Sistema de Comunicação II

Sistemas de Comunicação II

Prof. Sandro Rodrigo G. Bastos

SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO II Prof. Sandro Rodrigo G. Bastos

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Como toda obra semelhante, esta também contém imperfeições e erros não detectados. Quem se dispuser a apontá-los, ou queira enviar críticas e sugestões, o endereço eletrônico é:

[email protected]

http://www.unisanta.br/srbastos


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“ Se não você, então quem?

Se não agora,

então quando?”

Gary Herbert


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ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO....................................................................................................................6

1.1 Sistemas de Telecomunicações......................................................................................6

1.2 Histór ico ........................................................................................................................8

1.3 Telecomunicações no Brasil ..........................................................................................9

2. PCM - MODULAÇÃO POR CÓDIGO DE PULSO.........................................................10

2.1 Teorema da Amostragem............................................................................................12

2.2 Quantização.................................................................................................................13

2.3 Compressão.................................................................................................................13

2.4 Codificação..................................................................................................................15

2.5 Multiplexação por Divisão no Tempo (TDM) ............................................................15

2.6 Regeneração do Sinal na L inha ..................................................................................16

2.7 Demultiplexação, Decodificação, Expansão e Filtragem............................................16

2.8 Exercícios Propostos ...................................................................................................18

3. HIERARQUIAS DE MULTIPLEXAÇÃO PDH/SDH .....................................................19

3.1 Hierarquia Digital Plesiócrona (PDH)........................................................................19

3.2 Hierarquia Digital Síncrona (SDH) ............................................................................21 3.2.1 O Módulo de Transporte Síncrono – STM .............................................................22 3.2.2 Estrutura de Multiplexação da SDH.......................................................................23


4. TRANSMISSÃO EM BANDA BÁSICA ...........................................................................28

4.1 Classificação dos sinais: ..............................................................................................28

4.2 Técnicas de Codificação: .............................................................................................29 4.2.1 Codificação NRZ...................................................................................................29 4.2.2 Codificação RZ .....................................................................................................30 4.2.3 Codificação AMI (Alternate Mark Invertion).........................................................30 4.2.4 Codificação HDB-3 (High Density Bipolar with 3 Zero Maximum Tolerance).......30 4.2.5 Codificação CMI (Coded Mark Inversion) .............................................................30 4.2.6 Codificação Manchester ........................................................................................31


5. INTRODUÇÃO À REDE TELEFÔNICA ........................................................................33

5.1 A Central Telefônica...................................................................................................34

5.2 Evolução das Centrais.................................................................................................36

5.3 Requisitos das Centrais...............................................................................................37

5.4 Digitalização da Rede Telefônica................................................................................37


5

5.5 Central CPA – Controle por Programa Armazenado................................................38


6. COMUTAÇÃO TELEFÔNICA ........................................................................................41

6.1 Comutação Espacial ....................................................................................................41

6.2 Comutação Temporal..................................................................................................42

6.3 Sistema TST ................................................................................................................44


7. SINALIZAÇÃO TELEFÔNICA .......................................................................................49

7.1 Sinalização entre Terminal e Central .........................................................................49 7.1.1 Sinalização Decádica / Multifreqüêncial ................................................................49 7.1.2 Telefone Público ...................................................................................................50 7.1.3 Sinalização Acústica..............................................................................................50

7.2 Sinalização entre Centrais ..........................................................................................50 7.2.1 Sinalização por Canal Associado ...........................................................................50

7.2.1.1 Sinalização de Linha..........................................................................................51 7.2.1.2 Sinalização entre Registradores.........................................................................54

7.2.2 Sinalização por Canal Comum...............................................................................56


8. BIBLIOGRAFIA................................................................................................................58

ANEXO A: LABORATÓRIOS..................................................................................................59

Exper iência 1 – PCM L inear .................................................................................................59

Exper iência 2 – PCM Diferencial...........................................................................................64

Exper iência 3 – CODEC ........................................................................................................69

Exper iência 4 – Multiplexação por Divisão no Tempo (TDM) .............................................72


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1. INTRODUÇÃO

Os sistemas de telecomunicações desempenham um papel muito importante na sociedade e os desenvolvimentos atuais indicam que esse papel tornar-se-á ainda mais importante no futuro. Por telecomunicações entendemos aqui como todos os processos que tornam possível transferir voz, dados e vídeo, com o auxílio de alguma forma de sistema eletromagnético, incluindo métodos de transferência óptica. O rádio, a televisão, o telefone e a internet são as partes mais visíveis de uma estrutura complexa. Essa estrutura, formada por diversas redes, demanda planejamento, especificação, regulamentação, implantação, manutenção e administração. Para essas atividades as empresa precisam de técnicos e engenheiros.

No entanto, formam-se menos engenheiros que a demanda prevista para a área de telecomunicações. Certamente os indivíduos que se dedicarem a participar desse mercado promissor irão encontrar diversas oportunidades de crescimento profissional.

Este livro tem por objetivo mostrar de forma sucinta os conceitos básicos e uma análise dos Sistemas de Telecomunicações. Teremos contato com diversos aspectos da Telefonia Digital, como a digitalização dos sinais de voz, os processos de multiplexação dos sinais, o estudo de redes telefônicas, e análise das modernas centrais CPA. Veremos ainda uma apresentação das técnicas de modulação digital e os princípios das redes de computadores.

1.1 Sistemas de Telecomunicações

Podemos dividir em quatro tipos de serviços, caracterizados pela forma como a informação é apresentada ao usuário:

- Voz; - Dados e imagens; - Vídeo; - Multimídia.

Para que as operadoras e empresas de telecomunicações possam oferecer todos os serviços desejados pelo usuário, é necessário uma estrutura complexa, envolvendo diversos equipamentos como centrais telefônicas, satéli tes, rádios, fibras, servidores, roteadores, gerência de rede, etc. A figura 1.1 mostra alguns desses equipamentos. É evidente que o atual estágio de desenvolvimento contempla mais tecnologia que a ilustrada na figura.


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Figura 1.1 – Sistemas de Telecomunicações

SIS

TE

MA

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LULA

R

CC

CE

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X.2

5T

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1.2 Histórico

Desde a pré história, o homem já se comunicava. É evidente que nessa época a comunicação era direta de pessoa para pessoa. Com o advento da escrita, passou o homem a se comunicar por mensagens inscritas em pedras que eram transportadas por mensageiros. Mais tarde, o homem descobriu que codificando as mensagens por sinais visuais ou sonoros poderia aumentar a velocidade da comunicação: o uso de tambores e fogueiras data desta época.

As telecomunicações se iniciaram verdadeiramente em 1844, quando Samuel MORSE transmitiu a primeira mensagem em uma linha metálica entre Washington e Baltimore. Estava inventado o Telégrafo! A partir desse feito a tecnologia dos sistemas de comunicação foi evoluindo, devagar no princípio, assustadoramente veloz nos dias atuais, nos permitindo antever um mundo totalmente interligado. A figura 1.2 mostra de forma concisa toda a história das tecnologias da informação.

Figura 1.2 – História das Tecnologias da Informação


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1.3 Telecomunicações no Brasil

Aparentemente, a história das comunicações no Brasil começou com a chegada da família real em 22 de janeiro de 1808, quando D. João VI decidiu implantar o primeiro telégrafo em terras brasileiras.

Durante o Império, o Brasil foi um dos países pioneiros na montagem de uma estrutura de telecomunicações, chegando a instalar uma central telefônica no mesmo ano em que Paris ativou a sua. Durante a República o crescimento do setor foi irregular, tendo períodos de forte crescimento alternados com uma certa estagnação.

Anos 50: Mais de 1.000 companhias telefônicas, a maioria estrangeiras, com grande dificuldade de operação de integração. Anos 60: Marco inicial para o desenvolvimento ordenado das telecomunicações, passando o controle para a autoridade federal. Criação da EMBRATEL para implementar comunicação a longa distância. Anos 70: Telefonia urbana muito deficiente. Constitui-se a TELEBRÁS com uma empresa pólo por estado. Promove-se a incorporação das empresas existentes. Expressiva expansão da planta de 1,4 milhões para 5 milhões de terminais telefônicos. Criado o CPqD da Telebrás. Estabeleceu-se política industrial para consolidação de um parque industrial brasileiro. Anos 80: Consolidou-se o processo de incorporação de empresas, permanecendo somente 5. Lançados satéli tes de comunicação BrasilSat I e II, conseguindo-se a integração total do país. Com isso, possibili tou-se a popularização e interiorização das telecomunicações. Anos 90: Telebrás inicia a introdução de telefonia móvel celular e rede inteligente. Atinge a cifra de 10 milhões de terminais telefônicos instalados. Em 1995 é aprovado o fim do monopólio estatal da operação de serviços de telecomunicações. Aprovada em 1997 a Lei Geral de Telecomunicações e criada a Agência Nacional de Telecomunicações (ANATEL).


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2. PCM - MODULAÇÃO POR CÓDIGO DE PULSO

Existe atualmente uma forte tendência à transformação dos atuais sistemas telefônicos em redes inteiramente digitais, tanto no que diz respeito à transmissão como à comutação. Esta transformação teve início quando da introdução, em escala comercial, dos sistemas de transmissão PCM. A evolução no campo da computação e dos sistemas digitais propiciou a continuidade dessa transformação através da introdução de processamento de dados no controle de centrais telefônicas, criando assim as denominadas centrais CPA (Controle por Programa Armazenado).

As principais vantagens da introdução de tecnologia digital em centrais telefônicas, podem ser classificadas:

VANTAGENS TÉCNICAS - Melhor qualidade de transmissão; - Maior dificuldade de interceptação de conversação e maior facili dade de codificação para

ligações sigilosas; - Maior capacidade de sinalização entre centrais através do aproveitamento adequado dos canais

de sinalização dos sistemas PCM (64 Kbit/s); - Menores tempos para o estabelecimento de chamadas, quer pelo menor tempo de acesso aos

componentes da matriz de comutação, devido a compatibili dade entre as tecnologias da matriz e do controle, quer pela maios facili dade de determinação de rotas livres na matriz;

- Maior facili dade de projeto e implementação de matrizes de comutação de grande capacidade e bloqueio pequeno;

- Compatibili dade com futuros meios de comunicação digital. VANTAGENS ECONÔMI CAS - Redução de custo; - Redução de peso e espaço ocupado pela matriz de comutação; - Possibili dade de integração de serviços, permitindo a transmissão e comutação mais eficiente de

dados de qualquer natureza; - Simpli ficação de operação e dos procedimentos de pesquisa e correção de falhas

O PCM (Modulação por Código de Pulso) transforma um sinal analógico em uma série de pulsos binários que podem ser manipulados. Esse procedimento resulta em um erro, ou ruído


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intrínseco, provocado pela etapa de atribuições de níveis quânticos ao sinal.

O PCM consiste em relacionar o sinal a ser emitido com uma codificação de pulsos. É a técnica mais utili zada atualmente pelos sistemas de transmissão, sendo mostrada a seguir.

Figura 2.1 – Chaveamento de canais

O sistema PCM compõe-se de várias etapas nas quais o sinal é tratado devidamente para ser transmitido. Estas etapas são apresentadas no diagrama de blocos seguinte.

Figura 2.2 – Etapas da Modulação por Código de Pulso

Amostr Codif icaçãoQuantiza

MUX

Codif icaçãoQuantizaAmostr

Regeneração

DEMUX

Decodif ic Expansão FPB

Decodif ic Expansão FPB

CH1

CH30

CH1

CH30

Compres

Compres


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2.1 Teorema da Amostragem

Consiste em substituir o sinal analógico por uma sucessão de amostras de curta duração em intervalos regulares. Essa sucessão de amostras contém as informações necessárias para posterior recuperação do sinal original, sem perdas de informação. Os sinais de entrada aplicados a cada um dos canais correspondentes devem ser periodicamente amostrados para que possam ser codificados e em seguida multiplexados no tempo.

A freqüência de amostragem deve ser maior ou igual a duas vezes a máxima freqüência do sinal a ser amostrado (usualmente denominada de freqüência de Nyquist).

Onde Fa = Freqüência de amostragem Fs = Maior freqüência do sinal amostrado

A voz humana ocupa uma faixa de freqüências de 20 a 20 KHz. A faixa de freqüências utili zada em telefonia é de 300 a 3400 Hz, sendo que a freqüência de amostragem foi fixada em 8000 Hz. Esta faixa de freqüências foi escolhida porque representa 90% da inteligibili dade do sinal. O intervalo de tempo entre uma amostra e outra de um mesmo sinal é de 125 µs. Este valor foi obtido através de:

Onde Ta = intervalo de amostragem

A figura 2.3 ilustra o processo de amostragem de um sinal telefônico analógico.

Figura 2.3 – Amostragem de um sinal de voz

sa ff 2≥

µ1258000

11 ===a

af

T


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2.2 Quantização

Como os sinais amostrados PAM são analógicos, a primeira etapa para a conversão destes em sinais digitais é a quantização, que consiste em aproximar as ampli tudes das amostras para valores pré determinados (níveis de quantização).

Para que ele seja codificado, é necessário que assuma valores discretos, sendo aproximado para um valor pré estabelecido mais próximo (valor de decisão). Na quantização uniforme, como os intervalos de quantização são uniformemente distribuídos, sinais de menores ampli tudes sofrerão maiores efeitos do erro de quantização, ou seja, a relação sinal/ruído é menor para sinais de pequena ampli tude e maior para sinais de maiores ampli tudes. As estatísticas dos sinais de voz revelam que sinais de pequena intensidade são predominantes, o que inviabili za a quantização desse sinal de maneira uniforme.

Figura 2.4 – Quantização e Relação Sinal Ruído

Como vimos, o sinal quantizado traz consigo um erro de quantização (Eq). Podemos definir esse erro como sendo:

VqVaEq −=

Onde: Va = Valor da Amostra Vq = Valor Quantizado

2.3 Compressão

Na figura anterior verificamos que a Relação Sinal Ruído (RSR) é maior para valores maiores de ampli tude. Deste modo teremos uma RSR variável. Para se conseguir uma RSR melhor ao longo de toda a dinâmica do sinal, e obter uma maior inteligibili dade, é necessário que a quantização seja não - linear, onde os níveis de quantização são distribuídos de forma não - linear. Assim, teremos uma menor aproximação para níveis mais baixos.

O processo de compressão consiste em comprimir os níveis mais altos, sendo assim, a quantização não - linear associada a um compressor permite que a relação sinal / ruído seja constante para todos os níveis. A característica básica que define o funcionamento de um compressor é a Lei de Compressão. Atualmente existem as seguintes Leis de Compressão:

Lei µ: Não é utili zada no Brasil . A curva característica da Lei µ apresenta 15 segmentos e é utili zada para um sistema PCM de 24 canais. Adotada nos EUA e Japão.


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Lei A: Adotada para os sistemas de 32 canais onde a curva é aproximada para 13 segmentos de reta. Utili zada na Europa e Brasil .

Para execução prática dos equipamentos PCM, as curvas definidas pela Lei de Compressão são aproximadas por segmentos de reta, onde cada segmento (trecho) tem o mesmo número de níveis (igual a 16). A figura abaixo mostra a curva característica da Lei A..

Figura 2.5 – Curva Característica da Lei A

SEG7 110 0000 a 1111

SEG6 101 0000 a 1111

SEG8 111 0000 a 1111

SEG5 100 0000 a 1111

SEG4 011 0000 a 1111

SEG3 010 0000 a 1111

SEG2 001 0000 a 1111

SEG1 000 0000 a 1111

SEG1 000 0000 a 1111

SEG2 001 0000 a 1111

SEG3 010 0000 a 1111

SEG4 011 0000 a 1111

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SEG6 101 0000 a 1111

SEG7 110 0000 a 1111

SEG8 111 0000 a 1111

12

3

7

6

5

4

7

12

11

10

9

78

13

p=1 b a

p=0 b a

Y: Saída de níveis quantizados SEG: Segmento b: Segmento X: Nível do sinal de entrada P: Polaridade do Pulso a: Nível dentro do segmento


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2.4 Cod ificação

A codificação é usada após a compressão para converter a ampli tude de cada pulso PAM em uma combinação de bits zero e um. Os 128 intervalos positivos mais os 128 intervalos negativos formam os 256 (28) intervalos do sistema de transmissão PCM, sendo representados por palavras código (código binário) de 8 dígitos, isto é, 8 bits.

O formato da palavra código utili zado para representar cada valor codificado, é ilustrado na figura abaixo.

Figura 2.6 – Formato da Palavra Código de 8 bits

P: Indica a polaridade do pulso PAM, isto é, se ele se encontra na metade superior (p = 1)

ou inferior da curva de compressão (p = 0);

B: Indica o segmento dentro da metade definida por p, em que se encontra a amostra em questão (3 bits podem representar 8 segmentos). Para a característica de compressão utili zada, a curva é dividida em 13 trechos. Porém, como o trecho número 7 é subdividido em 4 segmentos, tem-se na realidade um total de 16 segmentos;

A: Indica o nível dentro do segmento ou trecho do segmento (4 bits podem representar 16 níveis).

2.5 Multiplexação po r Divisão no T empo (TDM)

A multiplexação permite que os vários sinais amostrados sejam transmitidos por uma única via de transmissão. Para um sistema PCM de 32 canais (30 canais para informação, uma canal para sinalização e outro para alinhamento e sincronismo), a chave eletrônica da etapa de amostragem varre um determinado canal num intervalo de tempo t.

T é o período de varredura de um quadro, que por sua vez é composto de 32 canais. Portanto, o tempo de varredura de um canal é de 3,9 µs e o tempo de um único bit é.

Logo, o restante do tempo T - t pode ser utili zado para transmissão, na, mesma linha, de outros canais de comunicação, obtendo assim a Multiplexação por Divisão no Tempo (TDM). Os 32 canais do PCM formam o quadro básico de 2.048 Kbps, ou 2 Mbps. O quadro repete-se 8.000 vezes por segundo, ou seja, cada quadro tem a duração de 125 � �� tem a capacidade de transportar 8 x 8.000 = 64 Kbit/s.

O intervalo de tempo (Time Slot) zero é utili zado para transportar o sinal de alinhamento de quadro. Os bits desta palavra têm sempre o mesmo formato: 10011011. O receptor determina a

1 2 3 4 5 6 7 8

p b a

sT

tc µ90625,332

125

32=== ns

Nb

tctb 28,488

8

90625,3 ===


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posição do quadro de pulsos baseado nas palavras de alinhamento dos quadros entrantes, para que os bits entrantes possam ser distribuídos aos circuitos telefônicos na seqüência correta. A palavra de alinhamento de quadro é transmitida alternadamente com a palavra de alarmes.

Figura 2.7 – Quadro PCM de 1º Ordem (2.048 Kbit/s)

O canal 16 é normalmente utili zado para transportar a sinalização associada aos canais úteis; com a introdução da sinalização por canal comum, o Time Slot 16 passa a ser utili zado para transportar mais um canal útil . O canal 16 funciona da seguinte maneira:

- No quadro 0: Sincronismo de multiquadro (conjunto de 16 quadros); - No quadro 1: Sinalização dos canais 1 e 17; - No quadro 2: Sinalização dos canais 2 e 18; - ... - No quadro 15: Sinalização dos canais 15 e 31.

2.6 Regeneração do Sinal na Linha

No sistema de transmissão PCM, a forma de onda de pulso transmitida é deformada na linha, mesmo se for bipolar. Entretanto, ela pode ser regenerada, sem distorção, através do uso de repetidores instalados em intervalos regulares.

O repetidor digital apresenta vantagens sobre o repetidor analógico, pois além de reconstituir o pulso no formato original, elimina completamente o ruído que estava presente junto com o sinal na entrada do repetidor. Com o repetidor analógico, isto não acontece, pois este ampli fica tanto o sinal de informação quanto o ruído existente no sinal de entrada do repetidor, além de inserir o próprio ruído, tornando difícil a reconstituição do sinal original.

Nos enlaces PCM são utili zados repetidores de 2 a 5 Km.

2.7 Demultiplexação, Decod ificação, Expansão e Fil tragem

Estas etapas realizam as operações inversas da Multiplexação, Codificação e Compressão.

Na demultiplexação, as informações contidas nos bits de sincronismo permitem que os pulsos PAM sejam encaminhados para seus respectivos canais por meio de uma seqüência de portas


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que se abrem sucessivamente.

A decodificação, executada na recepção, é a operação inversa à codificação realizada na transmissão. Nesta fase o sinal digital é transformado na forma de pulsos PAM.

Na recepção, após a decodificação, o pulso precisa ser restaurado, ou seja, expandido através de um processo denominado Expansão. Consiste em aplicar uma Lei exatamente inversa à da Compressão.

Finalmente, os pulsos PAM, passando através de fil tros existentes em cada canal, reconstituem os sinais originais.

Exercício 2.1: Suponha um sistema PCM com freqüência de amostragem 8 KHz, 24 intervalos de tempo e 8 bits de palavra de codificação. Pergunta-se:

a) Qual a freqüência máxima que pode ser amostrada sem distorção? b) Qual o tempo de quadro (Tq), tempo de canal (Tc) e tempo de bit (Tb)? c) Qual a taxa de transmissão do quadro (Vq) e de cada canal (Vc)??


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Exercício 2.2: Dado o sinal abaixo, e utili zando apenas 8 níveis de quantização, preencha a tabela para cada valor amostrado.

Valor Real da Amostra 1,3 V 3,6 V 2,3 V 0,7 V -0,7 V -2,4 V -3,4 V Valor Quantizado Número do Código Seqüência PCM

2.8 Exercícios Propo stos

1- Quais são as etapas que compõem um sistema PCM ? 2- Por que é utili zada a compressão ? 3- Suponha um sistema PCM com freqüência de amostragem 16 KHz, 22 intervalos de tempo e 6

bits de palavra de codificação. Pergunta-se: a) Qual a freqüência máxima que pode ser amostrada sem distorção? b) Qual o tempo de quadro (Tq), tempo de canal (Tc) e tempo de bit (Tb)? c) Qual a taxa de transmissão do quadro (Vq) e de cada canal (Vc)??

4- Esboce o quadro PCM de 1º ordem.


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3. HIERARQUIAS DE MULTIPLEXAÇÃO PDH/SDH

3.1 Hierarqu ia Digital Plesiócrona (PDH)

A comunicação digital utili za como base o canal de voz digital de 64 Kbit/s que por sua vez é multiplexado segundo técnicas TDM (multiplexação em tempo) nos diversos enlaces e troncos de comunicação que compõem o sistema. O sistema de multiplexação é hierarquizado, geralmente com 4 níveis, começando com o canal básico de 64 Kbit/s, agregando a seguir feixes de canais básicos, segundo esquemas próprios, padronizados pelo ITU ou um padrão americano.

As principais características dos níveis de multiplexação da hierarquia de transmissão digital do ITU e americana estão resumidas na Tabela 3.1. Em cada nível de multiplexação é levado em conta o fato de que os relógios dos tributários, além de serem distintos, não são exatamente iguais, mas quase iguais, dentro de uma certa tolerância, e por isso chamados sinais plesiócronos (plésio, do grego; quase igual).

Hierarquia Digital Plesiócrona PDH

Hierarquia Digital Européia

(ITU) Hierarquia Digital Americana

Hierarquia Digital Japonesa

Designa ção

Taxa [Kbit/s]

Equiv. Canal B

Designa ção.

Taxa [Kbit/s]

Equiv. DS0

Designa ção

Taxa [Kbit/s]

Equiv. Canal B

Canal B 64 - DS0 64 - Canal B 64 - E1 2.048 30 DS1 1.544 24 DS1 1.544 24 E2 8.448 128 DS1C 3.152 48 DS2 1.312 96 E3 34.368 512 DS2 6.312 96 J1 32.064 501 E4 139.264 2048 DS3 44.736 672 J2 97.728 1527

DS4NA 139.264 2016 DS4 274.176 4032

DS: Digital Signal E: Europeu J: Japonês

Tabela 3.1 – Padrões PDH

Devido a este fato, o sistema de multiplexação assim estruturado, é chamado de sistema


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PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy). Aos relógios de cada tributário deste sistema é permitida uma pequena variação ou tolerância em torno de um valor nominal. A partir do 2o. nível de multiplexação, os tributários são inseridos em um buffer que é lido a uma taxa ligeiramente superior à taxa do tributário. Quando não há nenhum bit no registrador de entrada, porque os bits vem a uma taxa um pouco menor, é adicionado um bit de enchimento (stuff bit) no fluxo de bits agregado. É claro que existe um mecanismo que sinalizará ao demultiplexador que foi feito um "enchimento" e que este bit deverá ser retirado do fluxo na recepção. Através deste mecanismo de buffer elástico todos os tributários do multiplexador são compatibili zados segundo um relógio único permitindo desta forma uma multiplexação TDM síncrona. Os multiplexadores do nível 2 a 4 aplicam esta técnica em relação aos seus tributários que são plesiócronos.

Somente no primeiro nível da hierarquia de multiplexação digital (32canais de 64 Kbit/s = 2.048 Kbit/s), como os fluxos digitais dos tributários (canais de voz de 64 Kbit/s) provêm dos codecs (conversores AD/DA) de entrada, que são cadenciados sincronamente a partir de um relógio único do próprio MUX, a multiplexação é do tipo TDM

0.......

31

2,048 Mbit/s

4 x8,448 Mbit/s

4 x34,368 Mbit/s

4 x139,264Mbit/s

32 x

32 x 64kbit/s = 2,048Mbit/s

Nível 0 Nível 1 Nível 2 Nível 3 Nível 4

NívelHierarquico

Taxa de bits nominal[kbit/s]

Freqüência Relógio[kHz]

Tolerância do Relógio[ppm: partes por milhão]

0 64 64 64 ± 1001 2048 2048 2048 ± 502 8448 8448 8448 ± 303 34368 34368 34368 ± 20

Precisão dos Relógios dos Tributários em cada nível de Multiplexação

Figura 3.1 – Estrutura de Multiplexação da PDH

Tendo em vista as diferenças entre os sistemas PDH europeu, americano e japonês, torna-

se difícil a interligação destes sistemas num sistema de comunicação digital mundial unificado. Este fato, além de outros fatores, contribuíram para a definição de um novo sistema de comunicação digital, que desse suporte para a transmissão em altas taxas, além de perfeita compatibili dade entre as diversas hierarquias de multiplexação digitais existentes. Também foram fatores decisivos, a necessidade de maior flexibili dade e confiabili dade destes sistemas, além de facili dades de gerenciamento, reconfiguração e supervisão, enfim, um sistema dentro do conceito de Rede Inteligente.

Este novo sistema é conhecido como Hierarquia Digital Síncrona, SDH (europeu), ou SONET (americano). A principal característica deste sistema, como aliás diz o próprio nome, é o fato de que ele é totalmente síncrono, baseado em um relógio mestre universal de alta precisão. Os


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canais digitais do sistema PDH, após passarem por um processo de adaptação, podem trafegar pelos canais síncronos d e alta velocidade do sistema SDH/SONET.

3.2 Hierarqu ia Digital Síncrona (SDH)

Por volta de 1985, o comitê T1X1 da ANSI, desenvolveu as primeiras interfaces para troncos óticos de alta velocidade baseados em fibra ótica, conhecido como SONET (Synchronous Optical Network). A partir de 1988, muitos dos estudos, interfaces e propostas da SONET foram acolhidas pelo ITU-T através das Recomendações G.707, G.708, e G.709, tornando-se desta forma um padrão mundial conhecido como SDH (Sinchronous Digital Hierarchy) do ITU-T.

A SDH é uma rede síncrona de transporte de sinais digitais, formada por um conjunto hierárquico de estruturas de transporte padronizadas com objetivo a transferência de informações sobre redes digitais e oferecendo aos operadores e usuários flexibili dade e economia.

A seguir temos as principais características da SDH que mostram o grande avanço que esta tecnologia trouxe para as redes de transporte:

- Padronização Total: Este foi um dos principais objetivos da SDH, permitindo um ambiente multifornecedor. O ITU-T padronizou diversos itens, como a taxa de bit, estrutura de quadro, interface de tributários, interface de linha, gerência de rede, etc.

- Flexibili dade aos tr ibutár ios: A estrutura do quadro SDH possui características que facili tam o aceso, derivação e inserção de tributários. Para a formação do quadro, a multiplexação se dá através do entrelaçamento de bytes (na PDH é a nível de bit). A localização e acesso aos tributários se dá através dos ponteiros presentes no quadro SDH, que indicam a posição de início de um tributário dentro do quadro.

- Grande Capacidade para Gerência de Rede: Cerca de 5% da capacidade de transporte é destinado ao transporte de bytes específicos a gerência de rede.

Com as características apresentadas, a SDH introduziu alguns benefícios nas redes de

transporte:

- Custo da rede mais baixo; - Melhor gerência de rede; - Provisionamento mais rápido; - Disponibili dade da rede; - Atendimento a serviços futuros.

A SDH foi projetada para que suportasse a transmissão de quase todos os tipos de sinais existentes. Entre os muitos, cita-se alguns com o mapeamento já definido: PDH (2, 34, 140 Mbps), ATM, FDDI, Frame Relay. Acredita-se que qualquer sinal que possa aparecer nos sistemas de telecomunicação poderão ser transportados pela SDH.

A tabela apresenta a Hierarquia Digital Síncrona SDH e o sistema equivalente americano SONET (Synchronous Optical NETwork). A principal diferença entre os dois sistemas é em relação a estrutura do quadro do canal básico, a partir do qual é estruturada a hierarquia de multiplexação, e a designação dos diversos canais digitais. Enquanto o SONET inicia com um canal chamado STS-1, de 51,84 Mbit/s, o sistema SDH começa com um canal designado de STM-1, de 155,52 Mbit/s.


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Hierarquia Digital Síncrona SDH/SONET

Designação SONET (ANSI)

Designação SDH (ITU-T)

Taxa [Mbit/s]

Taxa útil [Mbit/s]

STS-1 (OC-1) - 51,84 50,112 STS-3 (OC-3) STM-1 155,52 150,336 STS-9 (OC-9) STM-3 466,56 451,008

STS-12 (OC-12) STM-4 622,08 601,344 STS-18 (OC-18) STM-6 933,12 902,016 STS-24 (OC-24) STM-8 1244,16 1202,688 STS-36 (OC-36) STM-12 1866,24 1804,o32 STS-48 (OC-48) STM-16 2488,32 2405,376

STS: Sinchronous Transport Signal STM: Sinchronous Transport Module ANSI: American Nacional Standard Institute OC: Optical Carrier

Tabela 3.2 – Hierarquia Digital Síncrona SDH/SONET

3.2.1 O Módu lo de Transporte Síncrono – STM

Na SDH é definida uma estrutura básica de transporte de informação, o Módulo de Transporte Síncrono – 1 (STM-1), com taxa de 155,52 Mbps. Esta estrutura define o primeiro nível da hierarquia, e atualmente estão padronizadas 3 módulo de transporte síncrono: STM-1, STM-4 e STM-16.

A estrutura de quadro do STM-1 consiste de 9 linhas e 270 colunas, lidos da esquerda para a direita e de cima para baixo, com duração de 125 ! "�#�$%"'&(*)+,�-�"."0/1,2/43*/65�/879):(�7;)<5�)>=�)?+/A@�#CB�B�Bquadros/segundo, logo um byte dentro do quadro representa 64 Kbps. Já a estrutura de quadro do STM-N é obtida através da multiplexação de “N” payloads de quadros STM-1

Figura 3.2 – Módulo de Transporte Síncrono - STM

A estrutura de quadro possui basicamente as seguintes áreas:

RSOH – Cabeçalho de Seção de Regeneração: Seu conteúdo pode ser examinado e modificado não somente pelos terminais de uma seção mux, mas também pelos regeneradores de linha. Contém, a seguinte estrutura, sendo que os espaços em branco servem para compatibili zar com a SONET.

9 co lunas

R S O H

M S O H

Ponte i ro

260 co lunas

1

345

9

Pay load

POH

1 co luna

125 us


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A1 A1 A1 A2 A2 A2 C1 B1 E1 F1 D1 D2 D3

A1 e A2: Dois bytes para sincronismo de quadro (F6 e 28 em hexadecimal). C1: Identificador de STM. B1: Monitoração de erro de bits, através do cálculo de paridade (BIP-8) do quadro anterior. E1: Canal de serviço, é um canal de voz 64 Kbps. F1: Canal de usuário. D1, D2 e D3: Canais de comunicação de dados de 192 Kbps. Ponteiro: O ponteiro é responsável por tornar a rede SDH síncrona, pois sua função é indicar a posição do primeiro byte do Payload associado a ele. Se o relógio dos dados de um tributário qualquer se adianta ou atrasa em relação à cadência do relógio SDH, os ponteiros adiantam ou atrasam a localização temporal da informação dentro do quadro STM. MSOH – Cabeçalho de Seção de Multiplexação: Seu conteúdo não pode ser acessado por regeneradores de linha. Sua estrutura é:

B2 B2 B2 K1 K2 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 Z1 Z2 E3

B2: Monitoração de erro de bits, através do cálculo de paridade BIP-24. K1 e K2: Canais de comutação automática. D4 a D12: Canais de comunicação de dados de 576 Kbps. Z1 e Z2: Reservados. E2: Canal de serviço. POH – Cabeçalho de Via: Os bytes POH prestam-se a várias funções:

J1 Identificador dos pontos de um trajeto B3 Monitoração de erro de bits, utili zando BIP-8 C2 Identificador de carga do VC G1 Indica estado do trajeto F2 Canal de Usuário H4 Indicador de multiquadro Z3 Reservado para uso futuro Z4 Reservado para uso futuro Z5 Reservado para uso futuro

Payload: Onde serão colocados os tributários, podendo ser sinais PDH, ATM, Frame Relay, etc.

3.2.2 Estrutura de Multiplexação da SDH

Na figura 3.3 é mostrada a estrutura hierarquizada do SDH que também permite a inserção


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dos acessos básicas do sistema de multiplexação PDH para dentro deste sistema passando porém por uma adaptação. Através deste sistema de adaptação, os mecanismos de adição ou extração (add and drop) de canais digitais de ordem inferior a partir de um agregado de ordem superior, processo complicado e demorado no sistema PDH, torna-se simples e direto no sistema SDH.

Exempli ficando; a inserção ou extração de um canal de 64 Kbit/s de um canal E3 de 34,368Mbit/s do sistema PDH, precisa necessariamente passar pelas etapas intermediárias, (no caso E2 e E1) e em cada um deles sincronizar os sinais a partir do relógio próprio de cada tributário intermediária, o que além de complicado é demorado. Já no sistema SDH, em vista de que é utili zado um relógio mestre único, em todos os níveis de multiplexação, não há necessidade de passar por estes processos, aumentando-se desta forma a eficiência, a rapidez e confiabili dade do sistema.

Figura 3.3 – Estrutura de Multiplexação SDH/SONET

O mapeamento do fluxo de bits de um canal PDH é feito segundo um conceito de

container (C). O container é um estrutura de dados (bloco), fixa para cada tipo de acesso. Ao container é acrescido a informação sobre a rota por onde ele será transportado.


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O container com a informação de rota é chamado de Virtual Container (VC), o qual ao receber a informação do ponteiro da localização temporal da informação útil dentro do VC é chamado de Unidade Tributária.(TU). As TU's por sua vez, podem ser agrupadas por multiplexação para um nível superior. Através de um novo processamento de ponteiros temporais, são obtidas as Unidades Administrativas (AU), que por sua vez podem ser multiplexadas para os níveis de entrada no SDH/SONET, ou seja STM 1 ou STS 3.

Na figura seguinte, temos somente a estrutura de multiplexação SDH com os tributários PDH da Hierarquia Européia.

Figura 3.4 – Estrutura de Multiplexação SDH simplificada

A estrutura de dados dos canais digitais do PDH são transformadas segundo etapas e

modificações sucessivas, definidas a seguir:

• Container de ordem n, ou Cn (n=1-4) • Virtual Container de ordem n, ou VCn (n=1-4) • Tributary Units, TUn (n=1-4) • Tributary Unit Group, TUGn (n=2 ou 3) • Administration Unit, AUn (n=3 ou 4) • Administration Unit Group, AUG

Container C-n (n=1-4) Um container é a estrutura de Dados que contém a informação

útil (payload) da rede PDH para formar um virtual container (VC). Para cada container Cn há um VC correspondente.

C1 - pode ser de dois tipos; C11 - 1544 Kbit/s (DS1) e C12 - 2048 Kbit/s (E1) C2 - 6312 Kbit/s (DS2) C3 - 44.736 Kbit/s (DS3) ou 34.368 Kbit/s (E3) C4 - 139.264 Kbit/s (DS4AN ou E4)

Container Virtual VC-n (n=1-4) O Container Virtual é a estrutura de informação usada para conter a informação útil mais a informação de rota do SDH. É composto portanto pêlos campos de informação da carga útil (payload) e o cabeçalho de rota (POH - Path OverHead), organizado em uma estrutura de quadro que se repete a cada 125 ou 500 µs como mostra a figura.

VC-n D C-n + POH

POH Carga Útil

x3 x7

x1 x3

x1 xN


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Unidades Tr ibutár ias TU-n (n=1-3) O TU-n é uma estrutura de dados usada para adaptar a camada de rota de ordem inferior em uma camada de rota de ordem superior.

TU-n E VC-n + Ponteiro de TU Grupo de Unidades Tr ibutár ias TUG-n (n=2,3) O TUG é composto por um grupo de

TU’s multiplexados para formar um VC de ordem superior. Ex.: TU-3 + TU-3 + TU-3 E VC-4

TU-n +…+ TU-n E TUG-n E VC-n+1

Unidade Administrativa AU-n (n=3,4) É a estrutura de informação usada para adaptar a

camada de rota de ordem superior com a camada de seção de multiplex. A estrutura AU é composta por um VC de ordem superior e um ponteiro de AU.

VC-n + ponteiro E AU-n

Grupo de Unidades Administrativas AUG A estrutura AUG é composto por um grupo

de AU’s, que a seguir, podem ser multiplexados para formar um STM-n

AU-n + …+AU-n E AUG Ex.: AUG E AU3 + AU3 + AU3 ou, AUG E AU4 Synchronous Transport Module STM-n (n=1,4,16…) Um STM é a estrutura de dados

usada para acomodar as conexões da camada de seção no SDH.

n.AUG + (SOH+LOH) E STM-n Exercício 3.1: Descreva todo o processo de formação do quadro STM-1 através de um sinal PDH de 140 Mbit/s.

POH Carga Útil Ponteiro


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Exercício 3.2: Dada a rede SDH abaixo e considerando que um tributário é inserido no nó A e retirado no nó B, determine as seções de multiplexação, regeneração e via.

A B

C

D

Mux

Mux

Mux

Mux

Reg Reg


1- Quais são os níveis de multiplexação e respectivas velocidades da PDH adotada no Brasil? 2- Como são compatibili zados os relógios dos tributários na PDH? 3- Desenhe o quadro da SDH e explique de forma sucinta as suas principais áreas. 4- Dada a estrutura de multiplexação SDH, descreva as seguintes etapas: Container, Virtual

Container, Unidade Tributária, Grupo de Unidades Tributárias, Unidade Administrativa, Grupo de Unidades Administrativas e STM (Módulo de transporte Síncrono).

x3 x7

x1 x3

x1 xN


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4. TRANSMISSÃO EM BANDA BÁSICA

A modulação não é a única forma de se transmitir um sinal digital para um ponto remoto. Desde que a distância entre o transmissor e receptor seja de alguns quilômetros, a banda de transmissão disponível seja em torno de 15 KHz e o meio de transmissão tenha certas características, é possível realizar a Codificação Banda Base do sinal digital.

Esse processo consiste na reconfiguração do sinal digital (informação que se quer transmitir) em um sinal melhor adaptado às condições de transmissão.

A Codificação Banda Base é realizada para alcançar os seguintes objetivos:

a) A variação da componente DC deve ser a menor possível; b) A possibili dade de fácil extração do sinal de relógio; c) A faixa de freqüência ocupada deve ser a mais estreita possível.

4.1 Class ificação do s s inais:

Os sinais em Banda Base podem ser classificados quanto a duração e polaridade de seus pulsos:

Duração:

NRZ (non return to zero): cada bit 0 é representado por um pulso OFF e cada bit 1 por um pulso ON ocupando todo o intervalo significativo do bit;

RZ (return to zero): os bits 1 são representados por pulsos ON com duração de meio intervalo significativo bit.

Polar idade:

Unipolar : os dois níveis tem a mesma polaridade (exemplo: 0 e “+”). Esse tipo de sinal resulta em codificação com componente DC que não leva informação mas consome energia. Além disso, a ocorrência de uma longa seqüência de bits 0 resulta em um sinal que não apresenta transições, dificultando a sincronização dos equipamentos.

Polar: este sinal possui pulsos com polaridades opostas (exemplo: o bit 0 é representado por pulso “ -” e o bit 1 por pulso “+”), zerando a componente DC se a mensagem contiver uma


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proporção igual de bits 0 e 1.O número de transições dependerá completamente do sinal transmitido.

Bipolar: os sucessivos bits 1 são representados com pulsos de polaridade alternada.

4.2 Técnicas de Cod ificação:

Existem diversas técnicas de codificação, ilustradas na figura abaixo e descritas adiante.

Clock 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 +1 Unipolar 0 NRZ +1 Bipolar 0 NRZ -1 +1 Unipolar 0 RZ +1 Bipolar 0 RZ -1 +1 AMI 0 -1 +1 HDB-3 0 -1 +1 CMI -1 Manches +1 ter -1

Figura 4.1 – Exemplos de formas de onda codificadas

4.2.1 Codificação NRZ

Com o código NRZ, o nível do sinal é mantido constante em uma de duas tensões possíveis, pela duração de um intervalo de bit. Se as duas voltagens permitidas são 0 e V, a forma de onda NRZ é dita UNIPOLAR. Este sinal tem uma componente DC diferente de zero. Por outro lado, o sinal NRZ BIPOLAR usa duas polaridades, +V e -V, deste modo provê uma componente DC nula.

Sinal de Dados


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A codificação NRZ apresenta carência de transições de dados, o que resulta em um pobre desempenho na recuperação de relógio. Esta característica limita o seu uso apenas para pequenas distâncias de transmissão e conexões entre estações.

4.2.2 Codificação RZ

O nível do sinal que representa o bit de valor 1 dura a primeira metade do intervalo do bit, após o qual o sinal retorna para o nível de referência (zero) para o restante meio intervalo de bit. Um bit 0 é indicado por uma não mudança, com o sinal continuando no nível de referência (zero).

Sua principal vantagem reside no aumento das transições e comparação com o NRZ, com uma resultante melhoria na recuperação do relógio. Nota-se que uma seqüência muito grande de 0 resulta em um sinal sem transições, o que representa um problema para os circuitos de recuperação de relógio.

4.2.3 Codificação AMI (Alternate Mark Invertion)

Na codificação AMI (bipolar), o bit 0 é sempre codificado como nível zero, e os bits 1 são codificados como +V ou -V, onde a polaridade é alternada para cada ocorrência de bit 1. A codificação AMI resulta em uma componente DC nula. A representação AMI pode ser NRZ (100 % do tempo de bit) ou RZ (50% do tempo de bit).

A garantia de transição dos níveis para cada bit 1, proporciona um ótimo desempenho na recuperação de relógio, melhorando ainda mais quando o sinal for RZ. Esta codificação apresenta ainda a capacidade de detecção de erro, pois ampli tudes positivas consecutivas sem uma ampli tude negativa intermediária (e vice-versa) constituem uma violação da regra AMI e indicam que ocorreu um erro na transmissão.

Porém, uma longa seqüência de zeros não produz transições no sinal, o que pode causar dificuldade na recuperação do relógio.

4.2.4 Codificação HDB-3 (High Density Bipolar wi th 3 Zero Maximum Tolerance)

Esta codificação limita o número de zeros consecutivos permitidos em substituição do quarto zero por uma violação bipolar. Além disso, a fim de eliminar qualquer possível componente DC devido a seqüência adicionada, o codificador força o número de B (nível lógico 1) entre dois pulsos V (violação) consecutivos a ser sempre ímpar

É utili zado para codificar o sinal do multiplex de 2 Mbps, 8 Mbps e 34 Mbps dentro da hierarquia européia. Essa codificação segue as regras abaixo:

1- Quando 3 ou menos bits 0 se sucedem, a regra AMI deve ser aplicada. 2- Quando mais do que 3 bits 0 se sucedem, a seqüência 0000 é substituída por B00V ou

000V, onde: - Pulso B: Pulso de lógica 1 em concordância com as regras AMI. - Pulso V: Pulso de lógica 1 em discordância com as regras AMI. 3- O uso de B00V ou 000V depende do número de pulsos B contidos entre os pulsos V: - Número ímpar: 000V - Número par: B00V

4.2.5 Codificação CMI (Coded Mark Inversion)

É utili zada como código de linha para o sinal multiplex de 4o. ordem (140 Mbps), bem


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como no sistema SDH 155 Mbps.

O símbolo 1 é enviado com polaridade alternada utili zando 100% do tempo de bit. O símbolo 0 é enviado por uma troca de polaridade de negativo para positivo com 50% do tempo de bit.

4.2.6 Codificação Manchester

Para os bits 1, utili za-se uma defasagem de 180o em relação o relógio (clock). Para os bits 0 não se utili za defasagem. Este sistema pode ser implementado, logicamente, por uma porta OU-Exclusivo:

RELÓGIO

SINAL NRZ

MANCHESTER

Figura 4.2 – Implementação da Codificação Manchester com porta OU-Exclusivo

Exercício 7.1: Dado o sinal binário abaixo, faça as seguintes codificações: NRZ, RZ, AMI (50%), AMI (100%), HDB3 (50%), CMI e Manchester. 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1

DADOS

NRZ

RZ

AMI (50%)

AMI (100%)

HDB3 (50%)

CMI

MANCHESTER

CLOCK


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1- Dado o sinal binário abaixo, faça as seguintes codificações: NRZ, RZ, AMI (50%), AMI (100%), HDB3 (50%), CMI e Manchester.

1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1

DADOS

NRZ

RZ

AMI (50%)

AMI (100%)

HDB3 (50%)

CMI

MANCHESTER

CLOCK


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5. INTRODUÇÃO À REDE TELEFÔNICA

A rede telefônica evoluiu a partir do serviço básico de telefonia para um portfólio de serviços denso e variado. A rede telefônica é constituída pela rede longa distância, que inclui as centrais interurbanas e internacionais e os respectivos entroncamentos; a rede local contendo as centrais e entroncamento em área urbana e o enlace de assinante, constituído pelos terminais e linhas de assinante.

Os assinantes de uma operadora telefônica demandam diversos serviços:

- Transmissão de dados; - Telefonia; - Telex; - Comunicações Móveis; - Acesso à Internet; - Transmissão de Vídeo.

Para a provisão desses serviços, a operadora estrutura seu sistema em diferentes redes de comunicações, com características que otimizam o fornecimento de determinado serviço:

- Rede Telefônica Pública Comutada (RTPC); - Rede Pública Comutada Telegráfica (TELEX); - Redes Privadas; - Sistema Móvel Celular (SMC); - Rede Pública de Transmissão de Dados; - Provedores de Serviços Internet.

A figura a seguir mostra a estrutura topológica da rede telefônica, com os diferentes tipos de centrais telefônicas:


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Figura 5.1 – Estrutura topológica da rede telefônica

5.1 A Central Telefôn ica

O invento de Grahan Bell permitia que apenas duas pessoas se comunicassem. Evidentemente a necessidade de comunicação da sociedade era muito maior, porém fazer vários usuários falarem entre si apresentava sérios problemas. Como exemplo, vamos supor que 6 usuários de uma localidade quisessem se interligar. Para ligarmos diretamente os usuários, seria necessário 15 pares de fios.

No caso de termos n assinantes, vamos precisar de N pares de fios, dado pela combinação de “n elementos dois a dois” . Assim o número de pares de fios é: N = n (n – 1) / 2, onde n representa o número de assinantes. Para 100 assinantes teríamos 4.950 pares de fios, e para 10.000 assinantes seriam 49.995.000 linha telefônicas.

Surgiu a idéia de, em vez de comutar o telefone no assinante, se comutassem todos os assinantes centralizadamente. Agora cada assinantes corresponde a um par de fios, o que diminui a rede externa. O ponto central onde se dava a comutação e para qual convergiam os pares de fios ficou conhecido como Central Telefônica e os pares de fio como Linhas de Assinantes.

As Centrais Telefônicas podem ser classificadas quanto a sua capacidade final de


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terminais, a aplicação, função na rede telefônica e tecnologia de comutação.

Quanto a capacidade final de terminais as centrais se classificam em:

- Central Simpli ficada: Capacidade final até 1.000 terminais; - Central de Pequeno Porte: Capacidade final até 4.000 terminais; - Central de Médio Porte: Capacidade final até 10.000 terminais; - Central de Grande Porte: Capacidade final superior a 10.000 terminais.

Quanto a aplicação as centrais podem ser:

- Central Privada: Utili zado nas empresa em geral. Os aparelhos conectados a essa central são chamados ramais, enquanto os enlaces com a central local são chamados troncos;

- Central Pública: Responsável pelo tratamento de todo serviço básico de telefonia. Possibili ta também o acesso a outros serviços especiais ou suplementares.

Quanto a tecnologia de comutação:

- Centrais Analógica ou Espaciais (CPA-E): Centrais cuja estrutura interna é analógica. Nestas centrais as matrizes de comutação são analógicas;

- - Centrais Digitais ou Temporais (CPA-T): Centrais cuja estrutura interna é digital, isto é, as matrizes de comutação são digitais. Nestas centrais, a conversão analógica para digital é realizada a nível de interface de assinantes.

Quanto a função na rede telefônica, podemos classificar:

- Central Local: Central que processa chamadas originadas e terminadas em terminais telefônicos a ela conectados;

- Central Trânsito: Central que processa chamadas entre centrais telefônicas; - Central Tandem: Central que apresenta a função de uma central local e trânsito juntas.

Os níveis hierárquicos entre as centrais da Rede de Telefonia Pública Comutada (RTPC) são chamados de classes, conforme ilustrado pela figura 4.2:

- Central Trânsito Internacional: Central trânsito cuja única função é encaminhar chamadas internacionais;

- Central Trânsito Classe I: Central trânsito interurbana que se interliga com pelo menos uma central trânsito internacional através de rota final. Isto implica que a mesma pertence ao nível mais elevado da Rede Nacional de Telefonia;

- Central Trânsito Classe II : Central trânsito interurbana que se interliga com uma central trânsito classe I através de rota final para o tráfego internacional;

- Central Trânsito Classe III : Central trânsito interurbana que se interliga com uma central trânsito classe II através de rota final para o tráfego internacional;

- Central Trânsito Classe IV: Central trânsito interurbana que se interliga com uma central trânsito classe III através de rota final para o tráfego internacional.

OBS: Rota final é uma rota dimensionada com baixa probabili dade de perda, não permitindo a existência de rotas alternativas.


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Figura 5.2 – Classes de Centrais Interurbanas

Como opção de atender localidades remotas, diminuindo consideravelmente o número de pares de fios, tem-se os chamados concentradores. Um concentrador conecta a um enlace PCM um número de linhas de assinantes maior do que o número de Time Slots do canal. Os concentradores podem ser controlados pelo processador da central principal, por meios de sinais enviados no próprio enlace PCM (por exemplo, o canal 16 do sistema de 32 canais) ou ter o seu próprio processador, possibili tando a comutação das ligações entre seus próprios assinantes.

5.2 Evolução das Centrais

Até por volta de 1891 a comutação (conexão entre assinantes) era realizada somente com o auxílio de uma telefonista, através de uma mesa operadora, quando o sistema começou a ser automatizado.

O crescimento do tráfego determinou a modernização e proli feração das mesas telefônicas. Em 1891 foi desenvolvida a primeira chave seletora automática. Era a primeira central automática, denominada “Central Passo a Passo”. Este sistema utili zava seletores que eram acionados pelos pulsos de corrente gerados pelos discos dos telefones para realizar a comutação entre os terminais.

Na década de 20 foram desenvolvidos os sistemas rotativos, que predominaram até a década de 50 e foram suplantados pelos sistemas Crossbar.

Os sistemas Crossbar receberam essa denominação devido às características de construção dos seletores. Eram compostos por barras dispostas ortogonalmente de forma que, ao serem acionadas, fechavam contatos elétricos na pontas de cruzamento. Estes sistemas predominaram até o aparecimento das centrais controladas por programa armazenado (CPA), na década de 70.

Com a evolução dos computadores surgiu a idéia de se utili zar processadores para


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executar as tarefas implementadas nas centrais. A utili zação de processadores garantiu um grande avanço às centrais, uma vez que o software tornou as centrais mais flexíveis. Por este motivo as centrais são ditas controladas por programa armazenado.

5.3 Requ isitos das Centrais

Para que uma central possa ser integrada à Rede Nacional de Telefonia (RNT), é necessário que a mesma disponibili ze interfaces padrões tanto para o acesso de assinantes como para interligação com outras centrais. A central deve também ser capaz de executar funções de acordo com o especificado nas práticas Telebrás em vigência no país. As principais tarefas especificadas para uma central são:

- Função de Comutação; - Função de Tratamento de Terminais; - Função de Sinalização; - Função de Tarifação; - Função de Encaminhamento; - Função de Sincronismo; - Função de Operação e Manutenção; - Função de Supervisão.

5.4 Digitalização da Rede Telefôn ica

Inicialmente o sistema telefônico era completamente analógico, isto é, o sinal gerado pelo terminal telefônico, a comutação na central e a transmissão eram analógicas, como mostra a figura 4.3. Basicamente tinha-se a Multiplexação por Divisão na Freqüência (FDM). A digitalização do sistema começou na interconexão entre centrais, que possibili tou a Multiplexação por Divisão de Tempo (TDM) e a Modulação por Código de Pulso (PCM). Assim, havia a necessidade de conversores A/D e D/A nos pontos de conexão com o sistema de transmissão.

Figura 5.3 – Penetração da tecnologia digital na rede telefônica


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Depois a matriz de comutação passou a ser digital. Neste caso, a parte analógica se

restringia ao sinal proveniente do terminal. Esta última configuração é a que predomina hoje no Brasil e no mundo. A última imagem da figura 4.3 mostra a configuração utili zada na Rede Digital de Serviços Integrados (RDSI), onde a informação é digital de um extremo a outro. O objetivo da RDSI é suportar serviços de voz, dados e imagens em uma única rede, utili zando o par de fios do assinante da rede telefônica.

5.5 Central CPA – Controle por Programa Armazenado

Neste tipo de central, o sistema de controle é baseado em um programa armazenado em uma memória. A figura seguinte ilustra o diagrama em blocos de uma central CPA genérica. Existem vários fabricantes de centrais, cada uma com uma arquitetura distinta, porém a figura possui uma correlação muito próxima entre seus elementos funcionais com os da maioria das centrais disponíveis.

Na figura percebe-se que a central CPA consiste de dois sistemas: controle e comutação. O sistema de comutação é composto por dois tipos de unidades: uma ou mais Unidades de Concentração de Assinantes (SCU) e uma Unidade de Seletor de Grupo (GSU).

Figura 5.4 – Diagrama em blocos de uma central CPA

Segue uma descrição dos blocos funcionais:


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F SCU (Subscriber Concentrator Unit): Esta unidade possui funções de terminação de linha,

sinalização, equipamento de controle e poderá também possuir função de comutação. A SCU é utili zada em chamadas locais, chamadas geradas (desta central para outra) e chamadas terminadas (de outra central para esta). Não é utili zada em chamadas trânsito. F

GSU (Group Switch Unit): Normalmente composto de vários estágios de comutação, provendo também interconectividade entre SCU e troncos externos. Utili zada em chamadas geradas, terminadas e trânsito. Não é utili zada em chamadas locais. F

Seletor de Grupo (Matr iz de Comutação): Onde efetivamente se dá a comutação. Possibili ta a interconexão (comutação) entre linhas de assinantes, linha de assinante com troncos, entre troncos, e troncos com receptor/transmissor de sinalização MF e com sinalizações associada a canal (CAS) e canal comum (CCS). F

Unidade de Terminação de Tronco Analógico: Permite conectar centrais digitais e analógicas. F

SLT U (Subscriber L ine Termination L ines): Possui as funções de fornecer alimentação para o terminal telefônico, detecção de fone fora do gancho, detecção de pulsos de aparelho decádico, alimentação da corrente de campainha, proteção contra sobre tensão na linha, conversão da linha analógica do assinante de dois para quatro fios para o sistema de comutação digital, junto com o controlador de linha de assinante, converte o sinal decádico em dígitos. F

Controlador de L inhas de Assinantes: Provê a interface entre o SLTU e o sistema de controle. F

Gerador de Tons: Gera os diversos sinais acústicos entre central e terminal. F

Matr iz de Concentração: Permite que os muitos assinantes acessem os poucos canais através de um Mux. F

Sinalização Multifreqüêncial (MFC): No bloco SCU, é responsável por receber os sinais multifreqüênciais proveniente da linha de assinante; no bloco GSU é responsável por receber e enviar os sinais multifreqüênciais de/para outras centrais. F

I /O (Input/Output): Possibili ta a comunicação com o mundo exterior. Pode-se conectar terminais de programação para programar a central, terminais de vídeo e impressora. F

Sistema de Controle: Comanda todas as operações em uma central CPA. O controle pode ser centralizado, descentralizado ou misto. - Centralizado: Todo o comando está a cargo de um processador central, que normalmente é

duplicado por razões de segurança. - Descentralizado: Cada subsistema que compões a central é controlado por um processador

independente, que normalmente estão conectados em rede local na central. No caso de falha de um dos processadores, um outro pode assumir a função.

- Misto: Os vários subsistemas são controlados por processadores regionais (RP) que reportam e recebem comandos de um processador central.


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Para finalizar, a figura 4.5 mostra os principais eventos envolvidos, externos e internos à central, em uma chamada local.

Figura 5.5 – Ciclo de vida de uma chamada local


1. Como é composta a rede telefônica? Como são classificadas as centrais quanto à hierarquia? 2. Explique a classificação dada às centrais quanto a sua capacidade final de terminais, a

aplicação, função na rede telefônica e tecnologia de comutação. 3. Por que as modernas centrais são chamadas de Centrais por Controle de Programa

Armazenado? 4. Como se compõem as centrais telefônicas digitais?


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6. COMUTAÇÃO TELEFÔNICA

A principal função de uma central é realizar a comutação telefônica, ou seja, permitir o estabelecimento de uma caminho entre dois terminais e/ou juntores. Em outras palavras, podemos definir comutação telefônica como sendo o chaveamento ou o estabelecimento de uma conexão entre duas interfaces de uma central. A figura 5.1 ilustra a função de comutação entre dois terminais e também mostra a central B comutando as centrais A e C.

Figura 6.1 – Função de comutação: (a) entre terminais; (b) entre centrais

Isto é feito através da comutação espacial e da comutação temporal. Na comutação espacial é feita a troca dos canais (Time Slots) de uma linha para outra, permanecendo no mesmo intervalo de tempo. Já a comutação temporal é feita a troca dos intervalos de tempo entre a entrada e a saída de uma linha.

6.1 Comutação Espacial

A figura 5.2 ilustra a implementação deste tipo de comutador com 3 entradas e 3 saídas. Neste tipo de comutador, cada memória de controle controla um determinado PCM de saída; neste caso a memória CS1 controla o PCM1 (S1), a memória CS2 o PCM2 (S2), etc. O conteúdo das memórias de controle em cada endereço indica o número do PCM de entrada que deverá aparecer no PCM de saída, naquele Time Slot. Assim, o conteúdo do endereço 0 será lido no Time Slot 0, o conteúdo do endereço 1 será lido no Time Slot 1, etc.


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Figura 6.2 – Comutador Espacial

No exemplo, os números 3, 1 e 2 no endereço 0 (zero) de cada memória indica que no

Time Slot 0 o conteúdo do:

- PCM3 de entrada foi comutado para o PCM1 de saída; - PCM1 de entrada foi comutado para o PCM2 de saída; - PCM2 de entrada foi comutado para o PCM3 de saída.

O conteúdo das memórias de controle é escrito pelo sistema de controle durante a fase de sinalização. Note que as informações não mudaram de Time Slot da entrada para a saída. Elas sofreram apenas uma comutação no espaço.

6.2 Comutação Temporal

Através das matrizes de comutação temporal, os sinais podem ser transferidos de uma linha MUX de entrada a qualquer Time Slot de uma linha MUX de saída, ou seja, esta matriz é capaz de trocar a ordem dos canais do feixe PCM.

A matriz temporal extrai todos os canais do feixe PCM de entrada e os armazena em uma memória interna, denominada de Memória de Conversação.

Como ilustra a figura, os contatos E fecham um de cada vez, na cadência e seqüência dos intervalos de tempo do PCM de entrada. As palavras PCM de entrada são armazenadas de acordo com a sua ordem de chegada, desta forma, a matriz armazena todos os 32 canais de entrada em 32 endereços da memória.

A comutação é controlada pela Memória de Controle ou Memória de Conexão, que


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também possui 32 endereços e é responsável pela decisão sobre qual o destino dos canais provenientes do PCM de entrada. A matriz estabelece uma relação entre os endereços da memória de controle com os canais do PCM de saída.

Figura 6.3 – Comutador Temporal

Assim, no endereço 0 da memória de controle está armazenado o endereço (número) do canal de entrada que deve ser comutado para o canal 0. Neste caso tem-se:

- O conteúdo do canal 0 do PCM de entrada foi comutado para o canal 2 do PCM de saída; - O conteúdo do canal 1 do PCM de entrada foi comutado para o canal 30 do PCM de saída; - O conteúdo do canal 2 do PCM de entrada foi comutado para o canal 31 do PCM de saída; - O conteúdo do canal 30 do PCM de entrada foi comutado para o canal 1 do PCM de saída; - O conteúdo do canal 31 do PCM de entrada foi comutado para o canal 0 do PCM de saída.

Os contatos apresentados na figura não são contatos convencionais, e sim portas eletrônicas operando a alta velocidade. A estrutura anterior apresenta 32 canais de entrada e 32 canais de saída, sendo denominada de matriz ou estágio de comutação de 32x32. As matrizes temporais utili zadas nas centrais modernas possuem capacidades bem superiores à apresentada neste exemplo.

Para conseguir estágios de comutação com maiores capacidades, as centrais da rede pública costumam associar elementos de comutação temporal e elementos de comutação espacial. As combinações de estágios temporais e espaciais apresentam as seguintes características:

- Sistema STS: Engloba um estágio de comutação espacial, um de comutação temporal e outro espacial. Permite usar recursos de concentração e expansão;

- Sistema TST: Amplia a capacidade de acesso, porque o elemento de comutação espacial funciona como um estágio de distribuição;

- Sistema TSST: Reúne as características de ter ampla capacidade de acesso e dispor de recursos de concentração e expansão;


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- Sistema TSSST: Ampla capacidade de acesso, dispões de recursos de concentração e expansão e reduzida característica de bloqueio de chamadas.

Uma característica importante de qualquer central é a possibili dade do bloqueio de

chamadas, que ocorre quando não há vias disponíveis para a conexão de uma porta de entrada com uma de saída. Os sistemas telefônicos são geralmente projetados para probabili dade de bloqueio (grau de serviço) da ordem de 0,1 a 1% para a Hora de Maior Movimento (HMM).

6.3 Sistema TST

A estrutura TST (Temporal – Espacial – Temporal) tem o objetivo de permitir o aumento da capacidade de comutação das matrizes temporais. Para facili tar o entendimento dessa estrutura, vamos utili zar mais um exemplo didático.

Vamos considerar uma estrutura com três feixes PCM na entrada e três na saída. Cada um deles possui duas memórias de conversação, uma na entrada e outra na saída, e duas memórias de controle, uma para entrada e outra para saída. Cada memória de conversação de entrada é conectada a uma linha de uma matriz que forma um comutador espacial. O controle desse comutador espacial é feito através de uma memória de controle da matriz espacial.

Como exemplo, vamos fazer uma comutação do canal 2 do PCM1 de entrada para o canal 31 do PCM3 de saída. A escolha do canal a ser utili zado no estágio espacial é feita pelo processador da central; vamos considerar que o processador escolheu o canal 7 para realizar essa operação.

Observando a figura, vemos que o conteúdo do canal 2 do PCM1 está armazenado no endereço 2 da memória de conversação de entrada do PCM1. Como o conteúdo do endereço 7 da memória de conexão de entrada do PCM1 indica o valor 2, a matriz temporal comuta a informação armazenada no endereço 2 da memória de conversação para o Time Slot 7.

No estágio espacial, devemos comutar a informação do canal 7 do PCM1 para o canal 7 do PCM3. Para tanto, o processador da central escreve no endereço 7 da coluna correspondente ao PCM1, o número do PCM de saída, ou seja, o PCM3. No exemplo, verificamos que no endereço 7 da primeira coluna, o processador escreveu o valor 2. No instante de comutar o canal 7, a matriz de comutação espacial consulta a memória de controle e verifica que a “chave” a ser ligada neste instante é a “chave” 2. Desta forma, a matriz espacial comuta o sinal do canal 7 do PCM1 para o canal 7 do PCM3.

Após a comutação espacial, é necessário realizar a comutação temporal na saída. No exemplo, precisamos comutar o conteúdo do Time Slot 7 para o canal 31 do PCM de saída. Para isso, o processador escreve no endereço 31 da memória de controle do PCM3 de saída, o valor 7, indicando que no canal 31 do PCM de saída a matriz deverá escrever o conteúdo do canal 7 do PCM de entrada.

Todo este processo apresentado estabeleceu um sentido de conversação entre dois interlocutores. Entretanto, para obter um circuito (transmissão e recepção) e possibili tar o diálogo é necessário estabelecer, adicionalmente, uma comutação que permita ao usuário do destino falar, para o usuário de origem escutar. No exemplo, a segunda comutação a ser estabelecida deve conectar o canal 31 do PCM3 de entrada ao canal 2 do PCM1 de saída. Desta forma temos que, o que é transmitido no canal 2 do PCM1 é recebido no canal 31 do PCM3, e o que é transmitido no canal 31 do PCM3 é recebido no canal 2 do PCM1.


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Figura 6.4 – Estrutura de uma matriz TST

Adicionalmente, a figura mostra ainda uma comutação do canal 31 do PCM2 de entrada

para o canal 1 do PCM1 de saída.


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Exercício 5.1: Dado o comutador temporal abaixo, estabeleça os seguintes assinantes conversando: A1 e B3, A2 e B4, A3 e B2, A4 e B1.

Exercício 5.2: Dado o comutador espacial abaixo, preencha a memória de controle.


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Exercício 5.3: Dado o comutador TST abaixo, estabeleça os seguintes assinantes conversando: A1 e B6, A2 e B1, A3 e B8, A4 e B2, A5 e B3, A6 e B7, A7 e B4, A8 e B5.


1- Utili zando o comutador temporal do exercício 5.1, estabeleça os seguintes assinantes conversando: A1 e B2, A2 e B3, A3 e B1, A4 e B4.

2- Esboce como seria a estrutura de uma matriz de comutação TSST. 3- Esboce como seria a estrutura de uma matriz de comutação STS. 4- Dado o comutador TST da próxima página, estabeleça os seguintes assinantes conversando: A1

e B2, A2 e B8, A3 e B5, A4 e B3, A5 e B7, A6 e B4, A7 e B6, A8 e B1.

PCM0 PCM1


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PCM0 PCM1


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7. SINALIZAÇÃO TELEFÔNICA

O objetivo da sinalização telefônica é prover às centrais envolvidas em uma chamada, das informações necessárias para o estabelecimento das mesmas. A sinalização telefônica pode ocorrer entre terminal e central, e entre centrais.

7.1 Sinalização entre Terminal e Central

A central telefônica é responsável pela alimentação dos terminais telefônicos através de uma tensão contínua de -48V. Quando o telefone está com o fone no gancho, o circuito entre a central e o terminal é mantido aberto, não circulando corrente. Nesta condição a central identifica a linha como livre.

Quando o usuário retira o fone do gancho, fecha-se o enlace e circula corrente. Neste instante o usuário recebe o tom de discar, indicando que a central está apta a receber os dígitos.

7.1.1 Sinalização Decádica / Multifreqüêncial

Na sinalização decádica, os dígitos são enviados pelos terminais na forma de pulsos para a central, através da abertura e fechamento do circuito entre os mesmos. Assim, quando o usuário, por exemplo, disca o dígito 4, o telefone abre e fecha o circuito 4 vezes consecutivas.

Na sinalização multifreqüêncial cada dígito é convertido em um par de freqüências na faixa de áudio e enviado no próprio circuito estabelecido entre o terminal e a central. A tabela seguinte mostra os pares de freqüência, em Hz, utili zados na discagem multifreqüêncial.

1209 1336 1477 1633 697 1 2 3 A 770 4 5 6 B 852 7 8 9 C 941 * 0 # D


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7.1.2 Telefone Público

A diferença em relação às interfaces dos aparelhos de assinantes consiste no recebimento de um sinal da central para realizar a tarifação da chamada. Atualmente são utili zadas duas sinalizações para permitir a tarifação: inversão de polaridade e pulso de 12 KHz.

Na inversão de polaridade, a central inverte a polaridade de alimentação do aparelho telefônico durante a conversação, no instante de coletar uma ficha ou debitar um crédito do cartão telefônico. O outro método consiste no envio pela central de pulsos de 12 KHz durante a conversação para sinalizar o TP o instante de coletar uma ficha.

A identificação do instante exato em que devem ser enviados os pulsos para coleta de fichas no TP é uma função da central telefônica.

7.1.3 Sinalização Acústica

Os tons enviados pela central ao assinante chamador definem a sinalização acústica. Além dos sinais acústicos, existe um sinal chamado Corrente de Toque, que é o sinal enviado para o terminal indicando que há uma chamada dirigida a ele. Este sinal apresenta uma freqüência de 25 Hz, com tensão de 80 V ± 10 V sobreposto ao potencial de –48 V. A cadência da corrente de toque é de 4 segundos de silêncio para 1 segundo de presença do tom.

Temos a seguir as sinalizações acústicas mais comuns. Todas utili zam freqüência de 425 Hz, sendo a única diferença entre elas a cadência utili zada.

1 – Tom de Discar: Indica ao assinante que a central está preparada para receber os dígitos. Cadência: Tom contínuo. 2 – Tom de Controle da Chamada: Indica ao assinante chamador que o sinal da corrente de toque está sendo enviado ao assinante chamado. Cadência: 1 segundo de tom e 4 segundos de silêncio. 3 – Tom de Ocupado: Enviado nos casos de erro de discagem ou quando o assinante chamado estiver ocupado. Cadência: 250 ms de tom e 250 ms de silêncio. 4 – Tom de Número Inacessível: Enviado quando o número chamado for inexistente ou alterado. Cadência: período de tom alternado entre 250 ms e 750 ms, com silêncio de 250 ms.

7.2 Sinalização entre Centrais

A sinalização entre centrais pode ser do tipo associada a canal ou por canal comum.

7.2.1 Sinalização po r Canal Associado

As informações de sinalização concorrem com o sinal de voz dentro do mesmo espaço físico. Mesmo a sinalização ocorrendo antes da conversação ser iniciada, ela usa o circuito que depois será usado para a conversação. Por isso a sinalização é associada a canal, pois voz e sinalização fluem pelos mesmos caminhos.

A sinalização associada a canal é dividida em dois tipos: Sinalização de Linha e Sinalização entre Registradores.


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7.2.1.1 Sinalização de Linha

É a que estabelece a comunicação entre centrais nas linhas de junções (juntores) e que agem durante toda a conexão. São trocas de informações relacionadas com os estágios da conexão e supervisão da linha de junção. Dessa forma pode-se dizer que os sinais de linha se destinam à:

- Iniciar os procedimentos de ocupação e liberação de um juntor; - Informar colocação e retirada do fone do gancho do assinante; - Envio de pulso indicativo do instante de tarifação em chamadas que utili zam a trânsito para

gerar pulso de multimedição.

Como a sinalização entre as centrais o sentido é bidirecional, torna-se importante definir os conceitos de:

- Sinal Para Frente: Sinal que está sendo enviado da origem da chamada para o destino; - Sinal Para Trás: Sinal enviado do destino da chamada para a origem.

Figura 7.1 – Sinais para frente e para trás

Os principais sinais de linha são:

1 – Ocupação: Sinal para frente que leva o juntor de entrada à condição de ocupado. 2 – Atendimento: Sinal para trás, indicando que o assinante chamado atendeu à chamada. 3 – Desligar para Trás: Sinal para trás indicando que o assinante chamado repôs o fone no gancho. 4 – Desligar para Frente ou Desconexão: Sinal para frente com o objetivo de liberar todos os órgão envolvidos na chamada. 5 – Confirmação de Desconexão: Sinal para trás em resposta ao sinal Desligar para Frente. 6 – Desconexão Forçada: Sinal para trás, indica ao juntor de saída que o mesmo deve enviar o sinal de desligar para frente. 7 – Bloqueio: Sinal para trás, provocando o bloqueio do juntor de saída. 8 – Tar ifação: Sinal para trás a partir do ponto de tarifação por multimedição. 9 – Rechamada: Sinal para frente, quando uma telefonista deseja rechamar o assinante chamado. 10 – Confirmação de Ocupação: Sinal para trás como resposta ao sinal de Ocupação. 11 – Falha: Sinal para frente indicando que houve falha no equipamento de origem.

A sinalização de linha pode variar de acordo com os seguintes métodos: G Sinalização E&M (E+M) Pulsada G Sinalização E&M (E+M) Contínua G Sinalização R2 Digital


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Onde: O fio (canal) E é destinado para a recepção do sinal. O fio (canal) M é destinado para a transmissão do sinal. H H

SINALIZAÇÃO E&M PULSADA

O canal M é utili zado para o envio da sinalização e o canal E para a recepção. Nos juntores analógicos a seis fios, dois fios são dedicados para a transmissão e dois para a recepção de áudio, e os dois fios M e E para a sinalização de linha.

Figura 7.2 – Juntor analógico a seis fios

Os sinais elétricos que identificam a presença de pulso são caracterizados pela presença de um potencial terra referido ao potencial de –48V. Os pulsos podem ter curta duração (150 ms ± 30 ms) ou longa duração (600 ms ± 120 ms) conforme ilustra a tabela 6.2.

SINAL DURAÇÃO DOS PULSOS SENTIDO Ocupação Curto Para Frente Atendimento Curto Para Trás Desligar para Trás Longo Para Trás Desligar para Frente Longo Para Frente Confirmação de Desconexão Longo Para Trás Desconexão Forçada Longo Para Trás Bloqueio Permanente Para Trás Tarifação Curto Para Trás Rechamada Curto Para Frente

Tabela 7.1 – Sinalização E&M Pulsada

Quando a sinalização E&M Pulsada for utili zada para entroncamentos digitais, as

informações de sinalização são transmitidas no intervalo de tempo do canal 16. Nos juntores digitais, os pulso são caracterizados pela presença de valor binário “1” no bit representativo do sinal M ou E.

H H SINALIZAÇÃO E&M CONTÍNUA

No sistema de Sinalização E&M Contínua, a presença ou ausência de sinal, isto é, do

potencial de terra, denota um certo estado de sinalização. No caso de entroncamento digital, o potencial terra continua sendo identificado como a presença do valor “1” no bit correspondente ao canal M ou E.

Observamos na tabela que a linha tem dois estados possíveis em cada direção, ou seja, um


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total de quatro estados de sinalização.

SINAL CANAL M CANAL E Ocupação Presente Ausente “Livre” Ausente Ausente Atendimento Presente Presente “Conversação” Presente Presente Desligar para Trás Presente Ausente Desligar para Frente Ausente Presente Confirmação de Desconexão Ausente Ausente Bloqueio Ausente Presente Tarifação Presente Ausente

Tabela 7.2 – Sinalização E&M Contínua

I I SINALIZAÇÃO R2 DIGITAL

Pode ser utili zada em juntores analógicos ou digitais, sendo que atualmente quase não

existem mais juntores analógicos. Este sistema utili za dois canais de sinalização para frente (af e bf) e dois canais de sinalização para trás (ab e bb) com as seguintes características:

- Canal af: indica as condições de operação do juntor de saída, que estão sob controle do assinante chamador.

- Canal bf: indica ao juntor de entrada a ocorrência de falhas no juntor de saída. - Canal ab: reflete as condições do enlace, ou seja, se o mesmo está aberto ou fechado. - Canal bb: reflete as condições de ocupação do juntor de entrada.

Figura 7.3 – Canais utilizados para a sinalização R2 Digital


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SINAL af bf ab bb Ocupação 0 0 1 0 “Livre” 1 0 1 0 Confirmação de Ocupação 0 0 1 1 Atendimento 0 0 0 1 “Conversação” 0 0 0 1 Desligar para Trás 0 0 1 1 Desligar para Frente 1 0 X 1 Confirmação de Desconexão 1 0 1 0 Desconexão Forçada 0 0 0 0 Confirm. de Desc. Forç. 1 0 0 0 Bloqueio 1 0 1 1 Tarifação 0 0 1 1 Falha 1 1 1 0

Tabela 7.3 – Sinalização R2 Digital

OBS: X pode ser “0” se o assinante chamador desligar antes do assinante chamado e “1” em caso contrário.

7.2.1.2 Sinalização entre Registradores

A Sinalização entre Registradores corresponde às informações destinadas ao estabelecimento das chamadas e às condições operacionais dos assinantes e órgãos envolvidos na chamada. Por este motivo, esta sinalização ocorre durante a fase de estabelecimento da chamada, antes do início da conversação.

O principal método é a Sinalização MFC (Multifreqüêncial Compelida), onde cada sinal enviado em um sentido depende de uma resposta em forma de um outro sinal no sentido oposto. Este sistema está cedendo lugar para a sinalização por canal comum.

Possui doze freqüências básicas divididas em dois grupos de seis, denominados de grupo de freqü6encias altas e grupo de freqüências baixas. Cada sinal é composto por duas freqüências dentro do grupo. As freqüências altas são transmitidas para frente e em resposta as freqüências baixas são transmitidas para trás.

SINAL SINAIS PARA FRENTE

GRUPO I GRUPO II 1 Algarismo 1 Assinante comum 2 Algarismo 2 Assinante com tarifação especial 3 Algarismo 3 Equipamento de manutenção 4 Algarismo 4 Telefone público local 5 Algarismo 5 Telefonista 6 Algarismo 6 Equipamento de comutação de dados 7 Algarismo 7 TP Interurbano – Serviço nacional e

assinante comum – Serviço internacional 8 Algarismo 8 Comunicação de dados – Serviço

internacional


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9 Algarismo 9 Assinante com prioridade – Serviço internacional

10 Algarismo 0 Telefonista com facili dade de transferência – Serviço internacional

11 Inserção de semi-supressor de eco na origem

Assinante com facili dade de transferência

12 Pedido recusado ou indicação de trânsito internacional

Reserva

13 Acesso a equipamento de teste Reserva 14 Inserção de semi-supressor de eco de

destino ou indicação de trânsito internacional

Reserva

15 Fim de número ou indicação de que a chamada cursou enlace via satéli te

Reserva

Tabela 7.4 – Sinalização MFC: Sinais para Frente

SINAL SINAIS PARA TRÁS

GRUPO A GRUPO B 1 Enviar o próximo algarismo Linha de assinante livre com tarifação 2 Necessidade de semi-supressor de eco no

destino ou enviar o 1º algarismo enviado Linha de assinante ocupada

3 Preparar para a recepção de sinais do grupo B

Linha de assinante com número mudado

4 Congestionamento Congestionamento 5 Enviar categoria e identidade do assinante

chamador Linha de assinante livre sem tarifação

6 Reserva Linha de assinante livre com tarifação e colocar retenção sob controle do assinante chamado

7 Enviar o algarismo N-2 Nível ou número vago 8 Enviar o algarismo N-3 Reserva 9 Enviar o algarismo N-1 Reserva 10 Reserva Reserva 11 Enviar a indicação de trânsito

internacional Reserva

12 Enviar dígito de idioma ou discriminação Reserva 13 Enviar indicação do local do registrador

internacional de origem Reserva

14 Solicitar necessidade de inserção de semi-supressor de eco de destino

Reserva

15 Congestionamento na central internacional Reserva

Tabela 7.5 – Sinalização MFC: Sinais para Trás


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7.2.2 Sinalização po r Canal Comum

Neste tipo de sistema a sinalização entre centrais utili za canais dedicados à sinalização, independentes dos canais de voz, que são responsáveis pela troca de informações relativas a todas as chamadas em andamento ou em estabelecimento. Como o tempo gasto para a sinalização é relativamente curto, este sistema tem a vantagem de conseguir em um único canal tratar de milhares de chamadas.

O ITU padronizou um sistema de sinalização por canal comum chamado de Sistema N.º 7, ou SS#7, que é o sistema adotado no Brasil . A estrutura básica dessa sinalização consta de duas partes principais: a do usuário (UP = User Part) e a parte de transferência de mensagem (MTP = Message Transfer Part). A parte UP é constituída conforme o tipo de tráfego. Assim, para a telefonia a UP é a TUP (Telephony User Part), para ISDN é ISUP (Integrated Services User Part), etc.

A SS#7 baseia-se no modelo OSI (Open System Interconnexion) amplamente utili zado em comunicação de dados. Tal qual o modelo OSI, a SS#7 está estruturada em 7 níveis, conforme mostrado na figura 6.4. Nela podemos observar que a estrutura da SS#7 é constituída pelos seguintes blocos funcionais:

- Subsistema de Transferência de Mensagens (MTP – Message Transfer Part) - Subsistema de Controle de Conexões de Sinalização (SCCP – Signalins Connection Control Part) - Subsistema de Usuário Telefônico (TUP – Telephony User Part) - Subsistema de Usuário para RDSI (ISUP – ISDN User Part) - Capacitação de Transações (TC – Transaction Capabili ties)

Figura 7.4 – Protocolo SS#7 e sua relação com o modelo OSI


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A mensagem de sinalização abrange os quatro níveis inferiores. A informação

fundamental para o estabelecimento da comutação acha-se dentro da TUP no nível 4. A MTP (Message Transfer Part) com as informações distribui-se por três níveis: o nível 1 compreende o enlace físico para transportar os dados da sinalização; o nível 2 compreende as funções do enlace desempenhadas pelo terminal de sinalização, inclusive a mensagem com campos para detecção de erros e sua correção; o nível 3 compreende as funções para tratamento da mensagem e da rede de sinalização.

A MSU (Message Signal Unit) tem a estrutura apresentada na figura 6.5, com os seguintes campos:

Figura 7.5 – Estrutura da MSU: Message Signal Unit

FLAG: Informa o início e o final da mensagem CHECK BITS: São bits de verificação e asseguram a recepção da MSU na seqüência correta e solicita a repetição em caso de erro. SERVICE INFORMATION: Assegura que a parte usuária (User Part) receba a mensagem e indica se o tráfego é nacional ou internacional. LENGHT INDICATION: Informa o comprimento e o tipo de mensagem. SIGNAL INFORMATION: Compreende a mensagem propriamente dita, antecedida do “ label” que contém informações relativas à chamada correspondente à mensagem de sinalização, a saber:

DPC (Destination Code Point): Informa o número do ponto de destino (por exemplo, qual o endereço da central à qual a mensagem se destina).

OPC (Origination Code Point): Informa o endereço de onde se origina a mensagem. CIC (Circuit Identification Code): Define o enlace de sinalização e a referência da

conexão de voz a ser estabelecida por caminhos separados.


1- Quais as sinalizações existentes entre os Terminais e a Central? 2- Explique o que é Sinalização de Linha e Sinalização entre Registradores. 3- Faça um breve resumo dos três métodos de sinalização de linha. 4- Como funciona a Sinalização por Canal Comum?

F L A GL E N G H T

INFOS I G N A L

INFOS E R V I C E

INFOF L A GC H E C K C H E C K

M E N S A G E ML A B E L D E M E N S A G E M

CIC O P C D P C


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8. BIBLIOGRAFIA

- ALENCAR, Marcelo Sampaio de. “ Telefonia Digital” – Ed. Érica, SP, 1998. - SOARES, Luis Fernando G. “ Redes de Computadores: Das LANs, MANs e WANs às Redes

ATM” – Ed. Campus, RJ, 1995. - FERRARI, Antonio Martins. “ Telecomunicações, Evolução e Revolução” – Ed. Érica, SP,

1998. - GOMES, Alcides Tadeu. “ Telecomunicações, Transmissão e Recepção” – Ed. Érica, SP,

1993. - JESZENSKY, Paul Jean Etienne. “ Telefonia” – Apostila USP, 1999. - SANTOS, Carlos Roberto dos. “ Redes de Telecomunicações” – Apostila Inatel, 2001. - ERICSSON S/A. “ Entendendo Telecomunicações” – Ed. Érica, SP, 2000. - ROCHOL, Jürgen. “ Redes de Computadores” – Apostila UFRGS, 1998. - NEC S/A. “ Básico de Comutação” – Apostila, SP, 1998. - SILVA, Francisco José. “ Comunicação Digital II ” – Apostila Inatel,, 2001.


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ANEXO A: LABORATÓRIOS

Experiência 1 – PCM Linear

1- Introdução Teór ica

O diagrama de blocos do sistema de comunicação PCM linear é o descrito na figura A.1. O sinal analógico de entrada passa por um fil tro passa-baixa de 3,4 KHz e chega ao circuito de amostragem (Sample&Hold). A freqüência de amostragem (TX Frame Sync) é de 8 KHz. O sinal amostrado é enviado ao conversor A/D. A saída paralela do A/D é convertida em serial pelo circuito seguinte. O sinal PCM resultante passa por um fil tro TX FILTER e é transmitida ao meio.

Após o sinal passar pela linha de transmissão, o sinal PCM chega ao receptor, onde é fil trado pelo RX FILTER. O circuito Phase Adj. é responsável por sincronizar o relógio de recepção com o ponto de máxima ampli tude de cada impulso. As amostras são então convertidas em um sinal PCM pelo circuito decisor e encaminhadas para o conversor série/paralelo. Após isso, o conversor D/A converte as palavras de 8 bits em valores analógicos, que serão encaminhados para o fil tro passa-baixa de 3,4 KHz.

2- Quantificação e Transmissão PCM

- Alimentar o módulo. - Colocar o circuito em modo PCM_linear e inserir uma linha de 40KHz (SW5=Lin, J1=40,

J2=d). - Conectar TP28 (DC OUT) a TP30. Conectar o osciloscópio em DC a TP30. - Variar o potenciômetro DC OUT e observar como variam os leds na saída do conversor

A/D. - Sincronizar o osciloscópio em TX FRAME SYNC (TP35) e analisar o sinal PCM serial em

TP37. - Variar o potenciômetro DC OUT e observar como varia a forma de onda do sinal PCM

serial. Verificar que cada bit se representa em forma NRZ , ou seja, com um nível de tensão positiva (bit 1) ou nula (bit 0) de duração igual ao período de sincronismo de bit (TP36).

- Observar como cada amostra se converte em uma série de bits, que se posicionam entre dois impulsos de sincronismo de quadro sucessivos.


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Questão 1 - Qual é a duração T do quadro? Qual é a duração TBIT do bit (intervalo de bit)? Quantos bits estão entre dois impulsos de sincronismo de quadro sucessivos?

a) T = 8 KHz; TBIT ≅ 15.625 µs; 8 bits. b) T = 125 µs; TBIT ≅ 15.625 µs; 4 bits. c) T = 125 µs; TBIT ≅ 15.625 µs; 8 bits. d) T = 15.625 µs; TBIT ≅ 125 µs; 8 bits.

Questão 2 - Qual é a velocidade (taxa de transmissão) do sinal PCM analisado em TP37?

a) 2 Mbit/s. Esta é a velocidade típica de um multiplex PCM de 32 canais. b) 8 Kbit/s. Esta é a velocidade típica de um canal PCM telefônico. c) 64 Kbit/s. Esta é a velocidade típica de um canal PCM telefônico. d) 64 Kbit/s. Esta é a velocidade típica de um multiplex PCM de 32 canais.

3- Formas de Onda do Codificador PCM

- Alimentar o módulo. - Colocar o circuito em modo PCM linear e inserir uma linha de 40KHz (SW5=Lin, J1=40,

J2=d). - Aplicar 1 KHz - 1 Vpp na entrada analógica do modulador (conectar TP24 a TP30 e regular

o nível de tensão do sinal em 1 Vpp). - Sincronizar o osciloscópio no sinal analógico de entrada (TP30) e analisar:

TP33: impulsos para a amostragem do sinal analógico. TP34: sinal de escala proporcionado pelo Sample&Hold.

- Sincronizar o osciloscópio nos impulsos de sincronismo de quadro (TP35) e analisar: TP37: sinal PCM serial, em formato NRZ. TP36: sincronismo de bit, cujo período determina a duração dos bits do sinal PCM serial. Observar que entre dois impulsos de sincronismo sucessivos há 8 bits.

Questão 3 - Faça um rápido resumo das formas de onda mostradas nos pontos acima. 4- Circuitos de linha e Decodificador PCM Circuitos de Linha:

- Manter as condições anteriores. Colocar ATTENUATION e NOISE no mínimo. Conectar TP44 a EXT_IN.

- Sincronizar o osciloscópio nos impulsos de sincronismo de quadro (TP35) e analisar as formas de onda do sinal PCM através do canal de comunicação:

TP37: sinal PCM serial, em formato NRZ.


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TP38: saída do fil tro de transmissão. O sinal PCM está distorcido devido a ação do fil tro. TP39: saída da linha. O sinal PCM está atenuado e um pouco mais distorcido. TP40: saída do fil tro de recepção.

Elemento de Decisão, Decodificador e Filt ro de Recepção:

- Os impulsos PCM após serem recuperados, estão em correspondência com seu valor máximo, onde um circuito sucessivo determina nível alto (bit 1) ou baixo (bit 0) ao valor amostrado.

- Sincronizar o osciloscópio no sincronismo de bit de recepção (TP41) e analisar os sinais: TP40: Sinal PCM recuperado. TP42: Saída do circuito de amostragem de recepção. TP43: Saída do elemento de decisão.

- Em TP44 se obtém uma forma de onda escalonada (proporcionada pelo conversor D/A) que aproxima as sinal analógico de origem (TP30). Regular PHASE ADJUST para obter a melhor forma de onda.

- Analisar a forma de onda do sinal na saída do fil tro de recepção (TP21) e observar sua correspondência com o sinal analógico transmitido (TP1). Regular LEVEL F1 para se obter ampli tudes iguais.

Questão 4 - Faça um rápido resumo das formas de onda mostradas nos pontos acima. Questão 5 - Qual é o efeito do potenciômetro PHASE ADJUST?

a) Variar o instante de amostragem dos impulsos PCM recebidos, que deve ocorrer no centro do impulso PCM. Nestas condições a saída do circuito de amostragem é mínima.

b) Variar o instante de amostragem dos impulsos PCM recebidos, que deve ocorrer no centro do impulso PCM. Nestas condições a saída do circuito de amostragem é máxima.

c) Aumentar a ampli tude do sinal PCM. d) N.D.A.

5- Transmissão de um sinal de voz


- Inserir o microfone em MIC e conectar TP29 a TP30). - Conectar a saída do fil tro de recepção ao ampli ficador de áudio (TP21 - TP47). - Escutar e verificar no osciloscópio o sinal recebido ao variarmos as seguintes condições:

• Fase dos impulsos de amostragem de recepção (através de PHASE ADJUST); • Ruído, Banda Passante e Atenuação do canal de transmissão.


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Figura A.1 – Sistema PCM Linear e Formas de Onda


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Experiência 1 - PCM Linear (Folha de Respostas)

NÚMEROS NOME DOS ALUNOS DO GRUPO Resposta Questão 1

Alternativa Correta: Resposta Questão 2

Alternativa Correta: Resposta Questão 3 Resposta Questão 4 Resposta Questão 5

Alternativa Correta:


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Experiência 2 – PCM Diferencial


O sinal de voz apresenta níveis de amostras muito parecidas entre si, visto que a ampli tude do sinal não varia muito de uma amostra para outra. Isto implica que o sinal de voz é muito redundante. O objetivo da técnica diferencial é a redução na redundância do sinal de voz. Isso é obtido quantizando a diferença de ampli tude entre amostras adjacentes. Como essas amostras são parecidas, pode-se utili zar um menor número de bits para representar o sinal. O sinal de entrada no quantizador é a diferença entre o sinal original e uma predição do mesmo.

A figura A.2 mostra o diagrama de blocos de um DPCM (Differential Pulse Code Modulation). Um laço de realimentação composto por um conversor D/A, um circuito de amostragem e um integrador reconstróem o valor da amostra anterior. Na prática, o sinal realimentado é uma predição do próximo sinal de entrada.

No decodificador DPCM, a reconstrução do sinal analógico se realiza utili zando os mesmos blocos empregados no laço de realimentação do codificador.

Existem sistemas que utili zam uma codificação adaptativa. O ADPCM (Adaptive Differential Code Modulation) consiste no ajuste dinâmico do preditor, de acordo com variações no sinal de voz.

2- Codificador PCM Diferencial

- Alimentar o módulo. - Colocar o circuito em modo PCM Diferencial e inserir uma linha de 40KHz (SW5=Diff ,

J1=40, J2=d). - Extrair de TP27 um sinal dente de serra (freqüência 400 Hz, ampli tude 2 Vpp) e aplicar na

entrada do codificador (TP30). A forma de onda dente de serra facili tará a visualização do comportamento do codificador PCM Diferencial.

- Manter uma ponta do osciloscópio conectada a TP30 (sinal de entrada) e conectar a segunda ponta nos seguintes pontos:

TP31: Sinal reconstruído a partir do valor anterior amostrado. (sinal predição) TP32: Sinal diferença entre o valor atual e o valor reconstruído a partir da amostra anterior. TP34: Sinal diferença, amostrado para ser enviado ao conversor A/D sucessivo.

- Através do exame das formas de onda podemos afirmar: • O sinal que se codifica e posteriormente se transmite (TP32) é a diferença entre o valor atual do sinal de entrada e o valor do sinal de entrada no instante anterior amostrado. • O sinal diferença tem uma ampli tude de aproximadamente a metade do sinal de entrada; isto demonstra que, em condições de qualidade iguais à codificação PCM linear, com a codificação diferencial é possível utili zar um número menor de níveis de codificação. Conseqüentemente, uma conversão com menos bits. • O sinal diferença é positivo e quase constante durante a rampa ascendente do sinal de entrada, o que significa que o sinal de entrada tem uma ampli tude maior que a


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reconstruída e sua diferença é constante. Durante a rampa descendente se tem o comportamento oposto.

Questão 1 - Faça um rápido resumo das etapas do PCM Diferencial.

- Aplicar agora à entrada do codificador uma tensão contínua (conectar TP28 a Tp30). - Variar o potenciômetro DC OUT e analisar os sinais em TP30, TP31 e TP32 (osciloscópio

em DC). Questão 2 - O que se deduz através da observação dos sinais nos pontos de medida acima (TP30, TP31 e TP32)?

a) O sinal predição (TP32) é uma tensão contínua que segue fielmente o valor presente na entrada (TP30).

b) O sinal diferença (TP32) é uma tensão contínua 4 vezes maior à tensão de entrada (TP30). c) O sinal predição (TP31) é uma tensão contínua que segue fielmente o valor presente na

entrada (TP30). d) N.D.A.

- Sincronizar o osciloscópio (50 µs/div) no sincronismo de quadro (TP35) e analisar o sinal PCM serial em TP37.

- Obtemos 8 bits entre dois impulsos de sincronismo sucessivos, representando a codificação de cada valor amostrado.

- Variar o potenciômetro DC OUT e observar como varia a forma de onda do sinal PCM serial.

- Alternar o funcionamento entre Diferencial e Linear (SW5), variar o potenciômetro DC OUT e observar como varia a forma de onda do sinal PCM serial. Por último, voltar a SW5=Diff .

Questão 3 - O que se deduz das observações anteriores?

a) Variando a tensão de entrada, no PCM diferencial as palavras de 8 bits são praticamente as mesmas, enquanto que no modo PCM linear as palavras variam mais.

b) Variando a tensão de entrada, no PCM linear as palavras de 8 bits são praticamente as mesmas, enquanto que no modo PCM diferencial as palavras variam mais.

c) O sinal PCM é igual nos dois modos: diferencial e linear. d) No modo diferencial todos os bits do sinal PCM ficam em 1.


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2- Circuitos de linha e Decodificador Circuitos de Linha:


- Aplicar o sinal dente de serra (400 Hz - 2 Vpp) na entrada analógica do modulador (conectar TP27 a TP30).

- Sincronizar o osciloscópio nos impulsos de sincronismo de quadro (TP35) e analisar as formas de onda do sinal PCM através do canal de comunicação:

TP37: sinal PCM serial, em formato NRZ. TP38: saída do fil tro de transmissão; o sinal PCM está distorcido pelo fil tro. TP39: saída da linha. O sinal PCM está atenuado e um pouco mais distorcido. TP40: saída do fil tro de recepção.

Elemento de Decisão, Decodificador e Filt ro de Recepção: - Os impulsos PCM após serem recuperados, estão em correspondência com seu valor

máximo, onde um circuito sucessivo determina nível alto ou baixo ao valor amostrado. - Sincronizar o osciloscópio no sincronismo de bit de recepção (TP41) e analisar os sinais:

TP40: Sinal PCM recuperado. Regular PHASE ADJUST para ajustar os instantes de amostragem (TP41) ao centro dos impulsos PCM. TP42: Saída do circuito de amostragem de recepção. TP43: Saída do elemento de decisão.

- Manter uma ponta do osciloscópio conectado a TP30 (sinal de entrada) e conectar a outra ponta nos seguintes pontos:

TP44: Sinal diferença. Salvo as imprecisões devidas o processo de conversão A/D na transmissão, é igual (com a metade da ampli tude) ao sinal detectado em TP34. TP45: Sinal amostrado. TP46: Saída do integrador, correspondente ao sinal inicial reconstruído através de integrações sucessivas. Regular PHASE ADJUST e obter a melhor forma de onda. TP21: Saída do fil tro passa-baixa de 3,4 KHz. Regular LEVEL F1 para se obter a mesma ampli tude que o sinal transmitido (TP30).

Questão 4 - Faça um rápido resumo das formas de onda mostradas nos pontos acima.


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Figura A.2 – Formas de Onda DPCM: a) Codificador b) Decodificador


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Experiência 2 - PCM Diferencial (Folha de Respostas)

NÚMEROS NOME DOS ALUNOS DO GRUPO Resposta Questão 1 Resposta Questão 2




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Experiência 3 – CODEC


O CODEC é um circuito integrado que cumpre todas as fases de conversão dos sinais de voz em PCM e vice-versa. O CODEC utili zado aqui é o MC145480 da Motorola, que executa as etapas do PCM (amostragem, quantização, codificação, etc).

2- Sistema de Comunicação PCM com CODEC. Lei A e Lei J

- Alimentar o módulo. - Colocar o circuito em modo 1_canal e codificação Lei K L2MNPOQSRUTWVYX�Z:M[NP\Q^]�Z

SW8=TS1). - Aplicar 1KHz – 1Vpp na entrada analógica do CODEC_1_TX (conectar TP24 a TP58 e

regular o nível do sinal em 1Vpp). - Sincronizar o osciloscópio em TP60 (sinal de sincronização para o Time Slot 1) e ajustar a

base de tempo em 0,2 ms/div. Analisar as formas de onda em TP58 (sinal senoidal de entrada) e TP60.

- A cada impulso TS1 (TP60) o CODEC realiza a amostragem do sinal e a codificação A/D, emitindo os 8 bits PCM.

- Analisar o sinal PCM de saída (TP63). Observar que entre dois impulsos de sincronismo sucessivos há 8 bits PCM. Observar que a duração do bit é igual ao período de sincronismo de bit (TP62).

- O sinal analógico de saída está disponível em TP64. Questão 1 – Observar que a seqüência de bits se repete a cada 8 pulsos de sincronismo. Por que?

a) Não se observa nenhuma repetição de bit. b) A senóide de entrada tem freqüência 1KHz e é amostrada a 8 KHz, produzindo 8 amostras

a cada período da senóide; assim, depois de 8 impulsos de amostragem as amostras se repetem.

c) Porque se utili za a codificação Lei A. d) O sinal senoidal de entrada tem freqüência 1KHz e é amostrado a 64 KHz; assim os 8 bits

PCM se repetem a cada 8 pulsos.

- É possível observar uma sensível diferença entre as Leis A e ] _.`'a[bcad�ef�gih�gcd�gje�bik;l8hm�lnaoSp<q%rsout�v%wcxzy|{~}2��P��n{ �4�

- Aterrar a entrada TP58. - Sincronizar o osciloscópio em TP 60 e analisar o sinal PCM em TP63. - Colocar agora o CODEC na lei A (SW7=A) e observar a diferença.

Questão 2 – ��U�z��%��Y�z��[�Y��Y��^��%� ��4��c�j�� S¡%¢�¡�£��i¤�¡?¥¦%¥�c§��¨2�4© ça detectada acima.


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Figura A.3 – ª¬«*�®�¯°<±�²�³A´±*¯A±�«�µY¶ °z·�²*®;¯�¸º¹S»½¼�«*®¾¹�³A¿�Àº¹Á²�¯Â°?Ã²*¶ °SÄÆÅÇ¯�È�² É ÊÌË�Í


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Experiência 3 - CODEC (Folha de Respostas)




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Experiência 4 – Multiplexação po r Divisão no T empo (TDM)


Ao realizarmos a amostragem de um sinal e codificá-lo em um sistema binário, sobram amplos espaços livres entre os bits codificados. Esse espaço pode ser utili zado com amostras procedentes de outros sinais. É dessa maneira que é realizado o TDM.

2- Sistemas TDM de 2 canais

- Colocar o circuito em modo 2 canais e codificação lei Î Ï2Ð[ÑPÒÂÓ|ÔÕWÖØ×;Ù�Ð[Ñ:ÚÓÜÛ Ý�Þßáàâ�ã.ÞYä�ÝSW9=TS2).

- Aplicar 1KHz – 1 Vpp na entrada analógica do CODEC1 e nenhum sinal na entrada do CODEC2 (conectar TP24 a TP58).

- Sincronizar o osciloscópio no sinal de sincronização para o Time Slot 1 (TP60) e colocar a å�æçUè�éè;ê�è4ëAì�í�ç�è8ëïî�ðòñ ó2ôÌõ[öi÷|ø�ù<ú�ûücö�óUûýAþÜóUöiú�ûüYÿ��-TDM em TP63, variando o nível do

sinal de 1KHz. Questão 1 – O que se observa em TP63?

a) Os 8 bits inseridos no Time Slot 1. b) O sincronismo de bit de 64 KHz. c) O sincronismo de quadro de 8 KHz. d) N.D.A.

- Aplicar 2 KHz – 2 Vpp na entrada analógica do CODEC2 (conectar TP25 a TP59) e

observar que agora também no Time Slot 2 (TP63) existem bits. - Conectar o osciloscópio à entrada analógica e à saída analógica de um mesmo CODEC

(TP58 e TP64 ou TP59 e TP65): o sinal recebido é igual ao transmitido. 3- Exemplo de Comutação Temporal

Podemos realizar uma comutação temporal no módulo. Caso se queira colocar em comunicação os usuários “1” e “2” conectados ao CODEC 1 e 2, a comunicação se realiza conectando ao CODEC 1 o Time Slot 2 de recepção e ao CODEC 2 o Time Slot 1; assim o CODEC do usuário 1 extrai do quadro PCM os bits procedentes do CODEC do usuário 2, e vice versa.

- Colocar o circuito em modo 2 canais e codificação Lei � �� !#"$�recepção 2 para o CODEC 1 e o Time Slot 1 para o CODEC 2 (SW6=2_CH, SW7= % &SW8=TS2, SW9=TS1).

- Aplicar 1KHz – 1Vpp à entrada do CODEC1 e 2KHz – 2Vpp à entrada do CODEC2 (conectar TP24 a TP58 e TP25 a TP59).

Questão 2 – Analisar os sinais de saída dos dois CODECs (TP64 e TP65). Podemos afirmar:

a) O usuário 1 (OUT1) não recebe nenhum sinal.


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b) O usuário 1 (OUT1) recebe o sinal enviado pelo usuário 1 (IN1); o usuário 2 (OUT2) recebe o sinal enviado pelo usuário 2 (IN2).

c) Os dois usuários (OUT1 e OUT2) recebem o sinal enviado pelo usuário 1 (IN1). d) O usuário 1 (OUT1) recebe o sinal enviado pelo usuário 2 (IN2); o usuário 2 (OUT2)

recebe o sinal enviado pelo usuário 1 (IN1). Questão 3 – Como se procede para os dois usuários receberem o sinal enviado pelo usuário 2? a) Selecionar Time Slot de recepção 1 para ambos os usuários (SW8=TS1 e SW9=TS1). b) Selecionar Time Slot de recepção 2 para ambos os usuários (SW8=TS1 e SW9=TS1). c) Selecionar Time Slot de recepção 2 para ambos os usuários (SW8=TS2 e SW9=TS2). d) N.D.A. Questão 4 – Faça um resumo sobre o processo de comutação temporal.

Figura A.4 – Diagrama do Sistema PCM 2 canais montado no módulo


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Experiência 4 - Multiplexação por Divisão no Tempo - TDM (Folha de Respostas)



Alternativa Correta: Resposta Questão3


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Sistema de Comunicação II