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Multiplexação

Débora M. Ferreira

SumárioSumário

MultiplexaçãoFDMWDMWDMTDMExercícios

MultiplexaçãoMultiplexação

Pode-se compartilhar um meio de comunicação, d i d i ã itoda vez que o meio de comunicação possuir uma

largura de banda maior que a largura de banda á i i ãnecessária para a comunicação

Denominamos multiplexação o conjunto de técnicas que permite a transmissão de múltiplos sinais simultâneos através de um meio de comunicação

MultiplexaçãoMultiplexação

Tipos de MultiplexaçãoTipos de Multiplexação

FDMFDM

Multiplexação por divisão de freqüência é passível de se utilizar quando a largura de banda de um link (hertz) éutilizar quando a largura de banda de um link (hertz) é maior que o somatório das larguras de mandas dos sinais a serem transmitidosNa FDM os sinais gerados em cada dispositivo são modulados em portadoras de freqüências diferentes, em seguida esses sinais são combinados em um único sinalseguida esses sinais são combinados em um único sinal compostoAs freqüências das portadoras são separadas através de bandas suficientes para acomodar o sinal moduladoOs canais devem ser separados por faixas de separação, inutilizadas propositalmente (bandas deinutilizadas propositalmente (bandas de proteção/segurança)

Processo de MultiplexaçãoProcesso de Multiplexação

A técnica FDM é um processo analógico, oriundo dos aparelhos telefônicos. Cada aparelho telefônico gera um sinal analógico p g gcom uma faixa de freqüência bem similar, dentro do MUX os sinais são moduladosdentro do MUX, os sinais são modulados em portadoras de freqüências diferentes, e

i i d l d lt t ãos sinais modulados resultantes são combinados em um único sinal composto

Multiplexação FDMMultiplexação FDM

Demultiplexação FDMDemultiplexação FDM

No processo de demultiplexação o sinal composto passa por uma séria de filtros para retornar ao sinal modulado originalgEm seguida o sinal passa pelo demodulador para retornar ao sinal originalpara retornar ao sinal original

Demultiplexação FDMDemultiplexação FDM

Exercício resolvido 1Exercício resolvido 1

Assuma que o canal de voz ocupa a largura de banda de 4 KHz. Desejamos combinar 3 canais de voz em um link cuja a largura de j gbanda é de 12 KHz (20 a 32 KHZ). Apresente os blocos com a configuraçãoApresente os blocos com a configuração dos processos de multiplexação e d lti l ã t b d ddemultiplexação,sem mostrar a banda de proteção, no domínio da freqüência

Exercício Resolvido 1Exercício Resolvido 1

Alocamos 3 canais, 20 a 24, 24 a 28 e 28 a 32 KHZ, e representamos eles no domínio da freqüênciaqNo processo de demultiplexacao pegamos o sinal composto (de 20 a 32) e passamossinal composto (de 20 a 32) e passamos pelos filtros, regenerando o sinal

Exercício Resolvido 1Exercício Resolvido 1

Exercício Resolvido 2Exercício Resolvido 2

Cinco canais de 100 KHz de banda são multiplexados juntos. Qual é a menor largura de banda do link se necessitamos de guma banda de proteção de 10 KHz

Exercício Resolvido 2Exercício Resolvido 2

Cinco canais de 100 KHz de banda são l i l d j Q l é l dmultiplexados juntos. Qual é a menor largura de

banda do link se necessitamos de uma banda de ã d 10 KHproteção de 10 KHz

Solução:Entre os canais de 100 KHz devemos incluir a banda

de segurança de 10 KHz, ou seja, temos 4 g ç , j ,intervalos entre os cinco canais, dando uma largura de banda total de 540 KHzg

Hierarquia AnalógicaHierarquia AnalógicaPara maximizar a eficiência da infra-estrutura de redes de telefonia pública, as companhias p ptelefônicas utilizam tradicionalmente sinais multiplexados partindo das linhas de menor l d b d li h d i l dlargura de banda para linhas de maior largura de bandaF i d 4 í i d l i l ã ãForam criados 4 níveis de multiplexação, são elas:

G 12 i d– Grupos: 12 canais de voz– Supergrupo: 60 canais de voz

Grupo mestre: 600 canais de voz– Grupo mestre: 600 canais de voz– Grupo Jumbo: 3600 canis de voz

HierarquiaHierarquia

Outras Aplicações FDMOutras Aplicações FDM

Transmissão de rádio: – AM: 530 a 1700 KHZ, com canais de 10 KHz– FM: 88 a 108 MHZ, com canis de 200 KHZFM: 88 a 108 MHZ, com canis de 200 KHZ– TV: canais com largura de banda de 6 MHz

T l f i C l l (1ª ã ) 2 i d 30– Telefonia Celular (1ª geração) 2 canais de 30 KHz, modulados em FM

Exercício Resolvido 4Exercício Resolvido 4

A empresa de telefonia celular XYZ usar duas b d l á i A i i dbandas para alocar seus usuários. A primeira de 824 a 849 MHZ para enviar e a segunda entre 869

894 b á ie 894 para receber, os usuários possuem uma largura de banda de 30 KHz em cada direção. O i l d é d l d 3 KH d FMsinal de voz é modulado em 3 KHz usando FM,

gerando um sinal modulado de 30 KHz, quantas d i lpessoas podem acessar simultaneamente esse

sistema celular?

Exercício 4Exercício 4

Resposta:Cada banda possui 25 MHz se dividirmos esse

total por 30 KHz obtemos 833 3 canaistotal por 30 KHz, obtemos 833,3 canaisNa pratica temos 832 canais, desses 42 são de

l d icontrole e 790 de usuários

WDMWDM

Multiplexação por divisão de comprimento de ondaondaCriado para suportar transmissões de dados dentro de fibras óticasde fibras óticasTransmissão de dados com velocidades superiores que os meios metálicosque os meios metálicosA idéia é semelhante ao FDM, mas ao invés de multiplexarmos por freqüência iremos multiplexarmultiplexarmos por freqüência iremos multiplexar por comprimento de ondas, ou seja, por espectros de cores difrentesde cores difrentesExemplo: Redes SONET

WDMWDM

TDMTDM

Multiplexação por divisão de tempoP di i l d i õProcesso digital, onde muitas conexões compartilham um link banda larga.E d l d l d b dEm vez de um canal ter parte da largura de banda do meio físico, o tempo todo, o canal tem a largura de banda total por determinado tempo (time slot)de banda total por determinado tempo (time slot)Necessita de sincronismo, pois a captura pode ser feita fora do frame para resolver utiliza se bitsfeita fora do frame, para resolver utiliza-se bits especiais chamados framing bitsCaso não aja transmissão é necessária oCaso não aja transmissão é necessária o enchimento do slot

TDMTDM

Time slots e framesTime slots e frames

O fluxo de dados de cada conexão é dividido em unidades, o link combina uma unidade de cada conexão para montar um pframeA taxa de transmissão de um link é é taxaA taxa de transmissão de um link é é taxa de transmissão isolada vezes a quantidade de time slots que ela possui

Exemplo TDMExemplo TDM

Exercício Resolvido 5Exercício Resolvido 5

Quatro conexões de 1 Kbps são multiplexadas via TDM, determine o tempo de duração de um bit antes da TDM, a taxa ç ,de transmissão do link, a duração do slot time e o tempo de duração de um frametime e o tempo de duração de um frame

Exercício Resolvido 5Exercício Resolvido 5

Quatro conexões de 1 Kbps são multiplexadas via TDM determine o tempo de duração de um bitTDM, determine o tempo de duração de um bit antes da TDM, a taxa de transmissão do link, a duração do slot time e o tempo de duração de umduração do slot time e o tempo de duração de um frameSolução:Solução:

Tempo de bit: 1/1000 bps = 0,001 s ou 1 msTaxa de transmissão do link: 4 x a taxa individualTaxa de transmissão do link: 4 x a taxa individual,

ou seja: 4KbpsDuração do slot time: 1/4000 = 250 microsegundosDuração do slot time: 1/4000 = 250 microsegundosDuração do frame: 250 x 4 = 1 milisegundo

ExercíciosExercícios1) Q i 3 i té i d lti l ã ?1) Quais as 3 maiores técnicas de multiplexação?2) Explique o processo de FDM3) Qual o propósito da banda de proteção?4) Como é feito a separação do sinal FDM nos sinais originais?5) Como o WDM multiplexa os sinais?6) Como é feita a multiplexação TDM?7) O que é slot time?8) Qual cuidado que devemos ter para o processo TDM?9) O que é bit de enchimento?) q10) Determine a largura de banda mínima para um link para atender as

seguintes demandas: multiplexação FDM, cinco canais com 4 KHz, banda de proteção de 200 Hz

11) Determine a largura de banda máxima de um canal, para um link com as seguintes características: multiplexação FDM, largura de banda total 7,9 Khz, 3 canais, banda de proteção 200 Hz

12) 4 i ã l i l d d TDM id d i di id l d12) 4 canais são multiplexados usando TDM, a capacidade individual de transmissão é de 100 bytes/s se multiplicarmos 1 byte por canal, diga qual o tamanho do frame, o slot time e o tempo de frame