão
aprofundada para que o acesso aos serviços de interesse geral seja possível com a
garantia do respeito dos legítimos interesses e direitos dos consumidores.
2.8 Participação activa das organizações representativas dos
consumidores.
O princípio da participação activa das organizações representativas dos consumidores
implica o estabelecimento de regras que permitam assegurar a consulta das
organizações de defesa e protecção dos direitos e interesses dos consumidores, de
forma a que estas possam participar activamente na definição, execução e fiscalização
das decisões que lhes digam respeito, directa ou indirectamente.
Trata-se de dar expressão legal a um direito fundamental das associações de defesa
dos consumidores e cooperativas de consumo previsto no art. 60º da CRP.
2.9 Transparência.
É importante para os consumidores que os serviços de interesse geral funcionem de
acordo com normas que visem a sua transparência.
A transparência deverá ser assegurada através do estabelecimento de regras precisas
em toda a linha, desde a tomada de decisões, passando pelo fornecimento dos
serviços e pela sua regulação, etc.
A transparência é extremamente importante no procedimento de fixação de tarifas e
preços e no financiamento do serviço universal. De facto, o conceito de serviço
274
universal implica determinadas obrigações, por forma a que todos os consumidores a
eles tenham acesso e a preços razoáveis, pelo que se impõe um método de fixação
dos preços o mais transparente possível. Por outro lado as obrigações de serviço
universal implicam, por vezes, para os fornecedores, o desenvolvimento de uma
actividade com prejuízo pelo que se impõe igualmente um método transparente de
cálculo desse prejuízo e do seu financiamento.
Seguidamente, analisaremos as regras que, no nosso entender, devem presidir ao
financiamento do serviço universal.
3 O FINANCIAMENTO DO SERVIÇO UNIVERSAL.
A assunção do princípio de que o conceito de serviço universal deve ser aplicado a
todos os serviços de interesse geral implica que esses serviços devem ser prestados a
todos os cidadãos a preços razoáveis. Para os fornecedores tal pode implicar o
desenvolvimento de uma actividade económica não rentável o que, por sua vez,
implica a necessidade de assegurar o financiamento dessa actividade.
O preço do serviço universal e a forma como ele é financiado estão intimamente
ligados, uma vez que quanto menor for o preço do serviço em relação ao custo do
mesmo, maior será o montante do financiamento. Os consumidores, enquanto elo final
da cadeia do consumo, suportarão sempre e inevitavelmente esse financiamento, quer
directa, quer indirectamente. Daí que, para os consumidores, esta matéria seja de
especial importância.
É pois fundamental, independentemente da forma de financiamento do serviço
universal, que os serviços de interesse geral sejam geridos de forma eficiente,
reduzindo ao máximo os custos da sua prestação de modo a minimizar o seu custo de
financiamento.
Podemos pensar em três meios de financiamento do serviço universal:
1º - Financiamento pelo Estado. Pode revestir várias modalidades como, por exemplo,
auxílio a determinados grupos sociais de baixos rendimentos, benefícios fiscais ou
subsídios34 para a(s) empresa(s) prestadora(s) do serviço universal.
34
Esta é uma prática especificamente prevista no Tratado da Comunidade Europeia,
designadamente no seu art. 90º, onde se prescreve que as empresas prestadoras de serviços
275
2º - Financiamento pelos fornecedores. O financiamento do serviço universal poderá
ser feito através de um fundo para o qual contribuem obrigatoriamente todos os
fornecedores do serviço de interesse geral em causa. Evidentemente que o custo será
repercutido no valor do serviço prestado por esses fornecedores aos consumidores,
mas o custo será repartido e, consequentemente, menos oneroso para os
consumidores. Por outras palavras, quanto maior for o número de contribuintes para o
financiamento e quanto maior for o número de serviços onde posteriormente se
repercutirá esse financiamento, menor será o custo para os consumidores.
Este sistema de financiamento pressupõe que o serviço de interesse geral é prestado
por vários fornecedores a par do responsável pelo serviço universal, o que acarreta a
vantagem de, num sistema de concorrência, a repercussão dos custos do
financiamento do serviço universal será reduzida ao mínimo sob pena de uma
eventual perda de competitividade.
3º - Financiamento pelos consumidores. O custo do serviço universal seria repercutido
directamente no preço dos serviços prestados fora do âmbito do serviço universal pela
empresa responsável pelo mesmo.
As especificidades de cada sector justificam que o meio de financiamento do serviço
universal possa não ser idêntico em todos os sectores. Assim, em cada sector deve
ser realizada uma análise detalhada dos modos de financiamento possíveis, por forma
a se optar por aquele que apresenta maiores vantagens para os interessados.
Importante é que o modo de cálculo dos custos do serviço universal seja feito de uma
forma transparente e com a participação de todos os interessados, ou através de
organismos independentes de regulação.
Finalmente, o método de financiamento do serviço universal não pode servir para
impedir o melhoramento da eficiência na prestação desse serviço. É importante ter em
conta que será necessário o estabelecimento de regras de revisão dos métodos de
financiamento, tendo em atenção indicadores de ponderação dos custos, qualidade e
benefícios do serviço universal. O facto de uma determinada empresa ser designada
para a prestação do serviço universal não pode implicar que ela não preste atenção ao
de interesse económico geral poderão ser subvencionadas pelos Estados Membros, na medida
em que tal se destine ao “cumprimento, de direito ou de facto, da missão particular que lhes foi
confiada”.
276
melhoramento da sua estrutura de custos em virtude de ser financiada. Em nossa
opinião, o financiamento do serviço universal deverá ter em conta, precisamente, o
esforço das empresas responsáveis por esse serviço na melhoria dos custos,
qualidade e benefícios para os utentes.
Analisados os princípios e as regras que devem estabelecer o âmbito do serviço
universal, importa agora analisar a regulação dos serviços de interesse geral.
4. – A relação entre os princípios do serviço universal e a Lei de protecção dos
utentes dos serviços públicos essenciais.
Os serviços públicos essenciais previstos na Lei de protecção dos utentes dos
serviços públicos essenciais, Lei n.º 23/96, de 26 de Julho, são os de fornecimento de
energia eléctrica, gás, água e o serviço de telefone. O diploma consagra, para estes
serviços de interesse geral, um conjunto de princípios e obrigações que visam a
protecção dos seus utentes. Assim, alguns dos princípios do serviço universal
encontram-se já consagrados no âmbito destes serviços.
Os princípios da universalidade, igualdade, adaptabilidade e da transparência
decorrem do princípio geral da boa fé previsto no art. 3º da Lei n.º 23/96 que estipula
que “o prestador do serviço deve proceder de boa fé e em conformidade com os
ditames que decorram da natureza pública do serviço (...)”35.
Com consagração expressa encontramos os princípios da continuidade (art. 5º da Lei
n.º 23/96), da qualidade (art. 7º) e da participação activa das organizações
representativas dos consumidores (art. 2º). Excluem-se apenas os princípios da
resolução alternativa de litígios e da liberdade de concorrência.
Em conclusão, alguns dos princípios do serviço universal para os serviços de interesse
geral de fornecimento de energia eléctrica, água e gás e serviço de telefone
encontram-se, desde logo, consagrados na Lei n.º 23/96 pelo que restará, na análise
que posteriormente será feita, articular este diploma legal com alguns das normas
específicas de cada sector.
35
Sublinhado nosso. O conceito de natureza pública do serviço é aqui equivalente ao de
interesse geral. Como já referimos, preferimos o conceito de interesse geral ao de natureza
pública dos serviços.
277
PARTE II
ANÁLISE
SECTORIAL
DOS
SERVIÇOS
DE
INTERESSE
ECONÓMICO GERAL
O SECTOR DAS COMUNICAÇÕES
SECÇÃO I
AS TELECOMUNICAÇÕES36 37
1 O CONCEITO DE SERVIÇO UNIVERSAL NO DOMÍNIO DAS
TELECOMUNICAÇÕES.
1.1 O âmbito do serviço universal.
A Lei de Bases das Telecomunicações38 (LBT) prevê, no seu artigo 8º, a existência de
um serviço universal de telecomunicações definido-o como o “conjunto de obrigações
específicas inerentes à prestação de serviços de telecomunicações de uso público
endereçadas, visando a satisfação de necessidades de comunicação da população e
das actividades económicas e sociais no todo do território nacional”, adiantando ainda
os princípios da igualdade e continuidade como condições dessa prestação.
A LBT não especifica, no entanto, o âmbito do serviço universal, nem concretiza
detalhadamente os princípios a que este deve obedecer, contudo, recentemente o
Decreto-Lei n.º 458/99, de 5 de Novembro veio, em concretização da LBT, definir o
âmbito e os princípios desse serviço, bem como estabelecer os respectivos regimes
de fixação de preços e de financiamento desse serviço (art. 1º).
Nos termos deste diploma legal, o serviço universal integra as seguintes prestações:
a) Ligação à rede telefónica fixa;
36
Para uma breve história do sector, no que diz respeito à sua regulação, v.
SEABRA/LUCENA/LEITE, The design of regulatory institutions in public utilities in Portugal: The
case of telecommunications, electricity and gas.
37
Para uma exposição detalhada v. PEDRO GONÇALVES, Direito das Telecomunicações.
38
Lei n.º 91/97, de 1 de Agosto.
278
b) A oferta de postos públicos e;
c) A disponibilização de listas telefónicas (art. 3º, n.º 1).
Assim, surge bem concretizado o âmbito do serviço universal de telecomunicações,
apesar de o D.L. 458/99 alertar para o facto de, como dissemos, este ser um conceito
evolutivo que pode, a todo o tempo, ser revisto e modificado em função das alterações
tecnológicas e sociais (art. 3º, n.º 2).
1.2 Os princípios do serviço universal.
Os princípios pelos quais se rege o serviço universal são os da universalidade,
igualdade, continuidade e acessibilidade de preços (art. 1º, n.º 2 do D.L. 458/99).
O princípio da universalidade traduz-se, no que diz respeito ao acesso à rede fixa, na
obrigação de esse acesso ser possibilitado a todos os cidadãos, independentemente
da sua localização geográfica, isto é, “no todo do território nacional” (art. 8º, n.º 1 da
LBT).
No que concerne ao acesso aos postos públicos, o prestador do serviço universal
deve instalá-los “em número suficiente para a satisfação das necessidades das
populações incluindo as pessoas com necessidades especiais, obedecendo a critérios
de dispersão geográfica, de densidade populacional e de utilidade pública (art. 5º, n.º 1
do D.L. 458/99), competindo ao Instituto das Comunicações de Portugal (ICP) a
fixação e publicação anual dos critérios a que deve obedecer a oferta de postos
públicos (art. 5º, n.º 2).
No que diz respeito às listas telefónicas, é ao ICP que compete aprovar e publicar a
forma e as condições de disponibilização das mesmas (art. 6º, n.º 3) devendo ter em
conta, no nosso entender e embora a lei não o diga especificamente, que a cada
assinante deve ser fornecida pelo menos uma lista da sua localidade, a título gratuito.
O princípio da igualdade traduz-se pelo facto de a ninguém poder ser negado o acesso
à rede fixa, excepto com base nos fundamentos previstos nos regulamentos de
exploração, assegurando assim a plena igualdade no acesso ao serviço universal (art.
4º, n.º 2). O mesmo raciocínio se pode fazer no que diz respeito à utilização dos
postos públicos e no acesso às listas telefónicas.
O princípio da continuidade implica que o fornecimento do serviço universal de
telecomunicações não pode ser interrompido, salvo casos fortuitos ou de força maior.
279
Embora o D.L. 458/99 não contenha nenhuma norma que concretize este princípio, ele
deverá ser entendido nos termos da Lei 23/96, relativa à protecção dos utentes dos
serviços públicos essenciais, designadamente no seu art. 5º.
Finalmente, o princípio da acessibilidade de preços é concretizado pelos arts. 10º e
segs. do D.L. 458/99, onde se estabelecem os critérios a que deve obedecer a fixação
dos mesmos.
Neste domínio, cumpre destacar que a fixação de preços deverá obedecer aos
princípios da transparência e não discriminação (art. 10º, n.º 1) podendo prever-se
preços especiais ou diferenciados, com base em critérios geográficos e categorias de
serviços ou utilizadores (art. 10, n.º 2).
O regime de preços continua, no entanto, a ser estabelecido através de uma
convenção acordada entre a Administração Central, representada pela Direcção Geral
de Comércio e Concorrência, o ICP e o prestador do serviço universal (art. 11º).
1.3 O financiamento do serviço universal.
A prestação do serviço universal de telecomunicações pode implicar um prejuízo para
o operador, uma vez que este deverá actuar de acordo com os princípios que acima
foram referidos e não exclusivamente numa lógica de mercado e eficiência económica.
As margens negativas que surjam em virtude da prestação do serviço universal devem
ser compensadas (art. 12º, n.º 1)
O cálculo do custo líquido do serviço universal deve ser feito segundo procedimentos e
critérios objectivos e transparentes (art. 13º, n.º 1), competindo aos operadores a sua
demonstração, submetendo-os então ao ICP para aprovação, a qual deve ser
precedida de auditoria efectuada pelo próprio ICP ou por entidade independente por
este designada (art. 12º, n.º 2). A compensação das margens negativas é realizada
através de um fundo de compensação para o qual contribuem os operadores de
telecomunicações (art. 14º, n.º 1). Este fundo é administrado por entidade
independente designada pelo Governo, nos termos do art. 14º, n.º 2.
Compete ao ICP fixar anualmente os montantes e a repartição das contribuições para
o fundo de compensação, segundo os princípios da objectividade, transparência, não
discriminação e proporcionalidade (art. 15º).
280
SECÇÃO II
O SERVIÇO DE RÁDIO E TELEVISÃO
1 NOTA INTRODUTÓRIA E ENQUADRAMENTO LEGAL.
O legislador Constitucional consagrou a existência de um serviço público de rádio e
televisão, no art. 38º da Constituição da República Portuguesa (relativo à liberdade de
imprensa), de modo a garantir a própria liberdade de imprensa, como direito
fundamental, e a pluralidade da comunicação não submetida a interesses económicos
ou orientações doutrinárias.
O serviço público de rádio e televisão surge como garantia de que o sector da
comunicação não desaparecerá, não poderá ser abolido. Assim, o serviço público de
televisão é, ainda, um serviço público em sentido subjectivo, bem como em sentido
objectivo, uma vez que está sujeito a princípios de serviço universal.
O sector da televisão é regido por vários diplomas, regulando alguns especificamente
o serviço público de televisão.
Apesar de não encontrarmos qualquer referência, em toda a legislação, ao conceito de
serviço universal, o facto de existir um sector público de televisão, com um regime
distinto do sector privado e com princípios próprios comprova a essencialidade deste
serviço nos dias de hoje, pois permite levar ao público em geral informação, vital para
o desenvolvimento pessoal de cada cidadão, bem como para a sua participação na
vida social, económica e política.
O sector público de televisão, como já foi referido, encontra-se consagrado no art. 38º
da Constituição, que estabelece princípios basilares a desenvolver em diplomas
ordinários:
- A Lei n.º 58/90, de 7 de Setembro, que tornou possível o exercício da actividade de
televisão por operadores privados, estabelece que o Estado assegura a existência a
funcionamento de um serviço público de televisão, em regime de concessão.
- O Decreto-Lei n.º 53/91, de 26 de Janeiro, que põe fim à obrigatoriedade de registo
dos televisores e do pagamento das taxas de utilização.
281
- A Lei n.º 21/92, de 14 de Agosto, transforma a Radiotelevisão E.P. em Sociedade
anónima e aprova os Estatutos da Radiotelevisão Portuguesa S.A.
- A Lei n.º 31-A/98, de 14 de Julho, tem por objecto regular o acesso à actividade de
televisão, bem como o seu exercício. No capítulo IV (artigos 42º a 48º), a lei
estabelece normas reguladoras do serviço público de televisão, que tem um regime
distinto dos demais órgãos de comunicação social.
- O Decreto-Lei n.º 82/2000, de 11 de Maio, criou a sociedade anónima de capitais
exclusivamente públicos Portugal Global, que tem por objecto a gestão das
participações sociais do Estado em empresas na área da comunicação social.
No que diz respeito ao serviço público de rádio, importa ainda ter em consideração as
disposições estabelecidas na Lei n.º 87/88, de 30 de Julho (Lei da rádio) e no DecretoLei n.º 2/94, de 10 de Janeiro (transforma a Radiodifusão Portuguesa em Sociedade
Anónima e aprova os respectivos estatutos).
2 OS PRINCÍPIOS DO SERVIÇO PÚBLICO DE TELEVISÃO.
Desde logo, a Constituição submete o sector público de televisão aos princípios da
independência perante o Governo, a Administração e todos os poderes públicos
(principalmente perante a entidade que é proprietária) e do pluralismo ideológico
(possibilidade de expressão de diversas correntes de opinião política, ideológica,
cultural).
A Lei n.º 58/90, ao estabelecer os fins genéricos da actividade de televisão, demostra
a importância que este meio de comunicação social adquiriu nos nossos dias, ao
afirmar que a televisão contribui para a informação, formação e promoção de valores
nacionais, bem como para a formação de uma consciência crítica, estimulando a
criatividade e a livre expressão do pensamento (art. 6º, n.º 1). Assim se compreende
que a concessão do serviço público de televisão seja realizada por meio de canais de
televisão de acesso não condicionado e emissões de cobertura nacional e
internacional (art. 42º, n.º 1 da Lei da Televisão).
282
O serviço público de televisão deve estar acessível a todos os portugueses,
independentemente de qualquer contrapartida monetária39, o que se traduz numa
concretização do princípio da universalidade. De facto, de acordo com a Lei n.º 31/96,
de 14 de Agosto (também aplicável à rádio) o serviço público inclui o acesso das
Regiões Autónomas às emissoras incumbidas de tal serviço (art. 1º), estando a
empresa concessionária expressamente obrigada a manter dois canais de cobertura
regional, e assegurar que um dos canais de cobertura geral seja difundido para as
regiões autónomas.
O objectivo do serviço público de televisão é atingir todos os utentes, quer residam no
território nacional, no continente ou nas regiões autónomas, quer residam no
estrangeiro. Assim, devem existir emissores de televisão espalhados por todo o
território que permitam cobertura nacional.
O serviço público de televisão encontra-se igualmente sujeito ao princípio da
qualidade, uma vez que, deve ser prestado tendo em conta um mínimo de qualidade
da programação. Assim sendo, a Lei n.º 31-A/98, prevê um conjunto de obrigações
gerais de programação para a concessionária do serviço, nomeadamente o assegurar
da qualidade da programação, programação essa que deve ir de encontro às
necessidades culturais, educativas, formativas, informativas e recreativas dos vários
públicos específicos (art. 44º).
As obrigações de programação são especificadas no artigo seguinte, do referido
diploma, bem como no art. 4º, da Lei n.º 21/92, sendo de salientar que se prevê
expressamente o dever de a concessionária garantir que as emissões possam ser
acompanhadas por pessoas surdas ou com deficiência auditiva, mediante legendagem
ou interpretação através de língua gestual, bem como emitir programação específica
dirigida a esse segmento do público. Esta norma traduz-se numa concretização do
39
Hoje em dia, o serviço público de televisão é prestado sem necessidade de pagamento de
qualquer contrapartida monetária, por parte dos utentes.
Não foi sempre assim, até 1991 vigorou um regime de registo obrigatório dos
televisores e pagamento de taxa de utilização. Tal regime foi abolido pelo Decreto-lei
n.º 53/91, de 26 de Janeiro, com a possibilidade de exercício da actividade de
televisão por operadores privados.
283
princípio da universalidade, na sua vertente de acessibilidade de todos os cidadãos
independentemente da idade ou de deficiência física40.
3 O FINANCIAMENTO DO SERVIÇO PÚBLICO DE TELEVISÃO.
Em Portugal, o serviço público de televisão é prestado por um operador de capitais
exclusiva ou maioritariamente públicos, com estatutos aprovados por lei (art. 3º, n.º 5,
da lei n.º 58/90 e 43º, n.º 1 da Lei n.º 31-A/98)
A concessão do serviço público de televisão foi atribuída à Radiotelevisão Portuguesa,
E.P., posteriormente convertida em Sociedade Anónima em 1992 (art. 4º da Lei n.º
21/92, de 14 de Agosto), por um período de 15 anos, renovável por iguais períodos
(art. 5º, n.º 1 da Lei n.º 58/90).
O financiamento do serviço público de televisão é garantido através de uma verba a
incluir anualmente no Orçamento de Estado (art. 47º, n.º 1 da Lei n.º 31-A/98).
A apreciação e fiscalização da correspondência entre a prestação das missões de
serviço público e o pagamento do respectivo custo são objecto anualmente de uma
auditoria externa a realizar por entidade especializada indicada pela Alta Autoridade
para a Comunicação Social (art. 47º, n.º 2 Lei n.º 31-A/98).
Sobre a RTP, bem como sobre os outros operadores de televisão, impende a
obrigação de publicar, num jornal de expressão nacional, o relatório e contas de
demonstração dos resultados líquidos (art. 63º da Lei n.º 58/90).
A R.T.P., S.A. tem como órgãos sociais a Assembleia Geral, o Conselho de
Administração e o Conselho Fiscal, com as competências que lhes estão cometidas
pela Lei e pelos respectivos estatutos. É de salientar o Conselho de Opinião, órgão ao
qual compete pronunciar-se sobre o contrato de concessão, planos e bases gerais da
actividade da empresa no âmbito da programação, da cooperação com os países de
expressão portuguesa e do apoio às comunidades portuguesas no estrangeiro, é
composto por representantes designados pela Assembleia da República, pelo
Governo, pelas Regiões Autónomas, pelos trabalhadores da empresa e pelas
principais associações representativas da sociedade civil (por exemplo, associações
patronais, sindicais, associações de pais, de juventude, defesa dos autores,
movimento cooperativo).
40
Apesar da existência da norma, na prática assistimos à legendagem e tradução de poucos
programas, não existindo, por exemplo, qualquer tradução do noticiário no horário nobre.
284
4 OS PRINCÍPIOS DO SERVIÇO PÚBLICO DE RÁDIO.
A Constituição da República prevê igualmente, a par do serviço público de televisão, a
existência de um serviço público de rádio, no nosso país.
A actividade de rádio pode ser exercida por entidades públicas, privadas ou
cooperativas, sendo o serviço público prestado por empresa de capitais públicos (art.
2º, n.º 1 e 2 LR).
Das finalidades da actividade de radiodifusão (arts. 4º e segs. LR) podemos extrair os
princípios da sua acessibilidade a todos os cidadãos (art. 4º, al. a) LR), da igualdade
(art. 4º, al. a), in fine LR), e da qualidade da programação.
A preocupação do legislador, no âmbito do serviço de rádio, vai no sentido de
assegurar a qualidade e isenção da informação transmitida. Assim, tal como no que
diz respeito ao serviço de televisão, estão assegurados princípios que visam garantir a
todos os cidadãos a existência de um serviço de qualidade e gratuito.
285
CAPÍTULO II
A EXTENSÃO DO CONCEITO DE SERVIÇOS DE INTERESSE
GERAL
A INTERNET
1 A INTERNET ENQUANTO SERVIÇO DE INTERESSE GERAL.
O progresso tecnológico é um factor de mudança e desenvolvimento económico e
social, trazendo consigo novos serviços e novas formas de relacionamento entre os
diversos agentes económicos e, de uma forma geral, entre todos os cidadãos.
O exemplo cabal desta “nova era” é a Internet, a rede mundial de informação.
A ligação à Internet possibilita aos utilizadores diversos serviços que anteriormente
eram prestados de forma diferente ou nem sequer existiam.
Cada vez mais, a ligação a esta rede mundial vai crescendo em importância e em
número de utilizadores.
Não é difícil prever que, no futuro, os serviços prestados com recurso a estas
tecnologias se tornarão indispensáveis aos consumidores. Podemos, no momento
actual, pensar em quatro serviços fundamentais:
1º - O correio electrónico. Tal como acontece já com os serviços postais, a
possibilidade de enviar e receber correspondência através de sistemas informáticos
pode vir a revelar-se essencial para os consumidores.
2º - Acesso “on-line” a outros serviços de interesse geral. É de grande relevância a
possibilidade de os consumidores poderem aceder a serviços de interesse geral
através da Internet como, por exemplo, serviços da administração fiscal. Este tipo de
acesso possibilita um tratamento mais célere, menos dispendioso e com maior grau de
conforto de questões essenciais.
3º - Comércio electrónico. A possibilidade de os consumidores terem acesso a uma
vasta gama de produtos independentemente da localização geográfica do fornecedor
abre uma nova dimensão de consumo. O comércio electrónico pode vir a ser uma das
286
formas mais comuns de transacção comercial graças à simplicidade e facilidade dos
meios41.
4º - Acesso a bases de dados de informação sócio-cultural. É importante que o acesso
à Internet possibilite, em condições de igualdade, o acesso a bases de dados
contendo informação de carácter social e cultural como, por exemplo, bibliotecas e
estabelecimentos de ensino.
A Internet é, portanto, um serviço de interesse geral em fase embrionária, isto é,
embora ainda não o seja, a curto prazo tornar-se-á um serviço essencial à participação
social dos consumidores.
A própria expressão “sociedade de informação”, vulgarmente utilizada para designar a
nova realidade social associada à utilização, em geral, das tecnologias de informação
e, em especial, da Internet, é reveladora de uma nova necessidade e de uma nova
essencialidade social dos cidadãos.
Neste domínio é pois importante consagrar, desde já, regras que visem garantir o
acesso de todos os consumidores a este tipo de serviços. A Internet tem um forte
potencial de desenvolvimento de todos os cidadãos a diversos níveis mas é
necessário acautelar que determinados grupos de consumidores não sejam excluídos
deste importante serviço.
41
É essencial, portanto, um quadro legislativo rigoroso de protecção dos consumidores neste
domínio, em especial no que diz respeito à salvaguarda dos dados pessoais e às operações
transfronteiriças.
287
PARTE IV
CONCLUSÃO
OS SERVIÇOS DE INTERESSE ECONÓMICO GERAL.
Serviços de interesse geral são os serviços essenciais à vida, à saúde ou à
participação social plena dos cidadãos, podendo ter uma natureza económica, social
ou cultural.
Sobretudo na Europa Ocidental, após a segunda guerra mundial, os estados
asseguraram a prestação directa destes serviços, de acordo com princípios que
visavam garantir o acesso de todos os cidadãos a esses serviços, e os consumidores
passaram a encará-los como verdadeiros direitos sociais. No entanto, a prestação pelo
Estado de determinados serviços, mormente os de carácter económico, conduziu a
uma situação de grande ineficiência e pouca competitividade dos mesmos.
Por outro lado, são questionáveis os benefícios que a actividade pública, em domínios
empresariais, pode trazer.
A tendência, nas últimas duas décadas, vai no sentido de privatizar os serviços do
sector empresarial do Estado e de liberalizar os mercados que, tradicionalmente eram
explorados em regime de monopólio. Mas esta privatização e liberalização acarreta a
submissão das referidas actividades económicas às regras de mercado, podendo por
em causa o acesso de consumidores “não lucrativos” a serviços essenciais. Assim, em
face do enquadramento actual da actividade económica, é necessário que os serviços
de interesse económico geral, dada a sua essencialidade, continuem a ser prestados
de acordo com princípios de serviço universal.
Os princípios do serviço universal visam garantir a acessibilidade, igualdade,
qualidade, segurança, continuidade, liberdade de concorrência e transparência dos
serviços. É importante que estes princípios e obrigações estejam expressamente
consagrados, devidamente desenvolvidos e concretizados por forma a assegurar aos
consumidores a protecção que se impõe à luz da própria Constituição.
Nos diversos sectores da economia onde se inserem os serviços de interesse geral
verificamos que a consagração destes princípios não está, na maioria dos casos,
sistematizada e o grau da sua concretização varia de sector para sector. Em alguns
288
sectores a legislação existente está desadequada à nova realidade económica,
impondo-se, em nossa opinião, a sua revisão global.
289
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295
ANEXO – FOLHAS DA FERRAMENTA DO TONIC
ADSL Minho
Parameters
Type
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Financial
Financial
Financial
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Financial
Financial
Financial
Financial
Financial
Financial
Geographical
Geographical
Financial
Financial
Financial
Area Type
Area Type
Name
NrOfFP0
NrOfFP1
NrOfFP2
NrOfFP3
CableLengthLL1
CableLengthLL2
CableLengthLL3
DuctLengthLL1
DuctLengthLL2
DuctLengthLL3
DiscountRate
TaxRate
TimeToDeductLosses
BsDensity
HhDensity
Radius
NodeArea
EdgeDistance
Radius of techonology
Area servida
StartTariff
StarTariff_Bus
YearlyTariffReduction
StartPenetration
FinalPenetration_Res
FinalPenetration_Bus
Alfa
Beta
BAP_LAP_Cable
NumberOfPeople
OAMCostPerLine
ConnectionTariff
ConnectionTariffReduction
AreaSelection
Fixed_IRR
DIT
ISP_Tariff_Partition
RuralScalePenetration
Value
Description
1
1
1
1
0,09
0,09
0,09
0,09
0,09
0,09
10,0 %
0,0 %
5
0
125,00
5,66
64,00
0,00
3,00
28,27433388
187
1920
3%
0%
27%
3%
8,00
-2,00
10,00
3534
30,00
150,00
10%
4
2
289
35%
0,50
Do not change the figures in red cells
User supplied Discount Rate
Tax over profits
For how many years losses are deductable in taxes (1=next year only).
Density of Business
Density of Households per square kilometre
Radius of Each Node (from a square) => SQRT(NodeArea)/2 (Km)
Area of Each Node (in Km2) => NumberOfPeople/HhDensity
Distance between nodes (in Km)
44,2%
Start Tariff of the service
Reduction of the tariff (each year)
Start Penetration of the service
Final Penetration of the residential service
Final Penetration of the business service
To calculate the penetration
Length of the LAP_BAP cable (pairs of fiber in Km)
Number of Habitations per Node
OAM Cost per person
Connection Tariff Per Customer
Reduction of the Connection tariff (each year)
1=Alentejo; 2=Douro; 3=Bairrada; 4=Minho
1 for 10%; 2 for 15%; 3 for European Tariff
Disposable Incomme for Telecommunications
Portugal Scale Factor
Time Series
Time Scale
Year
Name
HourRate
ClientsPenetrationPerNodeRes
ADSL Residential
PenetrationOfServiceADSLRes
ADSL Business
PenetrationOfServiceADSLBusi
ClientsPenetrationPerNodeBus
PenetrationOfServiceTotal
-1
2001
0
2002
1
2003
2
2004
3
2005
4
2006
5
2007
6
2008
7
2009
Value
50
0
0
0
0
0
0
0
Value
50
80
0,05
0,0225
0,005
0,0025
9
0,025
Value
50
160
0,1
0,045
0,01
0,005
18
0,05
Value
50
223
0,14
0,063
0,014
0,007
25
0,07
Value
50
350
0,22
0,099
0,022
0,011
39
0,11
Value
50
494
0,31
0,1395
0,031
0,0155
55
0,155
Value
50
637
0,4
0,18
0,04
0,02
71
0,2
Value
50
796
0,5
0,225
0,05
0,025
89
0,25
Value
50
955
0,6
0,27
0,06
0,03
107
0,3
Shopping List
296
Time Scale
Year
-1
2001
Component
Level
ADSL Management Platform
FP3
Infra_CivilWorksPavementRural LL3
Infra_OpticalCable___2Fibre
LL3
LL3
LL3
LL3
Infra_OpticalCable__12Fibre
LL3
LL3
LL3
LL3
LL3
LL3
Infra_OpticalCable_128Fibre
LL3
LL3
ADSL Alarm & Control Card
FP2
ADSL Extender Board
FP2
ADSL Extender Cable
FP2
ADSL POTS/ISDN Card (4 lines)FP2
ADSL Rack 19"
FP2
ADSL Splitter Board (4 lines)
FP2
ADSL WAN STM1 Card
FP2
Infra_CivilWorksPavementRural LL2
LL2
LL2
FP1
ADSL Extender Board
FP1
ADSL Extender Cable
FP1
ADSL POTS/ISDN Card (4 lines)FP1
ADSL Rack 19"
FP1
FP1
ADSL Client Installation
FP0
ADSL Client Splitter
FP0
ADSL_modem_ATU-R
FP0
0
2002
1
2003
2
2004
3
2005
4
2006
5
2007
6
2008
7
2009
Volume Volume Volume Volume Volume Volume Volume Volume Volume
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
10
10
10
10
10
10
10
10
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
10
10
10
10
10
10
10
10
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
2
2
3
4
5
7
8
0
1
3
5
8
11
14
18
22
0
0
1
1
2
3
4
6
7
0
23
45
62
98
138
177
222
266
0
1
2
2
3
4
5
7
8
0
23
45
62
98
138
177
222
266
0
1
1
1
1
1
2
2
2
0
64
64
64
64
64
64
64
64
0
32
32
32
32
32
32
32
32
0
32
32
32
32
32
32
32
32
0
8
16
16
24
32
40
56
64
0
8
24
40
64
88
112
144
176
0
0
8
8
16
24
32
48
56
0
184
360
496
784
1104
1416
1776
2128
0
8
16
16
24
32
40
48
56
0
184
360
496
784
1104
1416
1776
2128
0
801
1602
2232
3501
4941
6372
7965
9558
0
801
1602
2232
3501
4941
6372
7965
9558
0
801
1602
2232
3501
4941
6372
7965
9558
OA Costs
Time Scale
Year
OA Component
OAM
-1
2001
Value
0
0
2002
1
2003
2
2004
3
2005
4
2006
5
2007
6
2008
7
2009
Value
2400
Value
4800
Value
6690
Value
10500
Value
14820
Value
19110
Value
23880
Value
28650
Component Data
297
Auto
Update Level
Component
1
FP3
Infra_CivilWorksPavementRur
1
LL3
1
LL3
1
LL3
1
LL3
1
LL3
1
LL3
1
LL3
1
LL3
1
LL3
1
LL3
1
LL3
1
LL3
1
LL3
1
FP2
ADSL Extender Board
1
FP2
ADSL Extender Cable
1
FP2
ADSL POTS/ISDN Card (4 line
1
FP2
ADSL Rack 19"
1
FP2
1
FP2
ADSL WAN STM1 Card
1
FP2
1
LL2
1
LL2
1
LL2
1
FP1
ADSL Extender Board
1
FP1
ADSL Extender Cable
1
FP1
ADSL POTS/ISDN Card (4 line
1
FP1
ADSL Rack 19"
1
FP1
1
FP1
1
FP0
1
FP0
ADSL_modem_ATU-R
1
FP0
ItemType
Material/Electronics
Labour/CivilWorks
Material/FibreCable
Material/FibreCable
Material/FibreCable
Material/FibreCable
Material/FibreCable
Material/FibreCable
Material/FibreCable
Material/FibreCable
Material/FibreCable
Material/FibreCable
Material/FibreCable
Material/FibreCable
Material/CopperCable
Material/Enclosures
Labour/CivilWorks
Material/FibreCable
Material/FibreCable
Material/CopperCable
Material/Enclosures
Labour/Installation
M_Rate
M_Hours WriteOff ReferencePrice ReferenceYear n0
DeltaT K_Value
0
0
5
6200
2000 0,1
10
0,8
0
0
30
20000
1999 0,1
1000
1
0,005
0,08
20
720
1998 0,1
10
0,9
0,005
0,08
20
840
1998 0,1
10
0,9
0,005
0,08
20
960
1998 0,1
10
0,9
0,005
0,08
20
1080
1998 0,1
10
0,9
0,005
0,08
20
1320
1998 0,1
10
0,9
0,005
0,16
20
1560
1998 0,1
10
0,9
0,005
0,16
20
2040
1998 0,1
10
0,9
0,005
0,16
20
2520
1998 0,1
10
0,9
0,005
0,16
20
3480
1998 0,1
10
0,9
0,005
0,32
20
6360
1998 0,1
10
0,9
0,005
0,32
20
8280
1998 0,1
10
0,9
0,005
0,32
20
12600
1998 0,1
10
0,9
0,02
0,2
5
360
2000 0,1
10
0,8
0,02
0,2
5
480
2000 0,1
10
0,8
0,007
0
5
80
2000 0,1
20
1
0,02
0,2
5
500
2000 0,1
10
0,8
0,01
0,1
5
5000
2000 0,1
10
1
0,02
0,2
5
100
2000 0,1
10
0,8
0,02
0,2
5
1200
2000 0,1
10
0,8
0
0
30
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0,00%
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0,50%
Penetr.
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0,70%
Penetr.
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1,10%
Penetr.
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Penetr.
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2,00%
Penetr.
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2,50%
Penetr.
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Year
Service
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Tariff
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Tariff
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Tariff
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31809
31809
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31809
31809
31809
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31809
31809
31809
31809
31809
31809
31809
31809
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Year
2002
Component
Infra_CivilWorksPavementRural
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ADSL Extender Cable
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ADSL WAN STM1 Card
ADSL Extender Board
ADSL Extender Cable
ADSL POTS/ISDN Card (4 lines)
ADSL Rack 19"
ADSL_modem_ATU-R
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2005
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2007
2008
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Revenues
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Profits
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Taxes
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2003
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2005
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437.921
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516.200
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Type
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
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Financial
Financial
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0,03
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0,0 %
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0
1050
Description
Tax over profits
Density of Business
Ducting
Geographical
Geographical
Geographical
No
Available_BAP_LAP_Duct
1
Radius
0,47 Radius of Each Node (from a square) => SQRT(NodeArea)/2 (Km)
NodeArea
0,9 Area of Each Node (in Km2) => NumberOfPeople/HhDensity
EdgeDistance
3,00 Distance between nodes (in Km)
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Financial
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Financial
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Financial
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Financial
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Financial
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Financial
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-2,00 To calculate the penetration
Geographical
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10,00 Length of the LAP_BAP cable (pairs of fiber in Km)
Geographical
NumberOfHouseholdsPerNode
945 Number of households per Node
Financial
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Financial
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Financial
10% Reduction of the Connection tariff (each year)
Area Type
AreaSelection
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Area Type
50% Portugal Scale Factor
EquipmentCosts EquipmentCostsxDSL
100% xDSL equipment price multiplier. 100% = default
Fixed_IRR
2 1 for 10%; 2 for 15%; 3 for European Tariff
DIT
386 Disposable Incomme for Telecommunications
35%
Area Type
0,50 Portugal Scale Factor
Time Series
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Time Scale
Year
Name
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2009
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29
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Year
Component
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2001
Level
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LL3
LL3
LL3
LL3
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LL3
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LL3
LL3
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Year
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Value
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Component Data
301
Component
OLT_FTTx
OLT_installation
ONU_FTTx_128
ONU_FTTx_240
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ONU_FTTx_128
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Auto
Update
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
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LL3
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FP2
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Material/FibreCable
Material/FibreCable
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Material/FibreCable
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Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
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Financial
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Geographical
Geographical
Geographical
Geographical
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Area Type
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LL3
LL3
LL3
LL3
LL3
LL3
LL3
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LL3
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FP2
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