Apostila - Diretrizes para a Digitalização das Telecomunicações by Luiz Andrade

-..•.~--~-~-------------------':" C

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GRUPO COORDENADORPARA OPERAÇÃO INTERLIGADA

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, "" "ê"

SUBCOMITÊ DE COMUNICAÇÕES GRUPO DE ESTUDOS DE COMUNICAÇÕES

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(;

'"" "c'" (;

DIRETRIZES PARA A DIGITALIZAÇÃO DAS TELECOMUNICAÇÕES NAS EMPRESAS DE ENERGIA ELÉTRICA

,-.

ANEXOS

""t. 'C"

APROVAÇÕES

ÓRGÃO

"'"

REUNIÃO

DATA

GTECOM

SCC

GCOI

c ""

'""

"'" ~

'c"

RELATÓRIO

SCC/GTECOM

/95

NOVEMBRO/95

ANEXO 1 - TRANSMISSÃO DIGITAL... 3 1.1 Conc.itos

Básicos .•.••..•••....•...•..••.•..•.•..•......•.... 5

1.2 Estudo da Formacão do Sinal Digital .•......•.... 5 12.1 Densidade Espectral de Poténcia 5 12.2 Códigos de Linha...... 7 12.3 Escolha do Melhor Pulso.. 11 12.4 Largura de Faixa do Sinal Digital.. 16 1.3 Puls. Cod. Modulation - PCM ••...••_ ••.•.••.•.17 1.3. J Quantização .. 17 13.2 Codificação dos Valores Quantizados 19 1.4. Adaptiv.

DifT.rential

PCM ADPCM ......•.• 24

1.5 Multiplexação PCM ......•...•.•••.••.••••.••.••.••••~..• 24 J .5.1 Sistema PCM de 24 Canais..... . 24 15.2 Sistema PCM de 30 Canais 25 1.5.3 Hierarquia Digital Assincrona 29 1.6 Modulação

QAM - Largura

1.7 Sincronismo

d. Faixa .•....••.. 30

....•.••.•••.•...•..•..••••.••.••••..••.....•...... 32

1.8 Embaralhamento

(Scrambling)

.....•......•...••. 33

1.9 Parãm.tros d. Desemp.nho •••.••••.••••••••..••.•••. 33 1.9.1 Desempenho de Transmissão 34 19.2 Recomendações da ITU.TIlTU-R 35 19.3 Jitter/WanderJilter . 37 1.10 Transmissão Via Rádio ..•...•.•••••••••••..•••..•••.•38 1.10.1 Fontes de Degradação.Desvanecimento .. 38 1.10.2 Técnicas para Melhoria de Desempenho. 42

2.4. I Padrào de interconexão dos equipamentos de barramemo 53 2.42 Padrão de interconexão dos equlpamemos em estrela. . . 53 2.4.3 Padrão de imerconexão dos equipamentos em anel 53 2.5 Equipamentos de Rede ...•..••••••.•••••.••••..•.....•..53 2.5.1 Modems 54 2.5.2 Repetidores 54 2.5.3 Tranceptores 55 2.5.4 MAU - (Mediun Access Unit) 55. 2.5..5 MSAU (MuJtistation Access Unit) 55 li 2.5.6 CAU ("Controled Acess UniC) 55 li 2.5.7 ETIfERNET SWITCHJNG .55 II 2.5.8 Bridlles.. .. 55 ' 2.5.9 Rot.;;,dores 56 2.5.10 Hubs..... .57 25.1 J Gateway........... . 57 2.6 Comutação de Pacote ..•.•.•.•••••••••••••••••.•••••••••. 57 2.6.1 Protocolo X.25 ..59 2.6.2 Frame Relav 61 2.6.3 ATM (As}'lichronous Transfer Mode) 61 2.7 Sist.mas

Op.raeionai

2.8 Bibl iogra fia ..•..••...•••........••..•...••..•••......•...•..... 62

ANEXO 3 - HIERARQUIA DIGITAL SíNCRONA (SDH) E HIERARQUIA , DIGITAL PLESIÓCRONA (PDH) ..•.•.... 63 'I 3.1 Introd ução •••.•••.••••••••....•..•..••.•••••.•••••••.•••.•••••• 63 3.2 Hierarquia

LU Transmissão Via Fibra. Ópticas .•..•.••...••••••44 I. 11.I Atenuação e Dispersão.. . 44 1.11.2 Codificaçãoffaxa de Transmissão 45

ANEXO 2 - REDES DE COMUNICAÇÃO DE DADOS 47 2.1 Introdução 2.2 Padrões

••••••••.•.•.•....•.••.••••.•.....•..••••.•.••••••••• 47 e

Protocolos ....••••••.•.•..•.•.•••••....•... 47

2.1 O Modelo OSI .••••••••.•..•.••.••.•.•.•.•..•.•..•••.••••••.. 48 2.2.1 O Padrão IEEE 802 49 2.2.2 TCP I IP............................ . 50 2.3 Tecnologias de Redes Locais .•.•••...•••••••••••.•51 2.3.1 As soluçães Ethemet 51 2.3.2 Token-bus.. . 51 2.3.3 Token. Ring . 52 2.3.4 FOOI (Fiber Distributed Data Interface) 52 2.3.5 Cabearnento estruturado 52 2.4 Topologias

das Redes ....•..••.••••........••.•.•..••.••• 53

•.•.•..•...•••.•.••.••....••..•..... 61

Digital Plesiócrona

- PDH .....•..• 63

3.3 Hi.rarquia Digital Síncrona - SDH .....••••...•. 64 33.1 Capacidade de transpone da SDH: 65 3.3.2 Padronização Hierarquia Digital Sincrona .65 3.3.3 Modelo de Camadas 65 3.3.4 Estrutura básica do quadro SDR. . 66 3.3.5 Montagem do Quadro Básico 71

II li

3.4 Estrutura do Quadro •..•.....•.......•.•.••...••••••..•.. 72 3.4.1 "Overhead" de Seção - SOH. ...... 72 3.4.2 Ponteiro de AU ("Administrative Unit Pointer"):. . _ 74 3.4.3 Carlla Útil ("Payload"): 75 3.4.4 Est~lUra do quadro STM-N 75 3.4.5 Overheads" de Via (POH): 75 3.4.6 Métodos de Multiplexação 76 3.4.7 NNJ ("Network Node Interface") 77 3.5 Caraet.rí.tieas da SOB ..........•..•.••..•••.•••••...•. 78 3.5.1 Vantagens: 78 3.5.2 Desvantagens:. . 78 3.6 Considerações sobre Sincronismo •.••..•••••..•.•• 78 3.7 Equipam.ntos

na SOB ...•..•••...•••.•••_•••..••••••••79

,li

~.~

371 Equipamentos 3 7 2 Equipamentos 3.7.3 Equipamentos 3.7.4 Equipamentos 3.7.5 TopologIa de

"Cross-Connect" Digitais .. 80 TermInais 0plicos 8I Rádios Digitais 81 Multiplex. . 82 Redes.. . 82

3.8 Migração do POH para SOH ..•..•..•.••....••.•..•. 83 38.1 Motivação para a Migração.. ... 83 3.82 Estrategias da Migração. 84 3.8.3 Convivéncia. PDHJSDH.. . 84 3.8.4 Gerenciamento da Rede SDH.. . 85 3.9 Condusio

•.••••.•..•.••.••••••.••.•••••..•••...•.••..•••••• ~•. 85

3.1 O B ibliograli ••••••.••..•.•••.••..••.••.•••••••.••.••.•••••.•.•• 86

ANEXO 4 - NORMAS E RECOMENDAÇÕES APLICÁVEIS

4.1 Série G - Reeomend.ç6es sobre hierarquia digital sineron. - SOR •.••.•••••••••.••.••••.••.••.•••••••.•.• 87 4 1.1 Taxas de bit. estrutura de multiplexação e detalhes de mapeamento. . 87 4.1.2 Caracreristicas gerais e funções... . 87 4 1.3 Interfaces opticas e elétrieas 87 41.4 Equipamentos.. 87 4 1.5 Objetivos de qualidade e disponibilidade de redes digitais 87 4.2 Série G - Recomend.cões sobre bier.rqui. digital plesióerona - POR ••..•.•.••••••••••••••• 87 4.2.1 Taxas de bit e estrutura de multiplexação .. 87 . 4.2.2 Interfaces ópticas e elétricas. secção digital e sincronismo 87 4.2.3 Equipamentos 88 4.2.4 Objetivos de qualidade e disponibilidade de redes digitais .. 88 4.3 Série V - Comunieação de dados sobre redes IelefOnieas ••••••••••••.••••••••••.••.••••.•••••••••••••.• 88 4.3.1 Interfaces e modems em banda de áudio 88 4.3.2 Modems de banda larga 88 4.3.3 Controle de erros...... .. 89 43.4 Qualidade de transmissão e manutenção 89 4.3.5 Intetfuncionabilidade com outras redes 89 4.4 Série X - Redes de d.dos .•••.•••.••••••••••..•••••••••• 89 4.4.1 Interfaces 89 4.4.2 Transmissão. sinalização e comutação .:. 90 44.3 Aspectos de rede .. 90 4.4.4 Manutenção 90 4.5 Série Q - Comutaçio telefOn;e. e sinalizaçio90 4.5.1 IntemationaJ senú~automatic ET automatic worlting.................. .. 90 4.5.2 Funcrions and information f10ws for services in the ISDN. .. 91 4.5.3 Clauses applicable to ITU-T standard systems........... 91 4.5.4 Specifications ofsignalling systems N'4/5. 91 4.5.5 Specifications ofSignalling Systems N".5. 91

45.6 Specifications Signalling Svstem RI. 92 4.5.7 Specifications of Signalling System R2 92 45.8 Digital exchanges.. 93 4.5.9 Interworking of signalling systems . ... 93 4.5. 10 Specifications of SignaJling System N' 7 94 45.11 Digital Subscriber S1gnalling System N"I 96 45.12 Public land mobile networks... ... 97 4.6 Série M - M.nulenção •.•.••....••.•••••.••.•..••.••...•.97 4.6.1 Introdução e pnncipios gerais sobre manutenção e organização da manutenção 97 4.6.2 Sistemas de transmissão internacional (analógico). ...97 4.6.3 Circuitos telefõnicos internacionais 98 4.6.4 Rede de geréncia de telecomunicações 98 4.6.5 Sistemas de sinalização canal comum 98 4.7 Série I • RDSI .••...••••••••••••.•••..•••.••••.••••••••••••.•. 98 47.1 Estrutura geral........... .. 98 4.7.2 Capacidade de serviços 98 4 7.3 Funções e aspectos de rede 98 4.7.4 Interfaces rede.usuário RDSL.. .. 99 47.5 Interfaces inter.redes. .. 99 4.7.6 Principios de manutenção 99 4.8. Recomendações JTU.R ..•...........•.•.•...••••••••.•. 99 48.1 Terrnínologia... 99 48.2 Caracrensticas Gerais de Sistema 99 4 8.3 Arranjo dos canais de rádio rrequéncia e utilização do espectro 100 4.8.4 Critérios de Companilhamento 100 4.8.5 Coordenação e Cálculo de Interferéncia .. IOI 4.8.6 Objetivos de Desempenho. Propagação e Efeitos de Interferéncia 101 4.8.7 Caracreristicas de Interconexão (banda básica e freqüéncia)............... 102 4.8.8 Sistemas de rádio enlace para aplicações especiais... .. 102 4.8.9 Manutenção... .. 102

ANEXO 5 • INTERFACE ELÉTRICA E ÓPTICA 104 5.1 Introdução

•••••_ •.•..•••••.••.•........••.•.•••••.•••••••.• 104

5.2 linterfaee entre Usuários e Equip.menlos Oireren les •..•••..••.............•..•......•.••.••••••••.•.•.• 104 5.2.1 Interface para voz 104 5.2.2 Interface para transmissão de dados 105 5.3lnterfaee entre Equipamentos Direrentes •••106 5.3.1 Interligação entre equipamento analógico e digital . 106 5.3.2 Interligação entre equipamentos digitais .. 106

ANEXO 6 - EQUIPAMENTOS DE ACESSO A SISTEMAS DIGITAIS ..•.. 108 6.1 Multiplu

Delenninistieo

..•........••••••.••••••••.••l08

~-"-------------lr'll' ce

c c-

10.2

Iv!ultiplex Estatistico ...........•..••...••...•..........

108

7.9 Referências

Bibliográficas

.•...•.•..•.•.••.•.•.•.•..• 139

6.3 Iv!ultiplex Flexível .•..•.••...•...•...•....•...••.•..•....• 108 6.4 C ross-co nneet ..••••...•••••••••.•..•••..••..•••..••.•.••••• 109 6.5 Compressão

de voz ...•.•.•.....•......••••...•.••.•.•..• 110

6.6 Transmultiplex .........••..••.•.•..•...•.•..•...•..•••.... 112 66.1 Aplicações 112 6.6.2 Bibliograria........ 112 6.7.Sistemas-de-Video-conferência ..•...•.......•..•. 6.7.1 Configuração do sistema 6.7.2 Especiricações p/o sub-sistema de áudio. 6.7.3 Caraeteristicas de intertàce: 6.7.4 Recomendações do lTU- L

113 113 114 114 114

ANEXO 8 - REQUISITOS DE COMPATIBILIDADE ELETROMAGNÉTICA ...................................•.......... 140 ::

8.1 Introdução

8.2 Ambientes

.•.•..••.•.•.•.•••.•.•••.•.•.•.•.•••.•.•••.•.•.•.•• 140

de usinas e subestações

...•••••.••••140 ,I

8.3 Referências

bibliográficas

..••.••.••.••••.•..•••.•.••140,'I

6.8 Transcoder ( Modem de Grupo ).•••.••.••.•.•.•115 6.8.1 Desctição funcional: . 115

ANEXO 7. SISTEMA DE COMUTAÇÃO DIGITAL 117 7.1 Introdução

.•...•........•.....•.•..•..•..•.•.••....•••.••...• 117

7.2 Centrais Digitais .••...•......•.•.•.•••.••....•.•.•.•.•.•.• 117 7.2.1 Memótia de Controle 117 7.2.2 Equipamentos de Conexão 118 7.2.3 Matriz de Comutação DigitaL 119 7.2.4 Ligação entre Dois Assinantes 123 7.2.5 Sincronização: 124 7.2.6 Disponibilidade: 124 7.3 Configuração de Processadores ..•.•...•.•.•.•.•• 124 7.3.1 Processamento Centralizado: 125 73.2 Processamento Disttibuido (Multiprocessamento) t.25 7.3.3 Exemplos de configurações de Centrais

rngi~s:'....IU 7.4 Processamento de Uma Chamada 7.4.1 Processadores de coordenação 7.4.2 Memótia 74.3 Petifetia 7.4.4 Encaminbamento da chamada 7.5 Composição

.•.•.•••.•••.•127 127 128 128 129

de Software ....•..••..•.•.•.••..••••.•••131

7.6 Fac ilid ades •...•••.•..•.•...••.•••.•••..•...•...•.•.•••.•.•.••131 7.7 Tarifação

e Bílhetagem .•...•.•.•.•.•..••..•..•.•••.•• 132

7.8 Protocolo eotre Ceotrais Telefônicas ••.•••.•••133 7.8.1 Introdução 133 78.2 Sinalização Telefônica 133 7.8.3 Protocolos de Interligação entre Pabx's Digitais... .. 137 7.8.4 Protocolos de Interligação entre Pabx Digital e a Rede Pública 138 7.8.5 Recomendações 138

.,.

--------------------------------~~

:J ~

-5

::J A ELABORAÇÃO DESTE _TRABALHO SàMENTE FOI POSSíVEL GRAÇAS A COLABORAÇAO DOS SEGUINTES PROFISSIONAIS.

-J J J

J :J

,:.;

::J EngO LUCIANO AssíRIO

BOSSI -

- (031) 349 3443

CEMIG

Enga ROSANGELA A. REGO

CESP

EngO RICARDO SUASSUNA (PARTE)-

CHESF

(011)

256 7011 R552 (081) 2270845

EngO EDUARDO V. LOPES FERREIRA (PARTE) -

CHESF

EngO EDSON PETTERSEN MARCONI -

ELETROBRAS - (021 ) 211 5823

EngO PLÍNIO CARLOS DO VAL RAMOS-

ELETROPAULO - ( 011 ) 5343481

EngO PAULO MAGALHÃES D. SOBRINHO -

L1GHT

EngO CLAUDIO TRIGO DE LOUREIRO EngO FLAVIO GAYA DA ROCHA

FURNAS

(COORDENAÇÃO) - CEEE

( 081 ) 227 0845

- ( 021 ) 211 7154 -

(021)

528 5678

( 051 ) 334 0165

ANEXO 1 • TRANSMISSÃO

DIGITAL

y(r) =

1.1 Conceitos Básicos •

•

• • •••

kTo)

(1)

A Informação em sua forma original pode ser do tipo continua ou do tipo discreta.

onde:

A Informação originalmente do tipo continua. também chamada analógica, é discretizada por meio de amostragens periódicas as quais são, em seguida, comprimidas e quantizadas por aproximação dentro de um determinado conjunto de valores de niveis de tensão. Para cada valor quantizado é associado um conjunto codificado de digitos. Cada digito, também chamado de bit de informação, é representado por um ou mais níveis de amplitude de pulso elétrico básico.

Y (t) é o sinal existente na interface entre o equipamento Terminal de Dados (DTE) e o Equipamento de Comunicação de Dados (DCE):

P (t)= pulso elétrico básico de duração

1 / To = taxa

To ;

de transmissão de bits

ou digitos;

= amplitude da tensão do k-ézimo pulso cuja forma de variação discreta, que pode assumir um número finito de valores finitos, define o tipo de padronização de amplitude de pulso.

No caso da informação originalmente do tipo discreta, para cada valor discreto de informação é associado um conjunto codificado de digitas. Cada digito, ou bit de informação, é representado por um ou mais niveis de amplitude de pulso elétrico básico.

O sinal y (t) pode ser obtido utilizando-se o seguinte artifício:

Os digitos de codificação podem ser do tipo: binário (2 dígitos); temário (3 digitos ): etc.

Considere um trem de impulsos dado por:

X(/) = Lak.6(1 - kTo)

Normalmente são utilizados dígitos do tipo binário para a codificação da informação. Em tal caso, tem-se a comunicação digital binária.

(2)

k aplicado na entrada de um filtro cuja função de transferência P «(j) seja a transformada de Fourier de p (t). Na saida do referido filtro teremos y (t) conforme a ilustração da figura 1.1.

1.2 Estudo da Formação do Sinal Digital 1.2.1 Densidade Espectral de Potência Seja o conjunto de pulsos, representantes da informação digitalmente codificada, dado pela seguinte expressão:

••••

I a k. p(r

---------------------------------------~~

FILTRO. õ (t)

P (t)

P (00) onde:

FILTRO x (t)

Y (t) P (00)

Considerando que:

R_n

Figura 1.1

= Rn, pois

Rx( r)

uma

função par, tem-se:

Para se determinar a largura de faixa ocupada pelo sinal digital y (t), basta calcular a densidade espectral de potência do referido sinal, a qual, é dada peia seguinte relação:

A expressão (6) também pode ser escrita da seguinte forma:

(7) onde: onde

Sx ( (j) )

é a densidade espectral de

lP(roW

w =

potência do sinal x (t).

Sabendo-se que a densidade espectral de potência de qualquer sinal é dada pela transformada de Fourier de sua correspondente função autocorrelação, a densidade espectral de potência

= Ro +2IRncos

nroTo

(9)

n=l

Sx ( (j) )

e se destacam as seguintes observações:

é determinada resolvendo-se a integral que define a referida função autocorrelação e em seguida, calculando-se a sua transformada de Fourier. Assim, substituindo em (3) a expressão de

Sx ( (j) ),

(8)

T-o

expressão

(7) observa-se

largura de faixa definida por é, W

calculada conforme a seqüência

em p

que

Sy ( (j) )

geral,

amarrada

pelo

fator,

W x,

de menor

largura

faixa.

descrita. tem-se: -

A largura de faixa definida em

W p

depende do pulso elétrico básico p (t) e pode ser minimizada através de escolha adequada do referido pulso.

---------------------11rl

e e

c..

cc.: e c.. e

W p.

c c

o fazem à custa do aumento da largura de faixa.

A largura de faixa definida em W x depende do tipo de padronização de amplitudes de pulso que está sendo utilizada e. em geral, é maior do que aquela que pode ser conseguida em

1.2.2 Códigos de Linha

"'.

"e (;.:

Os dados digitais (zeros e uns), para serem transmitidos, necessitam ser associados a pulsos elétricos dispostos de maneira codificada em relação aos digitos que eles representam. Tais codificações constituemse nos chamados Códigos de Linha os quais diferem entre si tanto pela forma quanto pelas vantagens e desvantagens que apresentam.

c. (;.;

<.: C;,;

Conforme a expressão (9), w x é uma função da frequência angular "úJ" e uma escolha adequada para a referida função pode minimizar a largura de faixa ocupada pela função densidade espectral de potência

Sy ( lü ).

Além disso, a função

a extração da "clock" do sinal

Capacidade para deteção e correção de erros.

Densidade espectral de potência igual a zero para tíJ = O (componente DC igual a zero) tendo em vista a possibilidade do acoplamento AC usado em repetidores.

Transparência quanto ao tipo de sequéncia de dados. Por exemplo, uma longa sequência de "zeros" ou uma longa sequência de "uns" não causaria qualquer dificuldade extra para a extração do "clock" do sinal recebido.

Os códigos de linha, também chamados de códigos de sinalização, podem ser formados por pulsos que retomam a zero antes do início do pulso seguinte (RZ -11 retum to zero) ou por pulsos que não retomam a zero antes do início do pulso seguinte (NRZ - nonretum to zero)._Os tipos de códigos de linha mais comuns sao:

"li' .< " depende do conjunto de valores R n dado pela expressão (5), o qual, por sua vez, é uma função da distribuição estatística das amplitudes de pulso definida no tipo de código de linha escolhido. É fácil concluir que uma das principais caracteristicas de qualquer código de linha é a largura de faixa que ele implica no sinal digital conforme demonstram as expressões (6) e (9).

Unipolar (RZ I NRZ): O dígito "um" é transmitido por um pulso p(t) ( a k 1) e o dígito "zero" é transmitido por nenhu_m pulso ( a k = O). Este tipo de slnahzaçao também chamada de on-off , pode ser formada por pulsos que retomam a zero (RZ) ou por pulsos que não ret0':1am ~ zero (NRZ).Quanto a aplicação, tal cOdlg? e normalmente usado nas transmlssoes internas do multiplex digital e do rádio digital.

Dentre as propriedades desejáveis para um bom código de linha, cumpre destacar as seguintes:

para de

Facilidade informação recebido.

Eficiência na relação entre a probabilidade de erro e a largura de faixa. Neste caso, busca-se a menor largura de faixa e a menor probabilidade de erro apesar do comportamento compensatório dos códigos de linha ou seja: quando proporcionam reduzidas taxas de erros

Polar (NRZ): O digito "um" é transm!tido por um pulso p(t) ( a k = 1) e o digito "zero" é transmitido por um pulso p(t) ( a k = -1). 7 11

--------------------------------------------....,....--

Bipolar ou Pseudoternario(RZ): o digito "zero" é transmitido por nenhum pulso ( a k O) e o digito "um" é transmitido por um pulso p(t) ou -p(t) dependendo se o pulso anterior foi -p(t) ou p(t) respectivamente. Este código é também chamado de AMI (Alternate Mark Inversion) e, de acordo com a recomendação G.703 do ITU-T, é utilizado para transmissão na taxa de 1.544 Mbitls.

é escolhida de forma a violar a regra da codificação bipolar a qual determina a continua alternância de polaridade do pulso p (t). De outra forma, o bit 1 da letra B é representado por um pulso cuja polaridade é escolhida em conformidade com a regra da codificação bipolar. Nestas condições, observa-se que na seqüência BOOV, as letras B e V são representadas pelo mesmo pulso (mesma polaridade). A escolha da seqüência OOOVou BOOVé feita de modo a permitir que os pulsos consecutivos, representantes das letras V's, se alternem em sinal a fim de evitar o aparecimento da componente DC na densidade espectral de potência do sinal de dados. Para isso a seqüência BOOV é usada toda vez que existir um número par de 1's. contados desde a última seqüência especial. Na recepção. o decodificador tem somente que registrar cada violação da regra bipolar e contar o número de O's que precedem cada violação para determinar se o 1 anterior é também uma substituição. De acordo com a recomendação G.703 do ITU-T, o código HDB3 é utilizado nos sistemas de 2, 8 e 34 Mbitls (valores aproximados).

Bipolar Duobinário (RZ): O digito "zero" é transmitido por nenhum pulso e o digito "um" é transmitido por um pulso p(t) ou -p(t) ( a k = 1) ou ( a k = -1) dependendo da polaridade do pulso anterior e também do número de zeros entre eles. Se entre o digito "um" atual e o digito "um" anterior houver um número par de "zeros", então. o digito "um" atual será representado por um pulso com a mesma polaridade do pulso representante do dígito "um" anterior. Caso contrário, será representado com polaridade negativa do anterior.

Split-Phase ou Manchester (NRZ): Utilizando-se um pulso p(t) com valor médio igual a zero, o digito "um" é transmitido pelo referido pulso p(t) (a k = 1) e o digito "zero" pelo pulso -p(t) ( a k = -1).

HDB • High

Density

Bipolar

(RZ):

CMI • Coded Mar!< Inversion (NRZ): O código CMI é um código de linha no qual os digitos 1's são transmitidos, de maneira sempre alternada, hora por p(t), hora por -p(t). Os digitos O's são. de outra forma, transmitidos por -p(t) na primeira metade de duração do bit e por p(t), na metade restante de duração do bit. De acordo com a recomendação G - 703 do ITU-T, o código CMI é utilizado no sistema de 139,264 Mbitls.

Tal

código chamado de HDB n é um esquema modificado da codificação bipolar. A idéia básica do HDB n é que quando uma sequência continua de digitos "zeros", maior do que n ocorre, então, cada n + 1 digitos "zeros" consecutivos é substituido por sequências especiais de n + 1 digitos. Tais sequências são escolhidas de modo a induir dígitos "uns", a fim de melhorar a capacidade de sincronismo da recepção do sinal. A mais importante codificação HOB é a codificação HOB3.

As ilustrações gráficas da figura 1.2 são apresentadas com o objetivo de facilitar a visualização e melhorar o entendimento dos referidos códigos de linha. Nos esboços das densidades espectrais de potência, apresentadas na figura 1.3, pode-se comparar as larguras de faixa de cada um dos códigos descritos.

Como exemplo. no código HOB3, as seqüências especiais utilizadas são OOOVe BOOV.onde as letras B e V simbolizam o bit 1. Nestas seqüências. o bit 1 da letra V é representado por um pulso cuja polaridade 8

~--------------lrll ,

'2'-

'-'

~:~~~~AR

NRZ

O _.- __ I

r_ ••••..

UNIPOLAR OH-OFF

•

i--'----'--...L..--l.

I I I

I' I

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POLAR + NRZ o

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SPLIT-PHASE t1ANCHESTER NRZ

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C LOCK

alerTOS

rLllflJ-U1JlJ /'11 1 I o I I I1I1 I o I o I o lo I o 1 1 I o I o 11 I o I o I a I ali I 1 0

0 0

O O

CODICO 8DB3

1+1+1

(,.; ~

{;

"cc;; c

FIG. 1.2 - Códigos de Linhas 9

-----------------------------------------------,~

ON-orF

:::::I:::::::

) _~

-6fT

-41T ~

Te Te To To I

:To

-1To-3./o-~

Sy(w) Duobinãrio

(NRZ)

ON-OFF NRZ

(RZ)

-inTo

-Z.l,;

-.fo

.1'-

2fo

'r T.

T. o

l..

2/.

S,(COl)

2/.

FIG. 1.3 Densidades Espectrais Potência dos Códigos de Linhas

T. f.

--~~--------------------1.2.3 Escolha do Melhor Pulso A largura de faixa ocupada pela função densidade espectral de potência

em relação á interferência intersimbólica. a unica exigência da recepção é que nos instantes de decisão não haja qualquer interferência de pulsos vizinhos naquele que se está detetando. para se resolver o " problema em questão basta que cada pulso, além de ser de banda limitada. " possua também valores nulos nos instantes de decisão dos pulsos vizinhos. Seguindo esse raciocínio. Nyquist propôs três diferentes critérios ou métodos para a formação do pulso:

Sy ( OJ ) ,

do sinal y (t), conforme expressão (6), pode também ser definida pela largura de faixa de P( eú) e portanto pode ~;er minimizada por meio de uma escolha adequada da forma de onda do pulso elétrico básico p (t). Se o pulso p (t) fosse simplesmente um pulso retangular. então, a largura de faixa ocupada por esse pulso seria infinita pois qualquer sinal de duração finita possui largura de faixa infinita. Entretanto. considerando que o canal de transmissão é de banda limitada. as componentes de freqüência mais altas desse pulso seriam suprimidas pelo canal. Em termos de energia. a supressão dessas componentes de freqüência não seria significativa mas seria suficiente para causar uma distorção do tipo espalhamento no pulso e. em conseqüência provocaria a conhecida interferência intersimbólica.

Primeiro Critério de Nyquist No primeiro método. Nyquist conseguiu eliminar a interferência intersimbólica escolhendo um formato para o pulso, de tal modo que ele tivesse amplitude diferente de zero no seu centro ( t = O ) e amplitudes nulas para

+nTa

(n= 1. 2, 3 ...) onde

é o periodo de repetição dos pulsos. Neste caso, é facil observar que cada pulso não causa qualquer interferência intersimbólica em seus vizinhos. Se além disso, a largura de faixa do referido pulso

De outra maneira. se o pulso p (t) for do tipo banda limitada. de tal modo que ele possa passar intacto pelo canal sem sofrer qualquer distorção, tal intento, esbarrará no problema de que todo sinal de banda limitada é necessariamente de duração infinita e, conseqüentemente. tais pulsos interferirão uns nos outros causando a interferência intersimbólica. Entretanto, considerando que,

for limitada em /2, então, somente um formato de pulso, dado pela função "sampling"

p(t)=szn1fo

t),

caracterizada pela expressão (10) e mostrada na figo1,4 satisfaz as condições impostas.

P ( t)

p(w)

_ ~o

FIG. 1.4 - Função Sampling II

para para

t:; (l

t:;:!:

nT'J

(10)

Ip(w)1

onde

transformada por:

1 / fo

p( OJ ),

de Fourier de p (t),

W" ~ ( Wo/2)

a ~

é dada

- -1-I

•..... I

P(oo) =

-n f o

n (x)

(

1 , ' -, 1

lt .

Apesar da função sinc (fet) satisfazer o primeiro critério de Nyquist de não interferência intersimbólica, na prática, observa-se que pequenos desvios na taxa de transmissão ou na taxa de amostragem, bem como pequenas variações dos instantes de amostragem no receptor (time jitter), podem causar uma interferência intersimbólica suficientemente grande para invalidar a transmissão. Esse tipo de vulnerabilidade ocorre em virtude do decaimento

função

FIG. 1.5 - Representação Gráfica da Transformada de Fourier que satisfaz o Primeiro Critério de Nyquist

Definindo-se um fator r, chamado de fator de "roll-of!", dado por r = OJ / (OJo /2) x a referida largura de faixa, expressa agora em função de r, é dada por:

sinc(fo t )ser

demasiadamente vagaroso (da ordem de 1/ t ). A solução para este problema consiste em se descobrir uma função p (t) que além de possuir banda limitada e satisfazer as condições da expressão (10) também decaia mais rapidamente do que 1/ t Nyquist demonstrou que um pulso cujo módulo da transformada de Fourier satisfaça as condições da representação gráfica da figo 1.5 atende os requisitos de não interferência intersimbólica e, além disso, decai mais rapidamente do que 1/ t.

= (1 + r)oo

onde

o / 2. r

(1 2 )

Como exemplos que atendem ao primeiro critério de Nyquist. a figo 1.6 mostra três fonnatos de pulsos e seus respectivos espectros de freqüência com os correspondentes fatores de "roll-oft" r = O, r 0,5 e r 1. É interessante observar que para r = 1 o pulso P (t) apresenta as seguintes caracteristicas: a largura de faixa

atinge seu valor máximo igual a

Assim, observando a figo 1.5, verifica-se que a largura de faixa ocupada por W ),

ia;

amplitude tem valor para t = O e valor zero não somente para todos os instantes de decisão dos pulsos vizinhos como também para os pontos médios entre eles; e por último, o pulso decai mais rapidamente do que 1 / t ou seja, da ordem de (1 / t 3 )

expressa em radianos por segundo, é dada por:

(11) 12

p (t)

1~.,.....-~_ . ...."

" .... '

' '

.. '.

, , I

I I

I I I I

- 2 To

iDEAL

...............

CJx

-To

,? T"

- 'o

r=o

=.::>

r=ol5

= Wo /2.

FIG. 1.6 - Exemplos de Pulsos que satisfazem o Primeiro Critério de Nyquist

Características Nyquist

do Primeiro

Critério

de Segundo Critério de Nyquist

•

Pequenos erros na taxa de transmissão de bits ou na taxa da amostragem no receptor. bem como. "jitter" nos instantes de amostragem causam interferência intersimbólica.

No segundo critério de Nyquist, o pulso P (t) deve satisfazer a seguinte condição:

•

Quanto maior for o fator escolhido, o qual pode zero e um,menor será a intersimbólica e maior será

faixa ocupada por •

Sy ( OJ ) ,

Sy(OJ). lo /2

(t fo

para n=3,5,7 ....

= :t

3 To /2,5

To /2,

)

com a única exceção dos pontos médios entre ele mesmo e seus vizinhos imediatos

De acordo com o fator de "roll-off' escolhido, a largura de faixa pode variar entre

nTo) ( :tT

Tal condição significa que o pulso deve causar interferência zero nos pontos médios situados entre todos os instantes de decisão ;

O fator de "roll-off' igual a 1, também conhecido como fator de cosseno pleno. é o que causa menor interferência intersimbólica mas o que necessita de maior largura de faixa para

•

de "roll-off' variar entre interferência a largura de

= +To

/ 2). Se, além disso, a largura

de faixa de p (t) então, somente

Hertz.

for limitada em

L, 2

um tipo de pulso, dado

:2 1'0

ir [O t

COS

•

p{t)=----1t

(1- 4

(13) [o 2 t 2 )

De outra forma. se o seguido por outro digito ponto médio entre os resultado da soma das

2(/0 /2)=

p( (j))

onde a transformada de Fourier

•

dada por:

P( co)

co)

= cos ( -2f

( co 'I

l---j 2 f 7t

•

esquema de funcionamento deste método (segundo critério de Nyquist), pode ser entendido como se segue:

•

O dígito "um" é transmitido por p (t) e o digito "zero" é transmitido por - p (t).

•

Quando um' digito "um" é seguido por um digito "zero" ou vice-versa, tem-se dois pulsos de polaridades opostas em sucessão e, conseqüentemente, no ponto médio entre os dois dígitos o resultado da soma das amplitudes é zero (fig. 1.8a).

é no o é

(fig.1.8b).

Similarmente, se o digito "zero" é seguido por outro digito "zero" então, o resultado da soma das amplitudes é

- lo

(14)

digito "um" "um", então dois digitos amplituddes

No receptor, a sequência de pulsos que chega é amostrada nos pontos médios entre os instantes de sinalização do transmissor. Existem três valores possíveis de amostragem: io, O, - io . Se o valor amostrado for então, o dígito detetado sera "1" e o precedente sera também "1". Se o valor amostrado for então, o digito detetado sera "O" e o precedente sera também "O". Entretanto, se o valor amostrado for "O" , então, o digito detetado sera "1" se o precedente for "O" e vice-versa.

io '

Uma sequência tipica 110010 e sua correspondente composição em pulsos sequenciais é mostrada na figura 1,8c.

f'Ct) 2fo p

'fT

(w)

.lo ,--~T !'

'\ I

I I

"-'o -""2

~. z

FIG. 1.7 • Pulso que Satisfaz o Segundo Critério de Nyquist. J

.J ..J

II !I

c c

,o I I I

ç C'""

(b)

C ~ ~ (.)

"" ""

" "" C-

"" "" "" ""~

(c)

Fig. 1.8 • Ilustrações do Funcionamento do Segundo Critério de Nyquist.

""ç Caracteristicas Nyquist

do Segundo

Critério

•

Amostra o sinal recebido (instantes de decisão) nos pontos médios entre os instantes de amostragem do sinal transmitido. O valor amostrado do sinal recebido determina os, dois bits adjacentes ao referido ponto médio.

•

Possui baixa intersimbólica.

•

Utiliza o sistema polar (2 niveis) para transmitir e o sistema duobinário (3 niveis) para receber,

•

Utiliza a precodificação dos digitas para eliminar a propagação de erros.

•

""c... "" "" ""

"""~

\.; ~

'"-e" c

O segundo método de Nyquist apresenta uma desvantagem pelo fato do pulso ter densidade espectral de potência diferente de zero em OJ = O, Tal inconveniência é corrigida no método proposto por "Lender" conhecido como Esquema Duobinário Modificado. Neste esquema, a densidade espectral de potência do pulso transmitido é zero para OJ = O e, além disso, a largura de faixa é 10 /2 para uma taxa de 10 bits por segundo. A forma de onda do pulso modificado p (t) é apresentada na figura

interferência

1.9.

I I ,I

Utiliza uma largura de faixa numericamente igual á metade da taxa de transmissão de bits B: = 2 ,

lo /

---~.

-J

::; 3

..;;.,.

:; .J

p'(I)

:5 ;j

:l ':J j

_t..

(b)

.-J

-5 ~

(ai

:J .J

:J )

J ~

J J

FIG. 1.9 - Pulso que satisfaz o Esquema Duobinário Modificado.

J J 1.2.4 Largura de Faixa do Sinal Digital

Terceiro Critério de Nyquist Dependendo de qual dos critérios de Nyquist está sendo utilizado (primeiro ou segundo) para a formação do pulso elétrico básico p (t). a largura de faixa de Sy{Cil) é dada pelas seguintes expressões:

Um outro método teórico para eliminar a interferência intersimbólica. conhecido como terceiro critério de Nyquist. consiste na formação de um pulso tal que no intervalo simbólico do instante de amostragem a área sob o pulso é diferente de zero e fora do referido intervalo a área é zero. No receptor a deteção do pulso é conseguida através da medição da área em cada instante de sinalização. Em comparação aos primeiro e segundo critério de Nyquist. este método mostra-se inferior pois é mais vulnerável ao ruído.

B,=(I+r)~

:J ':J

:J J

J 2

.J J J ,)

:J 16

;)

:J J

~ Ior Ior

onde

1.3 Pulse Code Modulation - PCM

Ior

= largura de faixa em Hertz ocupada

por S,(<ll) quando o primeiro Nyquist está sendo utilizado.

B2=

1.3.1 Quantização A técnica da modulação por pulsos codificados - PCM consiste em amostrar o sinal analógico a uma taxa maior ou igual a duas vezes a maior componente de frequéncia espectral do sinal analógico.

largura de faixa em Hertz ocupada

por S,(<ll) quando o segundo Nyquist está sendo utilizado.

critério

critério de

Cada valor amostrado. representado pelo nível de quantização mais próximo, é associado a um conjunto codificado de digitas (em geral 8 dígitos). Cada digito, ou bit de informação, é representado por um ou mais níveis de amplitude de pulso elétrico básico para em seguida serem transmitidos por meio de adequados sistemas de transmissão.

= fator de "roll-ofr'.

= taxa de transmissão

de bits ou

dígitos. Um pulso p(t) que satisfaça um dos critérios de Nyquist pode ser gerado diretamente utilizando-se um filtro transversal também chamado de filtro de retardo. Tal filtro, utilizando linhas de retardo, gera diretamente os valores correspondentes de tensão do pulso p(t) em cada um dos instantes separados por intervalos T" confome ilustra a figura 1.10 .

Conforme ilustração da figura 1.11, os níveis de quantização são obtidos dividindose o valor máximo (pico a pico) de excursão do sinal em "N" degraus (normalmente 256 degraus) onde cada degrau representa um nível de quantização.

•••• ••••

LINHA DE RETARDO

c.• (O)

F.P.B = (o)

••••

FIG. 1.10 - Geração de Pulso por Meio de Filtro Transversal. 17

-I

Saída

Antes da

antizaçãO

.-- --~!!:'!'_LqÜ&~'l-aJ, Sinal

_ :

Depois da Quantização

Quantizado

Entrada

(a)

Funçao de transferência de um quantizador linear

IbJSinal

PAM

Erro de Quanti2;<\ção

-.n

lei

Entrada

Ruído de Q.uantização

FIG. 1.11 - Níveis de Quantização.

fato de se representar os valores amostrados por valores aproximados ( níveis de quantização ) causa uma distorção no sinal a qual é chamada de ruído de quantização. Se os degraus fossem todos de mesmo tamanho então, a relação sínal ruído de quantizaçã~ não seria constante quando a intensidade do sinal variasse. Neste caso, a relação sinal ruido de quantização seria menor para os ínstantes em que o sinal se tomasse mais fraco.

mesmo resultado é obtido comprimíndose primeiramente os valores amostrados para, em seguida, submetê-Ios a uma quantização uniforme. Uma relação de compressão aproximadamente logaritímica resulta em um ruído de quantização quase proporcional à potência do sinal analógíco de entrada. Tal comportamento de proporcionalidade toma a relação sinal ruído de quantização (situada próxíma de 40 dB) praticamente independente da potência do sinal analógico de entrada em uma faixa de excursão (faixa dinâmica) razoavelmente grande. Entre as várias escolhas possíveis, duas leis de compressão têm sido aceitas pelo ITU-T

problema desta relação sinal ruído variável, conforme mencionado, é resolvido fazendo-se degraus de quantização menores para as amplitudes instantâneas menores. 18

como padrões desejáveis: a lei-!! (figura 1.12a) usada nos Estados Unidos e no Japão, e a lei-A (figura 1.12.b) usada na Europa, no resto do mundo e nas rotas internacionais.

o.~

As leis !! e A são dadas, respectivamente, pelas seguintes funções:

l. lo.

o., 0.2

Lei!!

lo,.

0.6

•••• \",.

•••• •••• lo,.

(

sgn (m) In (1 + !!)

m -s

onde

1 + !!

o.,

0.6

o.~

.!!L_ no,

~I)

m•

D.:!

FIG.1.12.b

•••• l.

••••

1.3.2 Codificação dos Valores Quantizado

Lei A

lo.

Após a quantização dos valores amostra dos do sinal analógico, o passo seguinte, para a formação do sinal PCM, é a codificação dos valores quantizados. Cada valor quantizado é representado por um conjunto de dígitos ou palavra de codificação. Tal sequéncia constitui-se na chamada Conversão Analógico-Digital e, no sentido inverso, na Conversão Digital-Analógico.

l. lo,.

m. nB

<A 1

No processo de geração do sinal PCM, a quantização e a codificação estão intimamente relacionadas e são atualmente implementadas em um único dispositivo eletrõnico (chip) por canal de voz. denominado CODEC, que incorpora tanto a transmissão quanto a recepção (codificação e decodificação juntas em um mesmo dispositivo elétronico).

onde: m

valor amostrado

valor de pico

--=

= sinal de entrada

nonnahzado

m. = sinal de saída normalizado.

Existem várias técnicas ou projetos para se implementar a conversão analógico-digital. Tais técnicas podem ser agrupadas dentro de quatro diferentes categorias ou classes:

0.8

0.6

1. Codificação por Contagem ou em Rampa. 2. Codificação Serial ou por Aproximações Sucessivas. 3. Codificação em Paraielo. 4. Codificação Hibrida (Série - Paralela).

o.• 0.2

FIG.1.12.a

0.1

o,~

U,t-

O.tI.

------~------------------------------------~'--'-

Codificaçao

Por Contagem Imediatamente após a leitura da palavra de codificação, o contador binário e o gerador de rampa são automaticamente zerados e preparados para reiniciarem o processo de quantização e codificação da amostra seguinte. A freqüéncia do "clock" do contador binário é calculada pela razão nTs I 2n onde nTs é o tempo de duração da palavra e 2n é o número de níveis de quantização. Esta técnica de quantização e codificação apresenta a vantagem de requerer poucos componentes eletrônicos e a desvantagem de ter sua velocidade limitada pela velocidade do contador binário. Neste tipo de conversão analógicodigital, para que a quantização seja não uniforme, o sinal analógico deve passar num compressor não linear (Lei A ou Lei ~ ) antes de entrar no circuito "sample and hold".

Conforme a ilustração da figura 1.13, na classe que utiliza a codificação por contagem, um gerador de rampa é energizado e um contador binário é iniciado no mesmo instante em que uma amostra do sinal analógico é tomada. A saída do circuito "sample and hold" é uma aproximação em escada da função analógica original onde o nivel de cada degrau se iguala ao valor amostrado e permanece constante durante lodo o intervalo de amostragem. O tempo Ti de duração da rampa, que é igual ao tempo de duração da contagem, é proporcional ao valor da amostra. Isto é verdade porque o coeficiente angular de cada rampa é uma constante e é dado pela razão mp I nTs onde: mp é o valor de pico do sinal analógico (máximo valor amostrado); Ts é o tempo de duração de um bit e n é o número de bits da palavra de codificação (em geral 8 bits). A saida do gerador de rampa é continuamente comparada com o valor amostrado do sinal analógico existente na saida do circuito "sample and hold". Quando o valor da rampa toma-se igual ao valor da amostra, então, o valor lido do contador, que pode ser em número binário natural ou em código como por exemplo o código Gray, é a palavra de codificação que representa o valor amostrado.

{(ti

Sample .nd hold

Codificação

Serial

A codificação serial, também chamada de codificação sequencial, utiliza a técnica da aproximação sucessiva. Neste método, os n bits que formam a palavra de codificação são gerados um de cada vez de maneira sequencial.

Amostra Codificada

I-;l,

s•••

Fig. 1.13 - Exemplo Contagem

de Codificação

por

•

..J

----------------------------------------

~ .,i

o primeiro

bit da palavra é denominado o bit mais significativo (MSB-MOST SIGNIFICANT BIT) e os que se seguem são. em ordem. cada vez menos significativos. sendo o último deles, o menos significativo (LSB LEAST SIGNIFICANT BIT). Isto é colocado desta maneira porque um erro no primeiro bit causa um prejuízo maior na comunicação do que no segundo bit e assim por diante. Neste caso, o último bit da palavra é o de menor importância em termos de compreensão da informação que cada palavra representa.

resultado do experimento imediatamente anterior (maior ou menor do que o nível de referência) e também da lei de formação do referido algorítmo de geraçâo. Tal lei de formação utiliza a técnica da convergência, ou seja: os espaçamentos entre os niveis de referência, utilizados nos experimentos sucessivos. diminuem na sequência do primeiro ao último experimento, para cada amostra do sinal analógico. No final do último experimento de cada amostra a palavra de codificação PCM correspondente é completada. Dependendo do tipo de distribuição dos níveis de referência dentro dos limites de excursão do sinal analógico, que pode ser uniforme ou não uniforme, a quantização inerente poderá ser, respectivamente, do tipo linear ou não linear. Se a quantização for do tipo não linear, também chamada não uniforme, então, ela deve obedecer uma das duas leis padronizadas pela ITU-T (Lei A ou Lei ~).

A codificação serial compara "n" vezes, de maneira sequencial e experimental, o nível de tensão de cada amostra com um nivel quantizado de tensão de referência. Cada comparação é considerada um experimento que admite dois resultados. a saber: o nivel da amostra é maior ou menor do que o nivel de referência. A cada resultado corresponde um bit O ou um bit 1 dependendo da lógica da codificaçâo. A codificação serial utiliza ( 2n .1) niveis de referência distribuidos entre os valores limites de excursão do sinal analógico. Tal distribuição, dependendo do algoritmo de geração utilizado, pode ser do tipo uniforme (igualmente espaçados) ou do tipo não uniforme (espaçamentos desiguais).

Um exemplo de codificação serial do tipo linear (quantização uniforme) é mostrado na figura 1.14. Neste exemplo, a palavra de codificação é composta de 4 bits ( n=4) e, consequentemente, o número de níveis de referência é ( 2n • 1) = 15. Os niveis de referência são uniformemente distribuídos entre os limites máximo e minimo de excursão do sinal analógico.

Em cada experimento. a escolha do nivel quantizado de tensão de referência. a ser utilizado na comparação. depende do

C;l:I?ADOI<

DE PULSOS f,

SAlDA "161 TAL

n CIRCUITO SOMAIJOR. A

y=OV

I?E 615 TAAIJOR. PI?,Ofil?AMAIJO

Oock

Fig,1,14 - Exemplo de Codificador Serial. 2\

li ,! "

":j

[, .11 i

'.'.

espaçamento minimo entre dOIS nivels adjacentes de referência corresponde a 1/16 da amplitude "A" de excursão do sinal analógico (valor pico a pico). Conforme mostra a figura, os espaçamentos entre os niveis de referência. utilizados nos experimentos sucessivos, diminuem, na sequência do primeiro ao último experimento, na razão de A/2n com n variando de 1 a 4.

Consecutivamente. o gerador de pulsos. na mesma cadência de saida ao comparador. gera os pulsos correspondentes para a formação da palavra digital codificada representante da amostra do sinal analógico.

Codificação em Paralelo Em comparação às outras categorias de codificação, a codificação em paralelo apresenta a vantagem de ter operação mais rápida e também de permitir qualquer tipo de lógica de codificação. Sua principal desvantagem ê que, para um grande número de niveis de quantização, ela requer tambêm um grande número de circuitos comparadores ( 2n -1). Exemplificando, para palavras de 8 bits a referida classe de codificação requer 255 comparadores.

o circuito

"sample and hold" amostra o sinal analógico e retêm seu valor de tensão durante nT s segundos (tempo de duração da palavra de codificação). Durante o intervalo de tempo nTs ' o comparador XY compara. uma vez a cada Ts segundos, o valor de tensão X da amostra com a tensão Y resultante do circuito somador. Em cada comparação ou experimento, se X>Y o comparador colocará em sua saida um nível de tensão correspondente ao bit 1. Ao contrário, se Y>X, então um outro nivel de tensão correspondente. ao bit O será colocado. Se a saída do comparador for bit 1, então o registrador programado comuta sua saída para (+). Se o contrário ocorrer, então, comuta para (-).

Conforme ilustração da figura 1.15, o codificador em paralelo faz uso de um conjunto de comparadores. dispostos em configuração paralela, com vaiores de referência idênticos aos valores dos niveis de quantização adotados no processo. O valor de cada amostra é colocado, no mesmo instante, na entrada de cada um dos comoaradores.

r-I

CODI FlOl,l)()f(

z DI61TAL

-v~

Codificador

em Paralelo. 22

COIVV£RSOR. PARAL£LO

••••

Cada comparador compara o valor da amostra recebida com o seu valor de referéncia e. em seguida. coloca em sua saida um nível alto ou baixo dependendo. respectivamente. se a amostra é maior ou menor do que a referéncia. Por meio de um adequado circuito de COdificação lógica. os niveis altos e baixos das saídas dos compara dores são convenientemente processados e codificados. de acordo com uma lógica digital pré-estabelecida. para gerar na saida a palavra PCM correspondente. Considerando que o referido codificador digital funciona com entrada em paralelo e saida em paralelo. para que se obtenha uma saida serial é necessário utilizar um conversor paralelo-série conforme mostra a figura 1.15.

Codificação

Para Ilustrar esta técnica. considere um exemplo que utiliza quatro passos com quatro subniveis por passo. como mostra a figura 1.16. A tensão de entrada amostrada do sinal analógico é aqui representada por um número que mantém relação de correspondéncia com os números representantes dos níveis de quantização estabelecidos no processo. No primeiro passo. o número correspondente à tensão de entrada do sinal analógico é comparado com os números dos quatro subníveis pertencentes ao primeiro passo, de forma a localizá-lo entre dois subníveis adjacentes. Em seguida. no segundo passo, a faixa entre os dois subniveis adjacentes, localizada no primeiro passo, é dividida em outros quatro subniveis e, novamente, o número correspondente à tensão de entrada é localizado entre os números correspondentes aos novos subniveis. Seguindo-se o mesmo raciocínio. cumprese o terceiro e o quarto passo para a localização final do nível da tensão de entrada amostrada do sinal analógico. Neste exemplo, cada passo utiliza dois bits totalizando oito bits no processo.

Híbrida

A codificação híbrida é uma combinação das codificações serial e paralela. Ela requer menor número de componentes eletrõnicos do que a COdificação em paralelo e pOde operar com freqüéncia de "clock" menor do que aquela necessária para a codificação serial.

0----,-- __

25 "

••••

r---_

IZ8

1.92

r--

1/2

SINAL

IZS

.sINA, L SINAL

SINAL

ó'l

••••

Fig. 1.16 Codificação

Exemplo Híbrida.

Ilustrativo

8'1

6'(

--------------------------------------------~

:J J ;J

1.4. Adaptive

Differential

PCM ADPCM

Devido á natureza gradual da variação do sinal analógico. quando as amostras sucessivas são quantizadas no processo clássico de modulação PCM, uma grande quantidade de informação redundante é transmitida. Por exemplo, quando um sinal senoidal é quantizado, as amostras sucessivas próximas do pico da onda senoidal vanam muito pouco em amplitude de uma amostra para a seguinte. Assim, ao invés de transmitir uma longa palavra digital por amostra, a mesma informação pode ser transmitida por meio de uma pequena palavra digital que somente indique a variação de amplitude entre a dada amostra e a amostra imediatamente anterior. Esta maneira mais eficiente de quantização é a essência do PCM diferencial a qual. logicamente. conduz para taxas de bits por canal de voz mais baixas do que aquelas resultantes do método PCM original. A inclusão de um circuito de previsão do tipo adaptativo (adaptlve predictor circuit) que, de maneira estatistica, percebe a tendência de variação das amplitudes das amostras do sinal analógico, pode melhorar ainda mais a eficiência da transmissão digital. resultando com isso, em taxas de bits ainda menores.

1.5 Multiplexação

PCM

Utilizando-se uma taxa de amostragem igual a duas vezes a maior componente de freqüência do sinal analógico, bem como uma codificação de 8 bits por amostra quantizada, um sinal de voz de 4 kHz para ser modulado pelo esquema PCM necessita de uma velocidade de transmissão de 2 x 4 x 8 = 64 kbitls. Para se transmitir vários canais de voz simultaneamente, utiliza-se a técnica da Multiplexação por Divisão no Tempo - TDM onde os canais são amostrados de maneira sequencial e intercalada para formar um conjunto básico primário de canais digitalmente multiplexados. Existem dois processos de multiplexação digital primária: aquele que segue padronização americana, também adotado no Japão, e o que segue

padronização européia. Na padronização americana, num grupo de 24 canais de voz de 4 kHz são aplicadas, conjuntamente. as técnicas PCM e TDM para formar o primeiro nivel hierárquico digital da referida padronização com taxa de 1544 kbitls. De maneira similar, na padronização européia. um grupo de 30 canais de voz de 4 kHz é utilizado para formar seu primeiro nivel hierárquico que, neste caso, possui taxa de transmissão de 2048 kbitls.

:J FJ ':) ':)

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:J 1.5.1 Sistema PCM de 24 Canais Conforme a ilustração da figura 1.17, na padronização americana, os 24 canais de voz são digitalmente multiplexados da seguinte forma:

sinal de voz de cada canal é primeiramente limitado em banda por um filtro passa baixo de modo que somente a faixa de 300 a 3.400 Hz seja transmitida. De maneira sequencial, com uma taxa de 8.000 amostras por segundo, faz-se a primeira amostragem do canal 1, a primeira do canal 2 e assim, sucessivamente, até completar os 24 canais formando o primeiro conjunto de amostras. Em seguinda, faz-se a segunda amostragem do canal 1, a segunda do canal 2 e assim, sucessivamente, até completar outra vez os 24 canais formando o segundo conjunto de amostras. Tais sequéncias são, desta maneira, repetidas ao longo do tempo. Continuando o processo, as amostras de cada um dos conjuntos de amostras são temporariamente armazenadas em circuito do tipo "hold", Em seguida, são quantizadas e codificadas em palavras de 8 bits onde cada palavra representa uma única amostra. Considerando que cada amostra é representada por 8 bits codificados, então, cada um dos conjuntos sequenclals de amostras será conseqüentemente representado por um conjunto de 24 x 8 192 bits.

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Fig. 1.17 • Composição PCM de 24 Canais

bttseMbobli

Digital do Sistema

Para atender à necessidade de sincronismo na recepção, um bit, chamado de bit de sincronismo, é acrescentado em cada um dos referidos conjuntos de bits para formar "frames" (quadros) de 193 bits, cada um com duração de 1 / 8000s = 125 ~ s, resultando numa taxa de 193 /

Na formação das palavras de alinhamento de "frame" (101010) e "multiframe" (001110) os bits são tomados dos "frames" impares e pares respectivamente.

125 ~s = 1544 kbiVs.

1,5.2 Sistema PCM de 30 Canais

Para atender à necessidade de sinalização (pulsos de discagem, sinalizações de chamada e de telefone ocupado), utiliza-se o bit menos significativo (oitavo bit) de cada sexta amostra de cada canal. Assim, cada sexto "frame" contém 24 bits de sinalização, 7 x 24 = 168 bits de informação e um bit de sincronismo. Nos "frames" restantes ocorrem 192 bits de informação e um bit de sincronismo. Os bits de sinalização ocorrem a uma taxa de 8000 / 6s = 1333 bits/s.

Na padronização européia. os 30 canais de voz são digitalmente multiplexados da seguinte forma: O sinal de voz de cada canal é primeiramente limitado em banda por um filtro passa baixo de modo que somente a faixa de 300 a 3400 Hz seja transmitida. De maneira sequencial, com uma taxa de 8000 amostras por segundo. faz. se a primeira amostragem do canal 1, a primeira do canal 2 e assim, sucessivamente, até completar os 30 canais formando o primeiro conjunto de amostras. Em seguida, faz.se a segunda amostragem do canal 1, a segunda do canal 2 e assim, sucessivamente, até completar outra vez os 30 canais formando o segundo conjunto de amostras. Tais sequências são, desta maneira, repetidas ao longo do tempo. Continuando o processo, as amostras de cada um dos conjuntos de amostras são temporariamente armazenadas em circuito do tipo "hold". Em seguida, são quantizadas e codificadas em palavras de 8 bits formando conjuntos sequenciais de palavras de 8 bits onde cada palavra representa uma única amostra.

Cada conjunto de 12 "frames" é considerado um "multiframe" com duração de 1,5 ms. O mencionado bit de sincronismo, colocado no inicio de cada "frame", é utilizado na formação das palavras de alinhamento de "frame" e "multiframe" com as quais se consegue obter o referido sincronismo na recepção. As palavras de alinhamento de "frame" e "multiframe", compostas de 6 bits cada uma, são geradas pela reunião sequencial dos bits de sincronismo tomados na relação de um bit por "frame".

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Estas paiavras. de acordo com a formação descrita, representam apenas a informação 25

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Composição 30 Canais

de voz que entra em cada um dos 30 canais telefônicos~ Para permitir as telecomunicações nos referidos canais. é necessario acrescentar outras informações, tais como informação para alinhamento ou sincronismo. informação de serviço e informação de sinalização. Tais informações complementares, digitalmente codificadas em palavras de até 8 bits, são convenientemente multiplexadas no tempo com aquelas que representam as informações de voz para formarem "frames" e "multiframes". Cada palavra, seja de informação complementar ou de voz, após serem multiplexadas, ocupa, no dominio do tempo, um espaço denominado "time slot".

Digital

do Sistema

PCM de

A composição dos "frames" e "multiframes" é mostrada na figura 1.18. Os detalhes de um "multiframe". no "time slot" O e no "time slot" 16, são mostrados na figura 1.19. A palavra de alinhamento do "frame" (Y0011011), denominado FAW (Frame Alignment Word) , é transmitida no "time slot" O de todos os "frames" pares. Os bits de serviço (Y1ZXXXXX) são transmitidos no "time slot" O de todos os "frames" impares. A palavra de alinhamento do "multiframe" (OOOOXOXX)é transmitida no "time slot" de número 16 dos "frames" de número O.

Um "frame", com duração de 125 ,",s, é constituído por 30 x 8 = 240 bits de informação + 16 bits que são utilizados para sincronismo. sinalização e serviço, totalizando 256 bits ou 32 "time slots" por "frame". Em cada "frame", os "time slots" são numerados de O a 31. O "tíme slot" O é reservado para conter informações de alarme e de alinhamento ou sincronismo do "frame". O "time slot" 16 é reservado para conter informações de alinhamento ou sincronismo do "multiframe" e também de sinalização de cada um dos 30 canais telefônicos. Cada "multiframe", com duração de 2 ms, é constituido de 16 "frames". O objetivo da formação de "multiframes" é permitir a transmissão da sinalização para cada um dos 30 canais telefônicos durante um "multiframe" completo. Considerando que a duração de um "frame" é de 125 a taxa de transmissão de bits é 256 bits I 125 ,",S = 2048 kbitls. A informação de sinalização para cada canal telefônico é processada no conversor de sinalização, o qual converte a referida informação em um maximo de 4 bits codificados. Estes bits são inseridos no "time slot" 16 de cada "frame" PCM exceto o "frame" número O.

As informações para sinalização dos pares de canais 1 I 16, 2 I 17, etc.. são transmitidas respectivamente no "time slot" 16 dos "frames" numerados de 1 a 15.

Processo de Alinhamento

de Frame J

A estratégia utilizada no processo de alinhamento de "frame" do sistema PCM de 30 canais é mostrada no diagrama da figura 1.20. Conforme o diagrama, a perda de alinhamento de "frame" (FA-Frame Alarm State) somente sera alarmada se ocorrer 4 erros de alinhamento de "frame" consecutivos (FAE-Frame Alignment Error). Em contrapartida, a normalização do sistema. somente é conseguida se 3 acertos consecutivos de alinhamento de "frame" (FAC-Frame Alignment Correct) forem detetados. Por exemplo, se o sistema esta no estado normal N e uma palavra de alinhamento de "frame" for recebida incorreta, então, o sistema passa para o estado de pré-alarme F1. Se a próxima palavra de alinhamento de "frame" for recebida correta, o sistema volta para o estado normal N, entretanto, se continuar incorreta, o sistema passa para o estado de pré-alarme F2. Uma outra palavra incorreta leva-o para o estado de pré-alarme F3. Neste ponto, uma palavra correta leva o sistema de volta para o estado normal N e uma palavra incorreta. que seria a quarta, leva o sistema para o estado de alarme FA.

'"'S,

Os 16 "frames" de cada "multiframe" são numerados de O a 15. Assim, considerando que em cada "frame" (exceto o de número O) é inserida a informação de sinalização de 2 canais telefônicos, as informações de sinalização dos 30 canais telefônicos estarão completamente contidas em um "multiframe" . 26

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32 Umeslols 30 canais de voz 1 __

Palavra nO1 de alinhamentode trame

l=penladealin~ Frames alternados de muftiflame

Palavra nO2 de alinhamente de trame

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1 • Penla de alinhamento de trame

Fig. 1.18 • Composição "Multiframes"

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Palavrade alinhamento de multilrame (primeiros 4 dlgltos)

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dos "Frames"

Frames 1 a 15

Digites 1 a 4 pala sinalizaçao noscanais 1 a 15

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SIC 018

SIC: CB23

SIC al9 SlC: auo

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SIC Q{14 SIC QllS

SIC CB29 SIC: aDO

SIC: aI2.

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Fig. 1.19. Composição dos bits nos "time slots" O e 16 de um "multiframe" em condição de não alarme.

Fig. 1.20 • Estratégia "frame"

de Alinhamento

Legenda: Notas: 1. Bits X são reservados para uso nacional. Para tráfego internacional são colocados iguais a 1. 2. Bits Y são reservados para uso internacional futuro. Por enquanto são colocados iguais a 1. 3. Bits Z são usados para informar perda de sincronismo. Em condição de alarme, são colocados iguais a 1. Caso contrário, são mantidos iguais

FAC = Alinhamento de "frame" correto FAE = Alinhamento de "frame" errado N Estado normal FA = Estado de alarme F1, F2, F3 Estado de pré-alarme A1, A2, A3 Estado de pós-alarme.

= =

No procedimento passo a passo mostrado na figura 1.21, o receptor identifica as palavras números 1 e 2 para alinhamento de "frame" e se considera alinhado em relação aos "frames" que estão chegando após 3 identificações corretas consecutivas.

aO.

-- --,.F----

A partir desse ponto. ele sabe quando começa e quando termina cada "frame" embora ainda não possa identificar qual "frame" é o de número zero, qual o de número um e assim por diante.

Sei

Após conquistar o alinhamento de "frame", conforme descrito. o receptor mantém-se em continuo processo periódico de verificação da ocorrência da palavra número um de alinhamento de "frame" nos instantes esperados. Se a palavra de alinhamento de "frame" for recebida errada 4 vezes -consecutivas. então. o alinhamento de "frame" é considerado perdido e, neste caso, o processo de alinhamento é reiniciado. Esta espera por 4 recebimentos incorretos consecutivos. conforme mencionada, toma o sistema menos sensivel á distúrbios e. em operação normal. o realinhamento será raramente requerido.

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uma pallMa de 8 bits

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dos bis

Processo de Alinhamento

de "Multiframe"

Conforme já mencionado. o alinhamento de "frame" não confere ao sistema a capacidade de identificar qual "frame" é o de número zero, qual o de número um e assim por diante. Este tipo de conhecimento . somente é adquirido após o alinhamento do "multiframe". Tal alinhamento é conseguido quando o receptor encontra a palavra de alinhamento de "multiframe" ( b1 b2 b3 b4 = O O O O ) a qual deve vir sempre localizada no "time slot" 16 do "frame" número O. Considerando que a palavra de alinhamento de "multiframe" ( O O O O) não pode aparecer no "time slot" 16 de qualquer outro "frame" que não seja o de número O. Considerando tambem que o alinhamento de "frame" já foi conseguido e, por isso, o receptor reconhece o inicio e fim de cada "frame". então, basta que se encontre a referida palavra de alinhamento na primeira metade do "time slot" 16 de um determinado "frame" para que esse "frame" seja considerado o de número O e, portanto, o sistema considerado alinhado. O contrário deste raciocinio seria de possibilidade de ocorrência bastante remota, considerando o requisito de que a combinação (O O O O) nunca seja usada para sinalização. O alinhamento de "multiframe" será considerado perdido se duas palavras consecutivas de alinhamento de "multiframe" forem recebidas incorretas. Fig. 1.21 - Alinhamento

de Frame

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1.5.3 Hierarquia Digital Assincrona Dependendo da maneira de se organizar os tributários, o multiplex digital pode ser classificado em duas categorias:

Os sistemas PCM de 24 e 30 canais constituem-se, respectivamente, nas multiplexações digitais primárias ou de primeira ordem das padronizações americana e européia. A necessidade de se transmitir, simultaneamente, um maior número de canais do que os previstos para os multiplexes primários ( 24 ou 30 ). originou as multiplexações de ordem superior nas padronizações americana, européia e japonesa conforme a ilustração da figura 1.22.

1 - Multiplex digital sincrono 2 - Multiplex digital assincrono

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No multiplex digital síncrono os tributários são todos sincronizados por um único relógio mestre e, em consequência, o intercalamento dos bits tributários ocorre sempre de maneira casada. De outra forma. no multiplex digital assíncrono, cada tributário tem seu próprio relógío operando em frequência nominai comum a todos os tributários. Assim, no caso assíncrono, como os relógios não estão sincronizados uns aos outros, apesar de operarem com frequência nominal comum. sempre ocorre pequenos desvios de frequência de uns em relação aos outros tomando o sistema quase síncrono ou plesiócrono. Como consequêncía. no caso assíncrono. o intercalamento dos bits tributários não ocorre sempre de maneira casada e, para superar tal problema utiliza-se a técníca do recheio posítivo de bits também conhecida como justificação positiva. ;

Um nivel de multiplexação digital de ordem superior é construido por meio da multiplexação intercalada de um conjunto de canais digitais situados num nível de ordem hierárquica imediatamente inferior. Por exemplo. a saída de um multiplex de segunda ordem na padronização européia (8, 448 Mbitls) é gerada pela multiplexação intercalada das saidas de 4 multiplexes primários de 2.048 Mbitls. Os canais de ordem inferior que formam um determinado nivel hierárquico digital são denominados de tributários do referido nível. Por exemplo. o sinal multiplexado de segunda ordem de 8 Mbitls (valor aproximado) é formado por 4 tributários de 2 Mbitls ( valor aproximado ).

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Fig. 1.22 - Hierarquia Digital Assíncrona 29

Em relação ao processo de intercalamento, existem duas técnicas principais para a multiplexação dos sinais digitais tributarias:

10: importante observar que os bits de saida de um multiplex de ordem superior. estruturados em forma de "frames" sucessivos, são todos considerados bits tributarias ( bits de informação ) quando usados para multiplexação de ordem superior mais elevada.

1 - Multiplexação usando intercalamento bit a bit. 2 - Multiplexação usando palavra a palavra,

intercalamento

1.6 Modulação QAM - Largura de Faixa No intercalamento bit a bit, um bit é sequencialmente tomado de cada tributaria para compor o sinal digital multiplexado. De maneira similar, no intercalamento palavra a palavra, um número específico de bits que forma a palavra é tomado de cada tributaria para compor o sinal digital multiplexado.

Considere o sistema esquematico de transmissão e recepção QAM conforme ilustração da figura 1.23, onde:

y(t)

= IakP(t

- k Ta}

intercala menta palavra a palavra, usado nos sistemas sincronos, impõe algumas restrições para as estruturas dos "frames" dos tributarias e, além disso, requer grande capacidade de memória. De outra forma, o intercalamento bit a bit é muito mais simples pois independe das estruturas dos "frames" dos tributarias e requer pouca capacidade de memória. O intercalamento bit a bit é portanto geralmente usado nos sistemas assíncronos.

<D( t ) = Sínal de dados modulado em quadratura de fase com M estados, Fazendo, por motivo de simplicidade. t = O em cada instante de amostragem, o sinal <D(t) é dado por: <D(t) = b, p'{t)

COS(Olpt)+c, p (t) sen(Olpt)

<D(t) = ri p'{t)COS(Olpl + 8,)

A saída de um multiplex assíncrono de ordem superior é constituída em forma de "frames" sucessivos. Cada "frame" contém espaços reservados para as seguintes funções:

O número n de bits defíne um número M possível de estados ou combinações binarias dado por M= 2n onde, para cada possível seqüência de "n" bíts corresponde dois pares de valores

(bi , c,) e (r; • ai)' os quais podem ser representados graficamente em forma de constelação (constelação de M pontos) conforme a ilustração da figo 1.24.

1 - Bits de alinhamento do "frame" 2 - Bits de serviço (alarmes) 3 - Bits para controle dos bits de recheio

Assim, além de satisfazer o critério de Nyquist, p' (t) é gerado no modem para ser transmitido a uma freqüência de

4 - Bits de recheio ( stuffing bits)

(n~J

5 - Bits tributarias

Em decorrência desta necessidade de se acrescentar os bits extras para alinhamento, serviço, controle e recheio, a taxa de transmissão do sinal multiplexado, nos sistemas assíncronos, é sempre um pouco maior do que a soma das taxas dos tributarias que o compõe. Como exemplo, a taxa de 8,448 Mbit/s é maior do que duas vezes 2,048 Mbit/s.

= (~)

A largura de faixa ocupada por p' (t) é dada por: __(I + r)fo B ---Osrsl 2n onde 30

r = fator de "roll-oft" ja mencionado.

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Fig. 1.23 - Esquemático Ilustrativo Transmissão e Recepção QAM.

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Fig. 1.24 - Diagrama Espacial. bis; (b) 7200 bis; (c) 9600 bis.

225'

270'

3t5270. Ic)

1'1

(a) 4800

primeiro requisito, exigido tanto nas transmissões sincronas quanto assíncronas é normalmente atendido por meio d~ circuitos do tipo "phase locked loop" que ajustam o clock do receptor às transições abruptas que ocorrem entre os bits "zeros" e os bits "uns" e vice-versa. Após estabelecida a marcação temporal de cada bit. a decisão sobre o tipo de bit (zero ou um) existente em cada um dos Instantes marcados é feita por meio dos chamados fíltros casados ou circuitos de decisão.

Considerando que cada parcela de <IJ ( t ) corresponde a um sinal modulado em amplitude do tipo OSS. Então. a largura de faixa ocupada por <IJ( I ) é dada por:

W=2B=

(1+r)/o

lo = taxa de transmissão

onde em y(I).

de dados

segundo requisito pode ser atendido de dois modos. No primeiro modo, utilizado nas transmissões assincronas. a mensagem é segmentada em caracteres onde cada caracter é precedido por um "start" bit (bit zero) e terminado por um "stop" bit (bit um) de tal forma que sob o aspecto do sincronismo. cada caracter é tratado de maneira independente um do outro. Neste caso, os caracteres podem ser transmitidos de maneira continua ou descontinua. No segundo modo. utilizado somente nas transmissões sincronas. a mensagem é segmentada em blocos de caracteres aos quais são agregados bits de sincronismo bits de endereço e bit de deteção o~ correção de erros para. em seguida, formar quadros ou "frames" que são transmitidos de maneira continua até completar a transmissão de toda a informação.

1.7 Sincronismo No processo de transmissão de dados. dois importantes requisitos devem ser atendidos. O primeiro. é que o receptor seja capaz de identificar cada bit (zero ou um) dentro da forma de onda elétrica que ele está recebendo. O segundo requisito refere-se à capacidade do receptor em localizar cada bit dentro da mensagem. ou seja. qual bit é o primeiro bit da mensagem. qual bit é o segundo e assim por diante. Cumpre observar que tal capacidade para a identificação dos bits dentro da mensagem toma-se mais complexa quando se trata de um conjunto de mensagens de diferentes origens e multiplexadas no dominio do tempo.

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A forma de organização dos referidos quadros é definida nos vários protocolos de comunicação existentes.

PLANO DE TRANSMJSSÁOI

1.8 Embaralhamento

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Os "SCRAMBLERS" ou embaralhadores de bits são utilizados para tomar os dados digitais binários mais aleatórios evitando assim as longas sequências de "zeros" ou "uns" indesejáveis ao processo de transmissão. Entretanto. apresenta a desvantagem de gerar erros múltiplos para cada bit recebido errado.

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(Scrambling)

1.9 Parâmetros

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O Livro Azul do ITU- T apresenta dois conceitos para áreas de desempenho em redes digitaIs que são: Qualidade de Serviço (QS) e Desempenho de Rede (DR).

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(.;:

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O desempenho da rede depende principalmente da disponibilidade das conexões e do desempenho de transmissão. - Disponibilidade: A disponibilidade das conexões e equipamentos depende da confiabilidade dos mesmos. da organização da manutenção e da redundância da rede. Péssima qualidade de transmissão pode também ser entendida como indisponibilidade. - Confiabilidade é um parâmetro que está relacionado com a qualidade dos equipamentos e redes. e não sofre nenhuma alteração conceitual das já conhecidas quando são analisados equipamentos digitais.

Qualida~e de Serviço (QS) define o grau de satJsfaçao do usuário com o serviço prestado.

- A Organização da Manutenção, sistemas de supervisão e localização de falhas, centros de armazenamento de peças e módulos sobressalentes, bem como a capacitação de pessoal de manutenção também influenciam

Desempenho de Rede (DR) apresenta-se como o mais adequado para fins de projeto de uma rede digital. O Desempenho de Rede considera três parâmetros básicos . Velocidade, Qualidade e Confiabilidade. parâmetros parâmetros

na disponibilidade.

básicos, como a

O Planejamento da Rede também influencia a disponibilidade. Os serviços mais importantes devem ter normalmente duas rotas independentes e uma falha não deve atingir severamente a conexão como um todo (redundância).

c .",

Os parâmetros. essenciais de desempenho de redes dIgitais de telecomunIcações são mostrados na figura 1.24.

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AID.

de Desempenho

Baseados nesses derivam-se outros disponibilidade.

TRANVQRIIIAçAO

(..; (;.;

'lETAIl:OO

Figura 1.24 - Parâmetros de DesempenhO de Redes Digitais. I:

Na recepção. os dados que chegaram embaralhados. são desembaralhados de maneira inversa àquela utilizada na transmissão.

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MAlfTI!NAIltLlDAeE::

Antes de serem transmitidos. os dados binários são embaralhados de maneira pseudoaleatória segundo uma formação predeterminada.

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REDUNOAMO'"

1.9.1 Desempenho de Transmissão

da aplicação do equipamento. porém é sugerido como referência o periodo de 1 (um) mês) e probabilidade de erro são largamente usados, mas estas medidas por si só, não contém informações relativas à distribuição dos erros no tempo. Para muitos serviços a distribuição dos erros é tão importante quanto o número de erros. A ITU-T desenvolveu três paràmetros para descrever o desempenho de erro de conexões em RDSI a 64kbitls:

De forma geral. o desempenho dos enlaces de telecomunicações está basicamente ligado ás necessidades dos usuários. Dada a imperiosa necessidade intemacional de intenigação interurbana das várias nações. ao longo dos anos. diversas normas sobre o desempenho mínimo para as telecomunicações foram elaboradas por órgãos como a ITU-T. Por outro lado, devido a razões- de caráter político-econômico. não foi possível estabelecerem-se padronizações intemacionais com pormenores a nivel dos equipamentos. Os desempenhos dos sistemas de telecomunicações devem, basicamente, obedecer aos critérios de tempo fora do ar, taxa de erro e interconexão com outros sistemas. O desempenho de transmissão é influenciado, adicionalmente aos critérios de qualidade normalmente empregados num canal analógico, pelas características da rede puramente digital ou mista (analógica/digital) . Os parâmetros mais importantes de desempenho de transmissão estão indicados na figura 1.24, destacando-se como primordial o desempenho em relação aos erros. O critério principal para os sistemas de transmissão digital tem sido a Taxa de Erro de Bit (TEB/BER). A medida da TEB é direta. quer seja usando teste sequencial, monitoração de bits fixos no quadro, monitoração do código utilizado ou pela utilização de bits livres no quadro. O significado da TEB está baseado na premissa de que os erros são distribuídos aleatoriamente. Os erros ocorrem, na prática, em rajadas. Os bits errados em sistemas rádio, são normalmente causados por distúrbios ou desvanecimentos. Se há uma quantidade de erros considerável em um sistema de cabos (especialmente em cabos ópticos) há geralmente algo errado. A TEB pode ser satisfatória, mesmo que o sistema possa estar inadequado, durante parte do tempo para uma operação normal. Embora a definição de um bit errado seja muíto fácil, a identificação de parâmetros adequados é mais complicada. Os conceitos de taxa de bits errados a longo prazo (o periodo de longo prazo não está definido pela ITU-T, uma vez que o período depende

Minuto Degradado (MD) (O período de 1 minuto observado a curto prazo no qual a taxa de bits errados, excede 10-6). Este parâmetro é mais apropriado para telefonia. A TEB de 10-6 é o límiar entre uma transmissão virtualmente intacta e o inicio de um prejuizo maiS significativo, percebido de uma forma subjetiva. Segundo com erro (SE) (O período de um segundo que contém um ou mais erros). Para seviços de dados a informação ê geralmente transmitida em blocos contendo mecanismos de deteção de erros. Os blocos recebidos com um ou mais erros de transmissão são sujeitos a retransmissão. A maximização do desempenho (throughput) requer por conseguinte a minimização dos blocos com erro; o período de um segundo ê adotado como solução de compromisso para com o tamanho de blocos de dados. Segundo Severamente Errado (SSE) (O periodo de um segundo observado a curto prazo no qual a taxa de bits errados excede 10-3). Levando em conta qUE! alguns minutos degradados possam ocorrer, considera-se necessário o estabelecimento de outros limites quando da ocorrência de rajadas mais severas de erros. SSE é considerado particularmente apropriado para sistemas digitais que operam virtualmente sem erros na maioria do tempo, mas que apresentam ocasionalmente rajadas de erro com grande intensidade. Este parâmetro é considerado como o meio de controlar a ocorrência de perdas de alinhamento de quadro em multiplex e outros equipamentos da rede. 34

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1.9.2 Recomendações

da ITU-T1ITU-R

CLASSIFICAÇAO DE DESEMPENHO

- Tempo Dísponível

Minutos degradados Um método para descrever o desempenho de uma rede é o de dividir o tempo total em diferentes categorias. A G-821 da ITU-T define o limiar em tempo. entre a indisponibilidade e o desempenho degradado, como sendo de 10 segundos. Isto significa que se a TEB exceder 10-3 por mais de 10 segundos consecutivos, a conexão é considerada indisponível naquele intervalo de tempo. Se o período de tempo for inferior a 10 segundos, a conexão é considerada disponível, mas com desempenho degradado.

Segundos com erro

Segundos severamente errados

A contagem dos minutos degradados é feita somente enquanto a conexão está disponivel: os segundos severamente errados são excluídos dessa contagem de tempo. O tempo indisponivel começa a ser contado quando a TEB excede 10-3 durante 10 segundos consecutivos. O tempo indisponivel termina, quando a TEB cai abaixo de 10-3 em todos os 10 segundos consecutivos. Estes últimos segundos, onde a TEB é < 10-3, são contados dentro do período de tempo disponível. Os requisitos de disponibilidade estão divididos entre disponibilidade do equipamento e da conexão. - Desempenho

- Quando forem divididos os requisitos entre as diferentes partes da conexão, somente o requisito de percentual de tempo é dividido . - A divisão dos minutos degradados e dos segundos com erros é feita da mesma maneira. - O limiar de TEB não foi dividido. Isto baseia-se no fato de que o desempenho da conexão normal é melhor que o limiar do minuto degradado. - A acumulação de erro do sistema de comutação digital ou do equipamento de multiplexação digital não foi levada em con!a pois as TEB dos sistemas de transmlssao digital são maiores.

de erros

A Recomendação G.821 da ITU-T, trata do desempenho de erros da conexão intemacional da RDSI, que é baseada numa conexão comutada por circuito a 64kbitls (usada para trafegar voz e dados) e operando numa conexão hipotética de referéncia totalmente digital. O propósito dessa recomendação é de definir a TEB e a distribuição dos erros no tempo. A distribuição no tempo é definida pelos minutos degradados, segundos com erro e segundos severamente errados. A especificação desses limites é mostrada na tabela 1.1.

A conexão hipotética de referéncia para análise de desempenho de erros em bits é mostrada na figura 1.17. A conexão é dividida em três classes de desempenho. A porção internacional de 25.000 km é a de mais alta categona. Em ambas as extremidades da conexão estão as categorias intermediárias e as categorias locais, que possuem um compnmento de 1.250 km. Os minutos degradados e os segundos com erro foram totalmente

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dos Erros

A distribuição dos requisitos de desempenho entre as diversas partes da rede é feita pela ITU- T, levando em conta os seguintes critérios:

Menos de 10% dos intervalos de um minuto têm TEB oior Que 10-6 Menos de 8% dos intervalos de um segundo apresentam erros em relação aos 92% dos segundos sem erro Menos de 0,2% dos intervalos de um segundo tem TEB olor Que 10-3

Tabela 1.1 - Desempenho Conexão RDSI Internacional.

I OBJETIVOS

subdivididos entre as várias porções. a divisão dos segundos severamente errados e diferente, toda porção de 0,2% é igualmente dividida. porém uma metade (0,1 %) é dividida na mesma razão que os outros parámetros e o restante (0,1%) é dividido pelas porções das categorias alta e intermediária devido a ocorréncia ocasional de condições adversas na rede (no pior més do ano - o pior mês do ano é definido na Recomendação 581 da ITU-R), conforme figura 1.25.

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CLASSIFICAÇAO DE DESEMPENHO

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Figura 1.26 Circuito Hipotético de Referência para Sistema Rádio Digital com Capacidde Superior á 2a Hierarquia e Comprimento 2500 km.

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Figura 1.25 Definição Referência da ITU-T.

Segundos com erro Hipotêtica

de Segundos severamente errados

A Recomendação 556 da ITU-R define o Enlace Hipotético de Referência para sistemas rádio digital com capacidade acima da 2a hierarquia que deve obedecer os objetivos de performance da categoria alta (internacional nhigh-graden), conforme G.821 da ITU-T, e pode ter 2500km de comprimento, conforme mostrado na figura

OBJETIVOS

TEB=10-o por no máximo 0.4% de mês; qualquer de tempo um integração: minuto (ver nota 1). Não deve exceder 0.32% de qualquer mês. TEB= 10-" por no máximo 0,054% de mês; qualquer de tempo um integração: segundo (ver nota 1)

NOTA 1: tempo de integração é o período de amostragem em que se faz a observação da taxa de bits errados.

1.26.

Tabela 1.2 - Desempenho de Erros para Enlace Hipotético de Referência. A Recomendação 594 da iTU-R trata dos objetivos que devem ser atingidos para o Enlace Hipotético de Referência da figura 1.18, que são os Indicados na tabela 1.2.

A Recomendação 634 da ITU-R trata dos objetivos para um enlace real entre 280 e 2500 km, que são os indicados na tabela 1.3. Para enlaces menores ainda não existem Recomendações

~,------------------------De~do ao fato de que os sistemas de longa distancia por fibra optica devem competir com sistemas tradicionais via rádio ou cabo coaxial. os critérios de desempenho são baSicamente os mesmos.

CLASSIFICAÇAO DE DESEMPENHO

Minutos degradados

Segundos com erro

Segundos severamente errados

(escorregamentos) incontrolados em sinais digitais através de transbordamento ou depleção de dados em certos tipos de equipamentos tenninais com circuitos de annazenamento intennediário e comparadores de fase. tais como redutores de jitter e certos multiplexadores digitais.Uma degradação da infonnação analógica codificada digitalmente como resultado da modulação em fase de amostras reconstituídas no circuito de conversão digital/analógico no ponto final de conexão. O desempenho de jitter em uma rede deve ser definido, utilizando os seguintes principias: - Recomendar um limite máximo na rede que não deverá ser ultrapassado em nenhuma interface da hierarquia.Recomendar uma estrutura de quadro consistente para a especificação dos equipamentos digitais individualmente.Promover infonnações e orientações suficientes às empresas para que quantifiquem e estudem a acumulação de jitter em qualquer configuração da rede.A ITU-T especificou os limítes superiores para as interfaces da rede em todos os niveis hierárquicos de 64kBitls para cima. Estes limites são válidos ao longo de toda a rede.A tolerância em relação ao jitter do sinal de entrada em várias interfaces digitais já foi definida; a especificação do jitter de entrada independe do tipo de equipamento. Especificações de jitter também são definidas para equipamentos multiplexadores e de transmissão digitais. O jitter acumulado na rede pode ultrapassar os limites especificados mas isso pode ser reduzido por equipamentos especiais de banda estreita chamados de redutores de jitter. O jitter pode ter diferentes origens. Por exemplo. se a frequência de oscilação livre do circuito de extração de relógio em' um regenerador é diferente da frequência nominal e o sinal a ser regenerado contém uma longa sequência de zeros, então a frequência do sinal de relógio tende a deslocar-se até que novos pulsos para sincronismo sejam novamente recebidos. Jitter ocorre também em multiplex digitais, onde sinais não síncronos na entrada tem que ser combinados sem perda de infonnação, nesse caso, técnicas especiais (stuffing) são necessárias. resultando em jitter na saída do multiplex digital. O jitter

OBJETIVOS TEB>=1O-o por não mais de O,4xU2500 (%) de qualquer mês; tempo de integração: um minuto (ver nota 1I. Não mais de O,32xU2500 (%) de qualquer mês (ver nota 1). TEB>=1O-'; por não mais de O,054xU2500 (%) de qualquer mês; tempo de integração: um segundo (ver nota 1)"

NOTA 1: L = comprimento do enlace Tabela 1.3 - Desempenho de Erros para um Enlace Real.

1.9.3 Jitter/WanderJitter Jitterlwander Jitter é definido como variações rápidas dos instantes significativos de sinal. digital, em relação às suas poslçoes IdeaiS no tempo, isto é, descreve a instabilidade no tempo nos momentos de cruzamento do zero do sinal digital. Quando esta modulação de fase interferente excede limites de tolerância definidos não é mais possivel reconhecimento se;" erros na recepção. E necessário, portanto, conhecer os valores de jitter do sinal digital e o comportamento quanto ao jitter dos equipamentos de transmissão.O jitter pode ir se acumulando até um ponto em que os seguintes prejuizos podem ocorrer:- Um aumento da probabilidade de introdução de erros em sinais digitais em pontos de regeneração de sinal, como resultado dos sinais estarem deslocados de suas posições Ideais no tempo.- A introdução de slips

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pode ocorrer também devido à interferéncias externas. como diafonia. Uma das principais fontes de jitter são os repetidores digitais nos equipamentos de transmissão e multiplexadores digitais. O jitter aumenta nos repetidores digitais. proporcionalmente à raiz quadrada do número de repetidores. Os repetidores existem principalmente em cabo de pares metálicos. A utilização desses cabos e repetidores em Empresas de Energia é baixa sendo que o jitter proveniente dessas fontes é pouco significativo. Sistemas ópticos não possuem repetidores a não ser em enlaces longos. Sistemas rádio possuem estações repetidoras, mas as caracteristicas de jitter dos terminais ficam confinadas aos equipamentos multiplexadores digitais.

fase à frequências muito baixas. chamadas de jitter de tempo de espera. Os equipamentos multiplexadores digitais plesiócronos especificados pela ITU-T operam como filtros passa baixa para o jitter. Os PLL (phase lock loop) nos demultiplexadores filtram as componentes de alta frequéncia de jitter. acumulando por outro lado os jitter de baixa frequéncia proporcionalmente ao número de equipamentos digitais de multiplexagem. Equipamentos multiplex sincronos não são fontes de jitter. Como as especificações de jitter não dependem do uso que se dá á rede. mas da tecnologia utilizada, elas são igualmente adequadas para redes privadas.

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5 Wander é definido como variações lentas a longo prazo dos instantes significativos de um sinal digital. em relação às suas posições ideais no tempo. É. na realidade, um jitter muito lento. O wander é a principal fonte de escorregamentos na rede. Os nós da rede que requeiram operação sincrona devem ter as fases das informações de tempo ("timming") dentro de limites especificados. Se os limites forem ultrapassados ocorrerão escorregamentos (slips). O wander é causado pelas variações nos osciladores dos relógios dos nós da rede e pelas variações do retardo com a temperatura nos enlaces de.transmissão. As caracteristicas de wander e de slip são os pontos principais de atenção quando se planeja o sincronismo de uma rede ou de conexões isoladas.

A seguir são descritos três tipos de flutuação de fase: - jitter sistemático: também chamado jitter dependente da sequência de bits ou jitter condicionado pelo sistema. Tem grande influência na qualidade da transmissão pois constitui a porção principal do jitter total. É causado por desajustes dos circuitos de recuperação do relógio ou por equalizações incorretas nos cabos, produzindo interferência inter-simbólica e conversão AMPM nos regeneradores. O jitter sistemático é correlativo, havendo uma acumulação da flutuação de fase de regenerador em regenerador, a qual, em certos casos, causa uma amplificação do jitter ao longo do caminho de transmissão. - jitter não-sistemático ou aleatório: é causado por sinais interferentes internos ou externos, tais como ruido em repetidores, diafonia e reflexões. Este tipo de jitter não é correlativo, não se acumula ao longo do caminho de transmissão e é independente da configuração do trem de pulsos.

1.10 Transmissão

A seguir estão causas básicas:

descritas

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Degradação-

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Existem fundamentalmente quatro causas de desvanecimento devido ao ambiente que influenciam fisicamente o feixe de ondas, provocando consequentemente os dois tipos de desvanecimento possíveis do ponto de vista do espectro de frequência do sinal, a tabela 1.4 relacíona cada causa e cada efeito na onda, resultando em cada tipo de desvanecimento.

- jitter de "tempo de espera" (waiting time jitter): é produzido pelo processo de justificação, quando se multiplexam sinais digitais plesiócronos (por exemplo, os vários tributários na hierarquia multiplex). O multiplexador insere alguns "bits de enchimento" (stuffing bits) para compensar as diferenças absolutas entre os relógios dos vários tributários. Como a sequência de justificação é irregular. surgem variações de

Via Rádio

1.10.1 Fontes de Desvanecimento.

(quatro)

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Absorção: é a atenuação causada nas ondas de rádio pela ação de chuvas. cerração. neve. moléculas de gás. etc. presentes no caminho de propagação através de absorção ou espalhamento dos raios. No caso de chuva. as transmissões em faixas maiores do que 10 GHz ficam muito prejudicadas por ser esta a maior responsável pelos desvanecimentos devido á absorção. chega-se a perder. por exemplo. cerca de 2dBlkm (na célula de chuva) para uma frequência de 12 GHz e intensidade de chuva igual a 50 mm/h. enquanto que para frequências abaixo de 10 GHz. a atenuação causada pela chuva é praticamente nula.

edificios, árvores e até mesmo a própria superfície terrestre. Isto se explica pelo fato de que a trajetória de um raio varia ao longo do tempo por causa da efratividade do ar. que é um fenômeno variável aleatoriamente. sendo assim possível perceber que um feixe de raios cujo caminho estava totalmente livre, pode ser parcialmente obstruido. Se isto ocorrer. parte da frente de onda fica obstruida. atenuando o sinal de microondas na estação receptora. Se a trajetôria por sua vez, continuar variando no sentido de obstruir o feixe de raios ainda mais. a transmissão pode ficar interrompida e o receptor "silenciará". Desvanecimento devido a dutos: o duto é um fenômeno de inversão térmica. que ocorre paralelamente à superfície terrestre podendo atingir distância da ordem de dezenas de km. É capaz de alterar o curso de um feixe de ondas, e de mantê-lo "canalizado" em parte. dai o nome duto.

Atenuação devido à obstáculos: no cálculo de um enlace devemos considerar possíveis obstáculos no caminho do feixe de ondas. eXistem critérios especiais de cálculo de altura de antenas para garantir que um determinado feixe de raios não seja obstruido. Mesmo tendo-se tomado as referidas precauções os obstáculos podem aparecer. e são os mais variados: morros,

CAUSA

ABSORÇÃO

OBSTACULOS

DUTOS

REFLEXAO

DESVANECIMENTO PLANO (LENTO) Atenuaçâo por dissipação (chuva) Degradação da XPD (Discriminação de Polarização Cruzada) Atenuação por obstrução (até interruocão) Atenuação por divergência ou convergência (atenuação negativa) ou por região cega Degradação da XPD por multivias Degradação da XPD por multivia

DESVANECIMENTO SELETIVO (RÁPIDO)

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Interferência multivias

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Interferência por multivia

Tabela 1-4 - Relações de causa e efeito em propagação

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Em outras palavras. possui a característica de provocar partições dos raios de modo a aesVlar uma parte. e "canalizar" a outra parte dos mesmos raios. O duto provoca o aparecimento de um fenômeno que ora reforça, ora atenua a frente de onda, chamado de convergência e divergência respectivamente e que por ser uma simples atenuação ou reforço do sinal em todo o espectro é classificado como desvanecimento plano. O duto provoca também uma alteração nas características de amplitude e fase na recepção, é o fenômeno das multitrajetórias ou multivias. Este fenômeno provoca o aparecimento da interferência inter-simbólica que é um desvanecimento do tipo seletivo, ou seja, a atenuação localizada em apenas uma das frequências do espectro.

Reflexão: em lances sobre o mar ou superficies terrestres é comum aparecer o fenômeno de reflexão, com um ou mais raios de um feixe lançado a partir de uma antena transmissora. Neste caso ocorrerá o fenõmeno das multivias e consequentemente haverá interferência na recepção entre raios que pecorrem caminhos de comprimentos diferentes, como no caso que também ocorre nos dutos. A probabílidade total de interrupção de um sistema rádio digital é a soma da probabilidade de interrupção devido a desvanecimento plano e probabilidade de Interrupção devido à desvanecimento seletivo.A probabilidade total de interrupção transformada em porcentagem deve ser comparada com o objetivo de performance estabelecido pela Recomendação 634 do ITU-R.easo a probabilidade total de interrupção calculada seja maior do que o objetivo minímo recomendado deve-se recorrer à técnicas de melhorias tais como equalizadores (dominio da frequência e dominio do tempo), diversidade (de frequência e espaço) e FEC (Forward Error Correclion). A seguír é feita uma comparação de como os tipos de desvanecimento influenciam o rádio digital e o rádio analógico: a) Para Sistemas Digitais:

-Desvanecimento Plano: causa degradação da TEB por aumento de ruído térmico e de interferência. -DesvanecimentoSeletivo: causa degradação da TEB por causa da interferência intersimbólica cuja característica é o atraso em amplitude e fase em função da frequéncia Isto se deve à interferência entre dois ou mais raios. b) Para Sistemas Analógicos: -Desvanecimento Plano: diminuição da relação sinal/ruído. E o tipo de desvanecimento mais importante para sistemas analógicos. Pois "derruba" o sinal em todo espectro. - Desvanecimento Seletivo: causa intermodulação, que é um efeito secundário se comparado ao desvanecimento plano. O desvanecimento seletivo (por interferência) no rádio analógico passa rapidamente pela banda que é menor e mais concentrada. Para o rádio digital ocorre a interferência intersimbólica que confunde os circuitos de decisão, portanto o sinal digital é recuperado com erros bastante perceptíveis, pois seu espectro é mais espalhado e uniforme, assim, o sistema rádio digital é muito mais sensivel ao desvanecimento seletivo. Uma outra comparação é entre os rádios digitais de baixa e alta capacidade. O efeito do desvanecimento seletivo é prejudicial a qualquer rádio digital, porém, rádios digitais de baixa capacidade sofrem influências menores do que rádios digitais de alta capacidade, isto ocorre porque os rádios de baixa capacidade possuem largura de banda menor que os de alta capacidade e processos de modulação mais baixos são mais imunes a interferências intersimbólica, ruido térmico, etc. Interferências: As interferências podem ser causadas por sinais de mesma frequêncía de portadora ou por sinais de frequências de portadoras adjacentes, com polarizações iguais ou ortogonais. Na entrada do receptor, uma soma de sinais interferentes acompanha o sinal desejado. Para fins de planejamento, todos os sinais interferentes são reunidos em um valor de potênCia de

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ruído efetiva. Se a relação entre o sinal desejado e essa potência efetiva de ruído cai abaixo de um determinado limite.' característica de cada tipo de modulação. ocorre uma interrupção. A partir desse limite pode ser derivado o valor de interferência toleravel.Nos casos de interferência cocanal. o nível efetivo de interferência depende exclusivamente de mecanismos de desacoplamentos externos. como por exemplo discriminação de polarização cruzada (XPO). atenuação angular das antenas ou condições topogrilficas do enlace interferente. Para a supressão de interferências de canais adjacentes, influem fundamentalmente todas as C seções dos filtros que se encontram no ç~;curso do sinal (filtros de canal. filtros de Fi, filtros de RF).Cada receptor de uma rede de radioenlaces digitais esta exposto a que degradam a (.. sinais interferentes qualidade (figura 1.27).

Distorções de eco devido a reflexões em edificios ou sobre o terreno. e aquelas causadas por reflexão dupla no percurso do sínal RF (antena, guia de onda) não podem ser desprezadas em sistemas QAM de ordem superior. Interferências Entre Canais (figura 1.28) são causadas pela operação paralela de cocanais com polarização cruzada e por canais adjacentes com polarização cruzada ou não. Considerando-se a tendência de maior aproveitamento da banda RF, é de se esperar que a interferência entre canais tera uma importância determinante no desempenha de erros de bit. Um valor tipico permitido para a degradação da relação sinal/ruido é 1 dB. porém podem ser aceitas degradações maiores, se os objetivos do sistema são atendidos. Outra possivel interferência ê a produzida entre transmissores e receptores dos canais centrais. Uma vez que este tipo de interferência pode ser controlada por filtros apropriados. a degradação resultante pode ser considerada desprezivel. TR ~AC

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Fontes

Figura 1.28 - Interferências Entre Canais

Interferências Entre Enlaces (figura 1.29) pode ocorrer devido as interferências frentecosta ou modal. a partir de lances adjacentes. e devido a interferência de sobrealcance. A relação sinal/ruído é determinada pela discriminação angular das antenas, e pode diminuir em período ~e desvanecimento.Para manter a degradaçao inferíor a 1 dB. é necessario um cuidadoso planejamento de enlace e frequência.

(.. Interferências inerentes ao sistema são " geradas no canal de radio pelo ruído têrmico do receptor. imperfeições do sistema e j' distorções de eco. Uma vez que o ruido ••• térmico tem efeito importante. os outros efeitos são frequentemente relacionados a " curva de TEB do receptor. como função da prelação sinal/ruido.As degradações devido a ••• imperfeições do sistema são tipicamente da C ordem de 1 dB para TEB de 10-3. porém " podem ser maiores para TEB de 10-11.

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Figura 127 Principais Interferência de RF (..

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Figura 130 Equalização Adaptativa (tempo e frequência) num Sistema de Transmissão Digital.

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Sobrealcance

- Técnicas de DiversidadeEstas técnicas estão citadas no Report 338-6 da ITU-R. São técnicas que procuram reduzir os efeitos dos desvanecimentos. usando mais de um receptor em caso de regiões com desvanecimento profundo combinando-os ou selecionando-os mutuamente para obter a melhor recepção possivel.Estes receptores devem ter pouca correlação entre si em termos de qualidade de recepção, ou seja, os mesmos não podem sofrer deterioração de qualidade ao mesmo tempo. Para implementar esta técnica de mais de uma recepção, muitos são os recursos possiveis. Por exemplo: recepção por diferentes antenas (em diferentes posições); diferentes frequênclas de RF, sempre com as mesmas informações de banda basica: e também diferentes polarizações. ângulos de incidência ou rotas. Estas técnicas enumeradas acima, são conhecidas respectivamente como: Diversidade de Espaço (posições diferentes de antenas) e Diversidade de Frequência (diferentes frequências; mesma banda basica).Diversidade de Espaço: A técnica de diversidade de espaço convencional consiste em se colocar duas antenas de recepção, uma principal e. outra auxiliar, num mesmo Plano Vertical. Ou seja, a antena principal no ponto mais alto e a auxiliar alguns metros mais abaixo. montadas na mesma torre. Veja figura 1.31.

Frente. costa

Frente. costa em lance oposto

Figura 1.29 - Interferência Entre Enlaces Interferências Externas ao Sistema podem ser causadas por canais de radio de outros sistemas digitais ou analógicos, por canais de satêlitli! que operam na mesma faixa de frequência, ou tambêm por transmissões fora da banda de outros tipos de sistema de radio (p.ex.radar). Não ê disponivel uma previsão em separado para esse tipo de interferência. 1.10.2 Técnicas para Desempenho.

Melhoria

Existem basicamente dois tipos de contramedidas: Equalização Adaptativa e Técnicas de Diversidade.Equalização Adaptativa.Os equalizadores convencionais aos quais estamos acostumados, possuem uma função de transferência fixa da entrada para a saida, com o intuito de compensar distorções em amplitude e fase. Um equalizador adaptativo, por sua vez, possui a capacidade de mudar dinamicamente a função de transferência de sua rede, fazendo isso no sentido de compensar a distorção da forma de onda. ou de espectro, que esta passando naquele momento pelo equalizador do equipamento de recepção procurando manter a resposta plana (figura 1.30). Atualmente, varios tipos de equalizadores adaptativos são implementados, os quais trabalham ou no dominio da frequência, ou no dominio do tempo.

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Figura 1.31 - Exemplo de Diversidade de Espaço. Quanto maior a diferença de posições entre as antenas, a correlação entre as mesmas vai ficando pequena, isto é, pequena é a probabilidade de que as duas antenas estejam sob o mesmo tipo de desvanecimento ao mesmo tempo (a

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probabilidade de ocorrer a mesma ç interferência com a mesma intensidade ê menor quanto maior a distância entre as antenas).Existem dois tipos de diversidade '" de espaço a saber: Seleção do melhor sinal recebido entre as diferentes antenas (comutaçã? em diversidade de espaço) e •••• Comblnaçao dos dois (ou mais) sinais C recebidos. (ê o que mostra o exemplo da figura 1.31. para duas antenas de p recepção).Para combinar dois sinais de RF •••. não ê necessário possuir o recepto~ completo para a antena de diversidade. Contudo .. complica-se o mêtodo de deteção p. d.e qualidade bem como são exigidos •••• circUitos de grande tamanho pois na maior " ;éér~ese constituem de cavidades e guias de c.;; c!';ca. pa~a RF (microondas).Já para a combJnaçao ou seleção de dois sinais em "FI, ê necessário que o receptor de dlvers~dade esteja equipado atê o estágio de deteçao de FI Com ISSO, ê maior a ~ facilidade de implementação, isto é. " construção de combinadores rápidos e de menor tamanho. graças ao desenvolvimento ,de novas tecnologias de fabricação, "portanto. a combinação em FI toma-se a opção mais econômica.

ser reduzida selecionando-se o melhor canal de RF. Isto é chamado diversidade de frequéncia.

Antena principal

C r.

CI'aIWI

-( Comblnador

12 de Bit)

'?t.

Por outro lado existe também a diversidade tipo seleção (comutação) em banda básica. " onde a deteção de qualidade é mais fácil. "Contudo nesta situação recairemos num caso semelhante a diversidade de frequência. " Os diagramas em bloco que exemplificam os dois sistemas acima estão respectivamente _ representados nas figuras 1.32 e 1.33. (j.;,; Antena f1

Dado

--R"e-12:

P"";lplll t---02

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Prtn~ipal

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Prtn~lpa'I

(Receptor)

de Diversidade

Quando ê utilizada diversidade de frequência, se a perda de bit ou inserção de bits extras ocorrer durante o chaveamento, pode ocorrer perda do frame de sincronização no equipamento multiplex assim como no estágio de chaveamento na diversidade de espaço. Para diminuir esta deficiência, ê utilizado o chaveamento hitless para acertar (setar) o tempo de atraso das linhas de trabalho e reserva (standby) então o chaveamento é feito e a sincronização é mantida. Este chaveamento

CorrminHor_

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(;,; Diversidade de Frequência: Quando ocorre a probabilidade de dois diferentes canais de RF serem interrompidos simultaneamente é geralmente baixa. Portanto. deterioração por fading pode

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Figura 1.34 - Configuração de Frequência.

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(Transmissor)

Figura 1.32 - Diversidade de Espaço Usando Combinação de Fase na Faixa de FI

Dado Recebido

Antena

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( Combinado, de Bit)

Tranamttldo,----..Reservat;

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Quando diversidade de frequência é utilizada. a eficiência de utilização de frequência diminue porque uma rota reserva (standby) com frequência diferente da frequência de trabalho é requenda. Para diminuir esta deficiência. geralmente ê utilizado um sistema no qual várias rotas de trabalho são chaveadas para uma rota reserva (standby) comum, figura 1.34. Este chaveamento é feito no estágio de banda base.

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Figura 1.33 - Diversidade de Espaço Usando o Sistema de Comutação tipo "hitless" em Banda Básica.

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principal

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Antena principal

hitless pode ser rapido o suficiente para evitar erro de bit durante o chaveamento. Combinação de Diversidade de Espaço e Frequência: Quando as condições de propagação são particularmente severas. diversidade de espaço e frequência podem ser usadas em combinação. Uma configuração tipica é mostrada na figura 135.

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FIBRA

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APllCAÇOES

FIBRA PADRAO PARA I TElECOMUHICAÇOES I

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ENLACES LONGOS -SUBMARINO -LINHA TRONCO

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Figura 1.36 - Tipos de Fibras Monomodo

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FlBRA MUL nMODO (MM)

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-R~_ 13= CO~b. --R- __ Chave Hitless para fading

_-º-

Figura 1.35 - Uso Combinado de Diversidade de Espaço e Diversidade de Frequência. FEC: Uma técnica simples de pré-correção de erro (FEC) é incorporada no demodulador 64 QAM, utilizando os sinais já disponiveis, tais como o bit de verificação de paridade e a chamada informação suave em cada simbolo, empregando bits extras fomecidos pelo conversor A/D. Esse simples código de bloco, baseado em "decisões suaves", não requer que redundáncias adicionais sejam incorporadas na sequência de simbolos. Portanto, nenhuma modificação é necessaria no tran smi ssor/modulador. Apesar de sua simplicidade, esse FEC atua muito bem com uma TEB primária baixa, e o equipamento de comutação de proteção (N+1) pode ser ativado antes que qualquer erro de bit possa ocorrer nos dados de saida corrigidos. 1.11 Transmissão

11••••••• OS-SMI (DJSPERSAO I DESLOCADA

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FIBRA MONOMODO 15MI \

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Amena

chamada fibra monomodo. Na fibra multi modo. diversos modos podem coexistir. cada qual com diferente percurso no núcleo óptico.As fibras monomodo e muitimodo são mostradas nas figuras 1.36 e 1.37.

Via Fibras Ópticas

Os dois tipos principais de fibra existentes são o monomodo e o multimodo. Quando o núcleo da fibra é pequeno o bastante, somente um modo de luz se propaga através do núcleo. Este tipo de fibra é

TIPOO£ FIBRA INDlCE

GRADUAL

PERfIL INDlC8 OlMENSOES I REFRAc:Ao I NÚa.EOICASCA

INDlCE

GRADUAL

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50"25 ~

62.51125 l'lJ1

~ APUCAçOES : USO GERAL I (ENLACES CURTOS),

FlEDES LOCAIS

Figura 1.37 - Tipos de Fibras Multimodo 1.11.1 Atenuação e Dispersão A atenuação do sinal na fibra monomodo é significativamente mais baixa do que na multimodo. Esta é a razão pela qual a fibra monomodo é preferida nas aplicações em longas distâncias. Pequena atenuação significa menos repetidores, e portanto, custo mais baixo. O espaçamento entre repetidores utilizando-se fibras monomodo pode atingir mais de 100 km em condições usuais de projeto, dependendo da taxa a ser transmitida. A atenuação ti pica da fibra monomodo no comprimento de onda 1,3!UTl é menor do que 0,4 dBlkm. e no comprimento de onda de 1,55!J.m, menor do que 0,25 dBlkm. O fenõmeno de dispersão em uma fibra óptica, resultado dos diferentes atrasos de propagação dos modos que transportam a energia luminosa, tem por efeito a distorção dos sinais transmitidos, impondo, portanto, uma limitação na sua capacidade de transmissão. No caso de transmissão digital, a mais usual, o espalhamento dos pulsos ópticos resultantes da dispersão, determina a taxa máxima de transmissão de informação por unidade de tempo (bitls) através da fibra. Existem três mecanismos

-------------------r--T ê C

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C <:(;..,

básicos da dispersão em fibras ópticas com implicações distintas segundo o tipo de fibra:

dispersão total, está portanto no controle da dispersão por guia de onda. Pelo fato de ser uma dispersão de sinal negativo em toda a faixa de comprimento de onda. permite. quando somada a dispersão material. deslocar o comprimento de onda de dispersão total nula que ocorre na janela de 1,3!-Lmem fibras normais para a janela de 1.55!-Lm. O controle da dispersão por guia de onda é conseguido através de alterações do diâmetro do núcleo e perfil de indiceide refração.

Dispersão Modal ou Intermodal: aparece apenas nas fibras multimodo e resulta dos diferentes atrasos na propagação. numa única frequência óptica (compnmento de onda), de cada modo individual. Dispersão Material: ocorre porque o indice de refração do material que compõe uma fibra óptica tem, via de regra, uma dependência não-linear com o comprimento de onda ou frequência óptica transmitida. Isso implica diferentes atrasos (velocidades) de propagação para os vários componentes espectrais de um dado modo de propagação. A diversidade de componentes espectrais nos modos transmitidos é imposta pelas fontes luminosas que se caracterizam, de uma maneira geral, por vários comprimentos de onda em tomo de um cemprimento de onda central.

No caso de transmissão analógica,.' a distorção do sinal óptice transmitido traduz-se numa limitação da banda passante (Hz) da fibra ótica. A fibra monomodo apresenta maior capacidade de transmissão em relação à multimodo. Esta última é principalmente usada em redes locais (LAN) em virtude dos componentes ópticos para fibras multimodo serem mais baratos do que para fibras monomodo,A dispersão e atenuação deterioram a forma e a potência do pulso. limitando o comprimento do enlace. Quanto maior a velocidade da informação a ser transmitida, mais curto deve ser I! o comprimento do enlace. 1.11.2

Dispersão do Guia de Onda: resulta principalmente da dependência da frequência normalizada caracteristica do guia de onda luminoso com relação ao cemprimento de onda da luz transmitida.

C C

Para sistemas de altissima capacidade (> 1Gbitls) em enlaces de longas distâncias (> 50km) sem regeneração, a utilização de '" fibras monomodo normais incorre em algumas limitações. A elevada dispersão no " comprimento de onda de 1.55!-Lm. mesmo com a utilização de laser monomodo DF8. '" passa a ser um fator limitante da distãncia " máxima de transmissão sem regeneração. Neste caso. é necessário a utilização de - uma fibra com baixa dispersão neste 4.,. comprimento de onda. Para isto foram desenvolvidas as fibras com dispersão '~ deslocada. ~ A sua concepção surgiu da possibilidade de t, atuar-se efetivamente sobre a dispersão "cromática. Esta dispersão é resultante da p soma de d_oisefeitos: a dispersão material e "" a dispersa0 de gUia de onda. Como a dispersão material é propriedade inerente do material da fibra e a dispersão por guia de ., onda ocorre devido a velocidade de grupo ~ ser uma função não linear da frequência e também com a estrutura do guia de onda. isto é. diâmetro do núcleo e perfil de indice de refração, a técnica para se controlar a

1.11.2 CodificaçãolTaxa

C C; C C C

Entre as codificações existentes a mais utilizada é a m8n8. por exemplo as codificações 1828 e 3848. A codificação 1828 apesar de ser uma codificação de baixa eficiência, pois dobra a taxa de transmissão, é utilizada para velocidades baixas e o custo de implementação dos circuitos também são baixos. Sua construção é possivel utilizando~ se somente circuitos lógicos.A codificação 3848. possui um fator de eficiência maior, o que eleva sua confiabilidade. A implementação é simples, apesar de mais complexa que o codificador ,1828. Usa memórias programáveis do tipO PROM, cujas posições de memórias contenham palavras correspondentes às palavras originais. efetuando o mapeam~nt~ determinado pelo código. Essa codlficaçao e utilizada em equipamentos com velocldad~s de transmissão maiores.

e c

de Transmissã~,

Bibliografia Communication

1. Modern Digital and Analog Systems B. P. Lathi

2. Digital. Analog, and Data Communication William Sinnema Tom McGovern 3. Modern Communication Systems Leon W. Couch 11 4. Telecommunication Robert G. Winch

Transmission Systems

5. Digital and Communication Systems Martin S. Roden 6. Relatório SCC/GTECOM 01/93 Utilização de Fibras Ópticas em Linhas de Transmissão e Distribuição em Empresas de Energia. Grupo Coordenador para Operação Intertigada-Subcomitê de Comunicações. 7. Relatório SCC/CENT - 08/92 Grupo Coordenador para Operações Interligadas Subcomitê de Comunicações. 8. Fibras Ópticas - Tecnologia Sistemas. - William F. Giozza - Evandro Conforti - Hêlio Waldman

e Projeto de

9. Catálogo - Fibras Ópticas - Estado Atual e Novas Tendências. Pirelli Cabos S.A. Divisão de Telecomunicações. 10.

Digital Microwave Radio - Technical Information on NEC's DMR. NEC Corporation.

Sistemas SIEMENS

Radioenlaces

Digitais.-

12. Manuais de Cursos- NEC do Brasil 13. Catálogos Wandel & Goltermann

---------------------------------------------ANEXO 2 COMUNICAÇÃO

REDES DE DADOS

•

Rede Metropolitana (MAN ."Metropolitan Area Network") em geral cobre distâncias maiores que a LAN operando em velocidades maiores.

Uma rede de computadores é formada por um conjunto de módulos processadores capazes de trocar informações e compartilhar recursos, interligados por um sistema de comunicação.

•

Rede de Longa Distãncia (WAN ."Wide Area Networ1<")surgiu da necessidade de II se compartilhar recursos especializados; por uma maior comunidade de usuários, geograficamente dispersos.

O sistema de comunicação tem topologia definida (estrela. anelou barra) interligando os modulos processadores através de enlaces físicos (meios de transmissão) e de um conjunto de regras para organizar a comunicação (protocolos).

2.2 Padrões

2.1 Introdução

Protocolos

Para permitir a comunicação entre computadores de fabricantes distintos tomou-se necessârio definir uma arquitetura única, ..aberta e pública. Com esse objetivo a ISO (International Standard Organization) definiu o modelo OSI (Open Systems Interconnection) estruturado com 7 il niveis. Este modelo pode ser usado em LAN's e WAN's.

A arquitetura de rede de computadores é o principio filosófico que vai modelar a estrutura funcional da rede. Atualmente, a idéia em destaque é de estruturar a rede como um conjunto de camadas hierárquicas, cada uma sendo constituída utilizando as funções e serviços oferecidos pelas camadas inferiores.

O conjunto de Recomendações IEEE 802 elaborado pelo Institute of Electrical and Eletronics Engineers (IEEE) define padrões para os níveis físico e enlace de redes locais de computadores.

A arquitetura é formada por níveis, interfaces e protocolos. Cada nível oferece um conjunto de serviços ao nivel superior, usando funções realizadas no próprio nivel e serviços disponiveis nos níveis inferiores. Os limites entre cada nível adjacente são chamados interfaces. Protocolo de nivel N é um conjunto de regras e formatos (semântica e. sintaxe) no qual informações do nlvel N sao trocadas entre as entidades do nível N, localizadas em sistemas distintos, a fim de executar as funções que Implementam os serviços do nível N. Um ou mais protocolos podem ser definidos em um nivel.

Os protocolos representam um :acordo '. entre os vários elementos da rede para' que as informações sejam transportadas e' estendidas com sucesso. Sua função é ,i compatibilizar um processo para que as' mâquinas conversem. II Os componentes dos protocolos sintaxe. semântica e temporização.

são

A sintaxe especifica os níveis de sinais a serem usados e o formato no qual os dados serão enviados. A semântica define a estrutura de informações necessária para a coordenação entre os equipamentos e para o tratamento de dados. ii A temporização determina os ajustes de velocidade de transmissão e a seqüência apropriada dos dados.

As redes de comunicação de dados são denominadas segundo suas abrangéncias, como segue: •

Rede Local (LAN- "Local Área Networ1<") permite a interconexão de equipamentos de comunicação de dados em distâncias entre 100m e 25 km, utilizando altas taxas de transmissão (0,1 a 100 Mbps) e baixas taxas de erro (10" a 10.1')

Para a interconexão das redes heterogêneas é utilizada a arquitetura Internet, baseada na família de protocolos TCP/IP ("Transmission Control Protocoll Internet Protocol ") .17

li il 'I ,11

il il

2.1 O Modelo OSI

de fibras ópticas o cabo coaxial. RJ-45 e outros.

A ISO sediada em Paris desenvolve padrões para comunicação de dados a nivel intemacional e nos Estados Unidos a entidade nacional de padronização é o ANSI (American National Standards Institute).

Provavelmente o padrão mais utilizado na camada fisica é a RS-232 sendo que eventuaimente a RS-422 e a RS-449 a substituem com vantagem em algumas aplicações. Na Europa utiliza-se o padrão ITU-T V.24 em substituição a RS-232, as quais são eletricamente equivalentes.

No inicio dos anos 70, a ISO desenvolveu um modelo padrão de sistema para comunicação de dados denominado Modelo OSI.

A camada fisica conduz os sinais para todas as outras camadas.

o modelo

OSI, constituido por 7 camadas ou niveis funcionais, descreve o que ocorre quando um tenninal conversa com um computador ou quando um computador conversa com outro. Especifica condições que devem ser implementadas para possibitar a troca de mensagens entre máquinas.

Camada

de Enlace

A camada de enlace controla o fluxo de dados em processamento local e remoto. Esse nivel funcional organiza os caracteres em palavras para fonnar mensagens, fazendo verificação antes de enviá-Ias.

O modelo OSI foi cnado para facilitar o projeto e viabilizar a interoperabilidade de sistemas nos quais equipamentos de diferentes fabricantes possam se comunicar.

A camada de enlace executa procedimento em conjunto entre a extremidade local e remota para confinnar se uma mensagem transmitida foi recebida com sucesso ou reconstitui-ia quando houver problemas com os dados.

Os modelos disponíveis no mercado para comunicação de dados até então eram dos proprietários, como por exemplo: o SNA ("Systems Network Architecture") da IBM e o DNA (DEC Network Architecture) da Digital Equipment Corpo

Entre os protocolos orientados a essa camada estão o HDLC (High-Ievel Data Link Control) e o ADCCP (Advanced Data Comunicativos Control Procedures)

Essas empresas passaram a adequar seus modelos ao OSI prometendo (mas nem sempre atingindo) compatibilidade entre eles.

Exemplo: programas de comunicação de dados, inclusive via linha comutada, que utilizam algontmos para deteção de erros e retransmissão de mensagens.

As Camadas do Modelo OSI

•

O modelo OSI é constituído por 7 camadas ou niveis funcionais conforme descritos a seguir.

•

o conector

Camada de Rede

A camada de rede decide qual o caminho definido na camada fisica que vai transportar as palavras de caracteres montados pela camada enlace, baseada nas condições da rede, prioridade de serviços e outros fatores.

Camada Física Em sofisticadas redes de comunicação de dados o software da camada rede é executado nos serviços próprios da rede.

A camada fisica é o nivel funcional que fomece conexão elétrica e sinalização. São utilizados cabos e conectores especificos.

Os protocolos Meridian LANstar da Northem Telecom e IPX (Intemetwork Package Exchange) são exemplos de protocolos de camada de rede.

Fazem parte dessa camada, por exemplo, o par trançado. a interface ElA RS-232, o cabo ~8

-C

I II

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como exemplo camada. •

Camada de Transporte

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A camada transporte é responsável pelo controle de qualidade e certifica que os dados recebidos estejam no formato e ordem corretos. Em sua função de qualidade verifica as conexões entre máquinas e se o funcionamento da rede for interrompido. o software da camada transporte busca rotas alternativas ou grava os dados até que a conexão seja restabelecida, para então transmiti-los. Entre os protocolos mais utilizados nessa camada estão o TCP ("Transmission Control Protocol"), o NETBIOS e o SPX (Seqüencial Package Exchange). As principais aplicações de rede que estabelecem comunicação através da camada transporte são os programas de "gateway". •

Camada de Sessão

A camada sessão executa as funções que permitem a comunicação entre duas aplicações através da rede. Entre essas funções estão as de segurança, de identificação, de conexão e de administração. Os protocolos ISO 8327 Connection _ Oriented Session Protocol Specification é um exemplo de protocolo de Camada de Sessão.

•

Camada Apresentação

A camada apresentação é responsável pela formatação de telas e de arquivos para que o produto final tenha a aparência que o programador ou usuário deseja.

(;;

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e e (;;!

O software dessa camada gerência os códigos de controle, os gráficos de alta resolução e os conjuntos de caracteres especiais e controla impressoras, plotadoras e outros periféricos. Podem ser citados o Windows da Microsoft e o Presentation Manager da IBM

desta I

(.,

protocolos

•

I I

Camada de Aplicação

A camada aplicação serve ao usuário. Nela' estão o sistema operacional e os programas aplicativos. II

Como exemplo podem ser citados (I SAA (System Application Architecture) da I,BMe a, Recomendação X-400 da ITU-T para correio eletrônico. II

il ,I I

I ,I ri

2.2.1 O Padrão IEEE 802

I'I

Com o objetivo de elaborar padrõ~s para redes locais nasceu. em fevereiro de In980, o Projeto IEEE 802. a cargo de um CO,lnitê_da IEEE Computer Society,. Estes padroes, foram adotados pelo ANSI e posteriqrmente revisados e republicados pela ISO ~com a designação ISO 8802. O Projeto IEEE 802 foi publicado com as seguintes especificações: II •

I I, ri

II Padrão IEEE 802.1 .• descreve o relacionamento entre os diversos padrões IEEE 802 e o relacionamento deleS.com o modelo OSI. Contém também padrões para o gerenciamento da r~de e informações para a ligação inter-re~es.

•

Padrão IEEE 802.2 .• descreve a subcamada superior do nível de ",enlace. que utiliza o protocolo Logical Link' Control Protocol. II

•

Padrão IEEE 802.3 .• baseado na especificação da rede Ethemet puplicada pela Xerox, Digital e Intel em 19801 define redes em barra utilizando o CS1"1A/CD (Carrier-Sense Multiple Acess; wlth •• Collision Detection) como método de' acesso. Especifica redes em ~banda básica operando em 1 e 10 M,bitls e redes em banda larga a 10 Mbitls. O ,. ~ padrão IEEE 802.3 define vanas ,!Jpço.es de meio fisico e taxa de transl)1lssaO, como: 10 BASE 2 (significa velocid.ade de 10 Mbitls, técnica de sinalização é' banda básica e comprimento máxi~o do' segmento de 200m) com cabo ,p0axlal '

, i

i I, ri

II II

" "

" II

alta velOCidade em uma região metropolitana. A especificação DaDB (Distributed aueue Dual Bus) consiste em topologia com duas barras unidirecionais interconectando ponto-a-ponto vârios nós. As barras suportam a comunicação em direções opostas, oferecendo um caminho full-duplex entre qualquer par de estações. O nível físico é constituido por três sistemas de transmissão:

fino (<I> = 0.5cm) de impedância 500: 10 BASE 5 com cabo coaxial grosso (<I> = 1,2cm): 10 BASE T com par trançado (Twisted pair) conforme especificação EIAfTIA 568: 10 BASE F com fibra óptica 62.5/125um conforme Especificação IEC 793-2. •

Padrão IEEE 802.4 - define redes em barra com sinalização em banda larga utilizando a passagem de permissão (Token Bus) como método de acesso. Foram definidos 4 tipos de nivel fisico:

a) taxa de 45 Mbps em cabo coaxial 75 O ou fibra óptica (ANSI DS3). b) taxa SDH de 155 Mbps em fibra óptica monomodo (ANSI SONET STS-3 e ITU-T SDH STM1 ).

a) transceptor de FR com portadora de 5MHz modulada em FSK fase continua. taxa de transmissão de 1 Mbps, sinalizaçâo em código Manchester e meio de transmissão em cabo coaxial 75 O.

c) taxa de 34 e 140 Mbps (CCITT G.703). Os principais serviços oferecidos pelo protocolo DaDB são: serviço isócrono que suporta a transferência de bytes com tempo constante entre recepções e serviço assincrono que suporta a transferência de dados em canais virtuais.

b) transceptor de FR com portadoras de 5 MHz ou 10 MHz modulada em FSK fase coerente, taxa de transmissão de 5 Mbps. sinalização em codificação de símbolos MAC (Medium Acess Contrai) e meio de transmissão em cabo coaxial 75 O.

As outras especificações que complementam o Projeto IEEE 802 são:

c) transceptor de FR em banda larga com largura de canal de 1,5 MHz em 1 Mbit/s,6MHz em 5Mbit/s e 12 MHz em 10Mbit/s alocados nas faixas de 59,75 a 71,75 MHz e 252 a 264 MHz, taxa de transmissão de 1,5 e 10 Mbps, modulação AM/PSK duobinâria multinivel. sinalização em codificação de simbolos MAC e o meio de transmissão em cabo coaxial 75 O. d) transceptor óptico com portadora entre 800 e 910nm. largura de banda de 270nm, modulação ASK, taxa de transmissão 5.10 ou 20 Mbps, e meio de transmissão em fibra óptica. •

•

Padrão IEEE 802.5 - define redes em anel utilizando passagem de permissão (Token Ring) como método de acesso. Especifica redes em banda básica operando em 4 ou 16 Mit/s utilizando como meio de transmissão o par trançado. Padrão IEEE 802.6 define as condições para transporte de dados em

•

Padrão IEEE 802.7 - Banda Larga

•

Padrão IEEE 802.8 - Fibra Óptica

•

Padrão IEEE 802.9 -Interface Integração Voz e Dados

•

Padrão IEEE 802.10 Padrão de Segurança para Interoperabilidade de LANS

•

Padrão IEEE 802.11 -

LAN de

LAN sem fio

2.2.2 TCP I IP

A arquitetura TCP IIP baseia-se em um serviço de transporte orientado a conexão TCP ("Transmission Contrai Protocol ") e em um serviço de rede não orientado á conexão IP ("Intemet Protocol ") . E um 50

!I "

padrão de fato para transporte de Informações que opera nos níveis OSI 3 ( camada de rede) e OSI 4 (Camada de transporte) apoia-se na camada física como Ethemet. Token Ring e outras. O TCP garante a confiabilidade de transmissão e o IP cuida da comutação e dos endereçamentos. A arquitetura é direcionada a interligação de diferentes tecnologias de rede. A idéia baseia-se no fato de não existir tecnologia de rede que atenda aos anseios de toda a comunidade de usuarios. Assim, é necessário viabilizar a conexão de redes com diferentes tecnologias. Para isso é necessário conectar um gateway ou router as redes. Os softwares TCP 1 IP são muito utilizados porque funcionam bem e estão dísponiveis para varias marcas de computadores. 2.3 Tecnologias

• • • • • •

b) Padrão 10 base 2 ("Cheapemef') • • • • • •

MbiUs Cabo coaxial fino Segmentos até 180m estações Uso de repetidoras a cada 300m Topologia em barra c) Padrão 10 base T

Este padrão e atualmente o mais usado. por apresentar baixo 'custo. ,: confiabilidade e facilidade para " gerenciamento, operação e manutenção, ,I com desempenho compatível com 10 base 5, com as seguintes características: • MbiUs • Pares trançados • Topologia em estrela • nós sucessivos 'i • metros entre nós '1 Já existem no mercado II pares trançados (tipo V) que permitem utilização desta tecnologia a 100 Mbps. II

de Redes Locais

As redes locais - LAN's podem adotar uma arquitetura par-a-par ("peer to peer"), onde qualquer computador da rede pode fomecer ou receber serviços ou uma arquitetura cliente-servidor, na qual há servidores dedicados fornecer determinados serviços aos demais computadores da rede, sendo esta última a mais utilizada atualmente, inclusive apresentando maiores facilidades para comunicação com sistemas main -frame. O objetivo maior das LAN's é a apresentação de serviços em rede de forma íntegrada a uma corporação, sendo, muitas vezes. necessária a conexão entre diversas redes locais. As tecnologias mais difundidas para redes locais são a Ethernet e Token-Ring ou variações das mesmas, sendo também utilizadas as tecnologias Token-Bus e FDDI. 2.3.1 As soluções

MbiUs Cabo coaxial grosso Segmentos ate 500m estações Uso de Transceptores Topologia em barra

" d) Padrão 10 base F Este padrão está sendo cada vez mais utilizado como meio físico de transmissão via fibra óptica, com as" seguintes caracteristicas: • Mbps • Fibra óptica multi modo • Topologias em estrela • Até 3 Km entre nós Esta tecnologia está avançando rapidamente e tem-se prevlsao de velocidades maiores, acima de 20 Mbps com alcance superior a 10 km utilizando fibras mono modo.

Ethemet

Inicialmente desenvolvida pela Xerox e posteriormente com participação da DEC e Intel, foi normatizada através do IEEE 802.3/0S1 8802.3, baseando-se em protocolo CSMA/CD-Escuta da portadora com acesso múltiplo e Deteção de colisão, com as seguintes características:

2.3.2 Token-bus Desenvolvida pela IBM! foi normatizada pelo IEEE 802.4 1 ISO 8802.4, utilizando o protocolo tipo "passagem de

a) Padrão 10 base 5 51

bastão" com topologia em barramento. apresentando as seguintes características: • 16 MbiVs • Cabo coaxial • Topologia em barramento • Mais cara que a solução Ethemet • Segmentos de até 300 m

O cabeamento estruturado segue a Norma EIAITIA 568 e seus principais suportes fisicos de transmissão são os cabos de pares trançados, os cabos coaxiais e as fibras ópticas. O cabo de pares trançados, blindados ou não. é o suporte mais adequado. podendo apresentar caracteristicas elétricas que vão desde a faixa de telefonia até serviços de redes locais que são classificados conforme o desempenho assegurado. A Norma EIAlTIA 568 estabelece as categorias dos cabos conforme relações abaixo:

2.3.3 Token - Ring Desenvolvido pela IBM foi normatizada pela IEEE 802.5 / ISO 8802.5, utilizando protocolo tipo "passagem de bastão" com topologia lógica em anel, apresentando as seguintes caracteristicas: • 16 MbiVs • Pares trançados blindados • Topologia lógica em anel • Mais cara que a solução Ethemet • 250 estações por anel 2.3.4 FDOI (Fiber Interface)

Distributed

• • •

Estes cabos são aplicáveis à distância de até 100 m para atendimento a redes locais. As bitolas mais comuns são 22 e 24 AWG, sendo utilizados cabos de 4 pares o par a cabeação horizontal. isto é. entre as tomadas de usuários e o distribuidor.

Data

O ANSI formou em 1980 um grupo de trabalho (X3T9. 5) com o objetivo de desenvolver uma rede de alto desempenho de propósito geral. Nasceu em 1983 a arquitetura FDDI que adotou a estrutura do Projeto IEEE 802 para redes locais. Utiliza o protocolo tipo "passagem de bastão" com topologia em anel sobre fibra óptica, apresentando as seguintes caracteristicas básicas: • • • •

MbiVs Transmissão em fibras multimodo Topologia em anel Alcance 10 Km entre estações

2.3.5 Cabeamento

categoria 3, freqüências até 16 Mhz categoria 4, freqüências até 20 Mhz categoria 5, frequências até 100 Mhz

Na cabeação vertical, podem ser usados cabos múltiplos de 4 pares entre os armário~ de distribuição de blocos ou pavimentos. E comum também utilizar-se cabos coaxiais e ópticos na cabeação vertical entre blocos e pavimentos. O cabo coaxial pode atingir taxas de transmissão de 100 MbiVs para distâncias de 1 Km. tendo suas aplicações voltadas para Ethemet. Cheapemet e Token-passing e redes de terminais IBM 3270.

ópticas

Os cabos ópticos utilizados em redes locais transmitem uma banda de passagem da ordem de 1Ghz em distâncias de 1 a 3 Km, sendo normalmente utilizados fibras multimodo, indice gradual 62,5/125um. Suas aplicações são utilizadas para ligações longas, com conexões entre prédios ou ligações que requeiram isolamento galvânico.

estruturado

O cabeamento estruturado segue a filosofia de instalações prediais précabladas. onde toda cablagem do prédio é projetada para automação predial e todos os tipos de serviços que serão instalados, tomando-o um "edifício inteligente" . Apesar de um maior custo inicial este apresenta vantagens quanto ao gerenciamento operação e manutenção da rede é grande flexibilidade.

A utilização de cabos ópticos em redes locais está evoluindo com a utilização de fibras monomodo 9/125um para utilização em distãncias de até 40 km.

2.4 Top%gias

das Redes

2.4.3 Padrão de interconexão equipamentos em anel .

. •••• ••••

2.4.1 Padrão de equipamentos

interconexão de barramento.

dos

Nesta topologia os equipamentos são ligados em anel. estes anéis normalmente são em pares trançados blindados. cabos coaxiais ou fibras ópticas . sendo utilizadas as tecnologias Token-Ring e FDDI obedecendo aos padrões IEEE 802.5 e padrão ANSI respectivamente. No caso de utilização de tecnologia TokenRing sempre e necessáno o uso de MSAU's ou CAU's. Os equipamentos de tecnologia FDDI já possuem interface para fibras ópticas.

Nesta topologia os equipamentos estão todos ligados em uma barra comum que e constltuida de cabos coaxiais. podendo ser aplicadas as tecnologias Ethemet e Tokenbus. obedecendo os padrões IEEE 802.3 e IEEE 802.4.

---

SERVIDOR

••••

dos

-.-~:

,-.\BOCOAXIAL

•••• ••••

.'-I

Fig. 2.1 - Rede em

dos

~ • -; -' __

Nesta topologia os equipamentos estão todos ligados radialmente, estas radiais normalmente são em cabos de pares trançados ou em fibras ópticas sendo aplicadas sempre a transmissões do tipo CSMA/CD. obedecendo aos padrões IEEE lo.. 802.3. Utiliza sempre um Hub para formar a •••. configuração em estrela.

Fig.2.3 - Rede 2.5 Equipamentos

--- --.-. F?]! .

Muitas vezes é necessário intertigarse duas redes locais que se encontram distantes, sendo necessário lançar mão de equipamentos de telecomunicações. Este tipo de rede de longa distancia recebe o nome de WAN (WIDE ÁREA NETWORK) podendo ser constituida de equipamento de transmissão analógicos. digitais ou ambos.

k'if2!'

, •••. Fig.2.2 -

!..

Rede

de Rede

A informação a ser colocada por uma Estação na rede. de um modo geral, passa por uma interface, que coloca ;j informação na forma padrão da rede. e por um transmissor que controla e organiza o fluxo de sinais na rede, temporizando as transmissões ou solicitando retransmissão quando deteta algum tipo de falha ..

••••

em Anel

Equipamentos de rede são aqueles que permitem a retransmissão. derivação, inserção e roteamento de sinais digitalizados de dados. voz e imagem formando redes locais ou remotas permitindo a interconexão dos diversos usuários.

•...

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•

Barramento

•••• 2.4.2 Padrão de interconexão equipamentos em estrela.

Estrela 53

Chamamos a atenção para o fato de que os padrões de transmissão dos equipamentos de rede LAN são diferentes dos padrões de transmissão utilizados por equipamentos de rede WAN. As redes LAN possuem as seguintes velocidades e seguem os padrões listados a seguir::

Rede Ethemet

Taxa de transm. 10 Mbps

Padrões IEEE 802.3 OSI

8802.3 Token-Passing

16 Mbps

IEEE 802.4 OSI

8802.4 Token-Ring

16 Mbps

IEEE 802.5 OSI

100 Mbps

IBM

Enquanto os agregados resultantes de multiplexação de canais de equipamentos digitais de telecomunicações que compõem a rede WAN possuem as seguintes velocidades e seguem os padrões listados abaixo: Taxa de Transmissão 2 Mbitls 34 Mbitls 140 Mbitls

Existem dois tipos de Modems, os modens analógicos e os Modens de banda básica. Os modems analógicos fazem a conversão A/O e D/A a fim de transmitir sinais digitais em sistemas de transmissão analógicos e redes telefônicas de cobre, Os modems de banda básica reforçam os sinais digitais para vencer distáncias de ate 10 Km em redes telefônicas de cobre, Já existem modems no mercado que tem saída óptica, para serem aplicados sobre fibras ópticas multimodo em distancias de até 1,5Km a velocidades de até 100 Kbitls e de até 3 Km a 19,2 Kbitls"

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2.5.2 Repetidores

8802.5 FOOI

2.5.1 Modems

Padrões G702/G703 G702/G703 G702/G703

Citamos aqui somente o padrão europeu que foi adotado principalmente pelas empresas ligadas ao grupo Telebras e que de certa fonma ditaram os padrões de fabricação de equipamentos nacionais e que recentemente foram padronizados pelo Ministério das Comunicações através da portaria n° 216 de 19/04/94. Como podemos ver não e" tão fácil interfacear equipamentos de transmissão sendo necessário quase sempre inserir algum dispositivo que execute esta interface. A seguir são descritos de fonma sucinta alguns equipamentos de rede de computadores.

São equipamentos que são usados em redes de computadores simplesmente para aumentar o alcance da rede, Eles recebem a mensagem e a retransmltem, não realizando filtragem de trafego São elementos de nível físico, que atuam regenerando o sinal entre diversos segmentos em uma mesma rede local, possuindo as seguintes caracteristicas: • Cada segmento da rede deve possuir o mesmo tipo de método de acesso, • A eficiência de sua operilção influi no comportamento do metido de acesso, o Não possuem armazenamento de mensagem, o Não são individualmente endereçáveis. o São particularmente úteis em redes do tipo CSMA/CD, • Os repetidores podem ser multi porta recebendo o sinal e repetindo em diversas direções comportando-se como uma unidade de derivação digital. • A interconexão de redes CSMAlCO de diferentes tipos é teoricamente possivel porem pouco utilizados na prática, • O numero de repetidores numa rede e limitado porque a cada repetição e inserido um retardo na mensagem e o emissor da mensagem sempre espera uma quitação desta dentro de um tempo pre-determinado (Time-out) e mesmo que se aumente o tempo de time-out isto tomara o sistema muito lento inviabilizando a rede local.

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--------------------------------------------2.5.3 Tranceptores

2.5.6 CAU ("Controled

Os. Transceptores normalmente são utIlizados para inter1igar meios físicos diferentes (cabo coaxial a par trançado. par trançado a par coaxial, cabo coaxial a fibra Optlca. etc.) podendo também criar enlaces redundantes. Os transceptores não inter1igam redes de padrões diferentes tipo CSMA/CD a Tokenring por exemplo. As normas aplicáveis a estes equipamentos normalmente são IEEE 802.3/0SI 8802.3 e IEEE 802.5/0SI 8802.5.

Acess Unit")

Equipamento semelhante as MSAU's diferindo nas seguintes características:11

'I o

o o

É um concentrador de fiação inteligente e ativo. Possui funções de gerenciamento proprietários. Faz recuperação automátíca de falhas nos cabos. II

2.5.7 ETHERNET SWITCHING

I, 'I

.11

São equípamentos que dividem a redEi em vários segmentos. para melhor aproveitamento. Estes equípam~ntos obedecem ao Padrão IEEE 802.3 e possuem as seguintes caracteristicas;

2.5.4 MAU - (Mediun Access Unit) Designação genérica dos equipamentos que fazem acesso aos meios de transmissão utiliza~os principalmente na ligação de estaçoes com portas tipo AUI a pares trançados. Estes equipamentos normalmente obedecem o padrão IEEE 802.31 OSI 8802.3

Operam na camada de enlace. o Dividem a rede em vários segmentos para evitar congestionamento. ,i • Permitem múltiplos e simultâneos caminhos de comunicação entre segmentos. • Permitem comutação e a altas velocídades. • Cada caminho possui toda a capacídade do meio físico. o

2.5.5 MSAU (Multistation

Access Unit)

Este equipamento e utilizado em redes Token-ring, são elementos necessários para formarem o anel da rede, possuindo as seguintes características básicas: o o

o o

o o o o

o o

2.5.8 Bridges São equipamentos usados em com a finalidade de inter1igar redes locais ou redes distantes (WAN). As bridges isolam o fluxo de dados entre redes distintas. podendo inter1igar redes de arquiteturas diferentes, ETHERNET a TOKEN-RING, ETHERNET a FDDI e TOKEN RING à FDDI. As Bridges podem também fazer conversão ,r de protocolos permitindo a inter1igação de redes que se utilizam de protocolos de comunicação diferentes suportando protocolos OSI, TCP/IP, DEC neto LAT, Netware e outros. : As bridges trabalham na camada de enlace normalmente utilizando-se da subcamada MAC ( " Medium Acess Control " ) para fazer o endereçamento da estações . Quando utilizamos uma bridge para dividir uma rede LAN em duas. i'que trabalharão conjuntamente. a performance da rede aumenta uma vez que o trafego, nos

E um concentrador passivo. Permite bypass automático de elemento por corrente fantasma. Pode ser cascateado com outros elementos do mesmo tipo. Procedimento de back-up e manual. Podem ser formados anéis com ate 24 MSAUS. Suportam ate 260 estações Par trançado, cabo coaxial ou fibra. O maior comprimento do cabo de ligação é de 100m. O maior comprimento do cabo tronco é de 200m. O comprimento total dos cabos dependem do numero de MSAU'S, do numero de estações e do comprimento dos cabos individuais.

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barramentos diminui. reduzindo o número de colisões e retransmissões. São elementos que, permitem a interconexão de um numero limitado de redes com diferentes métodos de acesso. Possuem capacidade de armazenamento de mensagens. Seu comportamento influi na qualidade do serviço vista pelo usuáno da rede local. mas não no desempenho do método de acesso das redes locais interconectadas. Sua operação e controlável por função de gerenciamento. Do ponto de vista do usuário, as redes interconectadas se comportam como única rede local. Cada usuário possui um único endereço, Endereços de grupos e de "Broadcasting" são validos para todo ambiente interconectado; suporta transmissões de quadros de usuános no modo comando sem resposta, sem duplicatas Endereçamento Temos basicamente dois tipos de endereçamento utilizado nas Bridges SPANNING TREE ROUTING e SOURCE ROUTING . Em ambos os casos as Bridges assumem endereço único das estações, não possuem informação da rede e permitem que as estações possam mudar de local.

além disso. fazem a Interface LAN I WAN possuindo protocolos de comunicação do tipo T1, E1, 13. E3 etc... Normalmente os roteadores são poliglotas. permitindo a interoperabilidade de redes diferentes com protocolos diferentes. Os roteadores atuando na camada de rede tem por função possibilitar a troca de informações entre entidades de transporte, mascarando as diferenças existentes entre os meios de comunicação e as sub-redes interconectadas executando as seguintes funções: - Roteamento - Multiplexão da conexão de Rede - Segmentação e Blocagem. - Deteção Recuperação de Erros - Sequenciação - Controle de fluxo - Reiniciação - Gerenciamento de camada de rede Todas as redes são tratadas como sub-redes de uma rede global sendo portanto necessário um plano de numeração muito bem definido de todos os usuários. A interconecção entre sub-redes só é possivel se as mesmas oferecem serviços equivalentes sendo necessário definir um conjunto minimo de serviços comuns a estas sub-redes ou complementá-los para garantir equivalência entre os serviços oferecidos pelas sub-redes.

2.5.9 Roteadores São equipamentos que são utilizados como nó de redes. Os roteadores possuem a função de controladores do fluxo de informação nos nós de rede, orientando o fluxo de informação conforme a necessidade momentânea do sistema. Os roteadores utilizados em sistemas de teleprocessamento são elementos computacionais que tomam decisões sobre a rota pela qual uma mensagem deve ser encaminhada. A decisão baseia-se no endereço da rede da mensagem e no estado atual das vias de comunicações. Portanto, estes roteadores atuam na camada de rede e examinam o protocolo de rede, Entre estes roteadores temos aqueles que são utilizados como nó de rede de mesma arquitetura, aqueles que são utilizados como nó de redes de arquiteturas diferentes e aqueles que,

Os algoritmos de roteamento são utilizados para atuarem; Na mensagem transmitida, quando a sub-rede não é orientada a conexão. - No estabelecimento do circuito virtual quando a sub-rede é orientada a conexão. Os principais objetivos destes algoritmos são minimizar o atraso dos pacotes e aumentar a vazão das sub-redes. Os algoritmos de roteamento podem ser agrupados em duas classes: não adaptativos e adaptativos, sendo que os adaptativos consideram as alterações de tráfego e topologia na determinação das rotas, S6

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Em alguns hubs. as funções de roteador e de ponte estão alocadas em módulos Independentes e em outros estas podem estar incorporados nos módulos processadores. Os hubs modulares podem caracterizar.se também quanto a sua arquitetura podendo possuir inteligéncla concentrada ou distribuida. Na inteligéncia concentrada teremos sempre um único módulo CPU enquanto que no modo inteligência distribuida os diversos módulos terá uma CPU responsável pelas diversas tarefas atribuidas a aquele módulo.

Os roteadores suportam vários "SOFTWARES" de roteamento e gerenciamento de rede entre eles destacamos o SNMP e o CMIP. \,..

2.5.10 Hubs

Designação dada a um equipamento ou a um conjunto de equipamentos que são colocados em um "rack" com o objetivo de lo. se conseguir um ponto de concentração e distribuição de canais de dados. \", Normalmente junto aos hubs é \", colocado um painel de distribuição (path \", panel) de linhas que permite os diferentes conexão de diferentes tipos de interface de comunicação de dados. Podemos ter um hub "Stand Alone" permite concentrar vários canais. lo. que podemos ter estes equipamentos utilizando 'a tecnologia de empilhamento onde estes 'são colocados uns sobre outros aumentando o número de portas disponiveis e podemos 'ter hubs modulares onde cada módulo ••• possui funções especificas e se interligam 'via barramento de alta velocidade podendo adquirir as mais diversas configurações. \", Os hubs tipo modulares são mais 'flexivels quanto as funções lo. desempenhadas. os tipos de interface permitidos. e os protocolos de comunicação, ~ mas normalmente são usados com um \,.. painel distribuidor de linhas. lo. Nos hubs modulares temos dois tipos de mÓdulos básicos: \", \",

2.5.11 Gateway Equipamento tradutor ou conversor de protocolo para conexão entre redes de comunicação de dados com diferentes protocolos de comunicação. Os gateways são classificados em dois tipos conversores de meio (media-conversion gateway) e tradutores de protocolos (protocol translation gatewway). Os gateways conversores de meio ou roteadores atuam no nivel rede do modelo OSI direcionado a transmissão das mensagens ou pacotes conforme o destino programado. Os gateways tradutores de protocolos atuam traduzindo mensagens de uma rede em mensagens de outra rede. com a mesma semântica de protocolo .

••• Módulos de Interface Módulo processador lo. Os módulos de interfaces são \,.. responsáveis peja interface entre os \,.. terminais da rede local e os servidores, podendo possuir interface para ETHERNET, \,.. TOKEN.RING e FDDI com conexão \,.. adequada a cada uma destas tecnologias. \,.. Podem existir também módulos de interface para equipamentos de telecomunicações •••. com saldas T1, E 1, T3, E3 etc ....

2 .6 Comutação

A comutação numa rede de telecomunicações pode ser do seguinte tipo: . comutação de circuitos . comutação de mensagens - comutação de pacotes

Uma rede de telecomunicações comutada consiste de uma série de nós de comutação interconectados. onde voz el ou dados são transmitidos da fonte ao destino através destes nos.

módulo Processador é onde reside a CPU da hub que é responsável pelo \,.. gerenciamento e controle do tráfego e \", também pela conversão dos diversos protocolos suportados. lo.<

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de Pacote

.-\ comunicação através de comutação de circuitos implica que haja uma conexão dedicada durante a ligação A cOnlunicação pode ser espacial onde uma vIa de comunicação hsica e continua (geralmente metálica) e reservada exclusivamente para a ligação durante a sua duração. A comutação pode também ser temporal onde a via de comutação existe por pequenos e regulares intervalos de tempo. Esta última é usada nas centrais telefônicas digitais atuais por programa armazenado CPA- T. A comutação de circuitos digitais é tratado na Anexo 8. A comutação de circuitos é usada na comutação de voz e para os casos onde haja uma transferência continua de dados. Na comutação de mensagens não é necessário estabelecer um circuito dedicado entre as duas estações. Se uma estação deseja enviar uma mensagem, o endereço de destino é enviado junto com a mensagem. A mensagem, então, atravessa a rede de nó para nó. Em cada nó, a mensagem inteira é recebida, armazenada temporariamente e então transmitida para o nó seguinte. A mensagem sofre um retardo em cada nó. necessário para receber e armazenar todos os bits que compõem a mensagem e mais o devidos a espera numa fila para poder retransmitir para o nó seguinte. Este sistema é conhecido como sistema de mensagens "storeand-forward". Dentre as vantagens sobre comutação de circuitos podemos citar -maior eficiência da linha. uma vez que o canal pode ser compartilhado por várias mensagens. - quando o tráfego é elevado aumenta o retardo na transmissão não havendo bloqueio (ocupado) como no caso da comutação de circuitos. existe um controle de erro e processo de transmissão da mensagem.

.-\ comutação de pacotes representa uma tentaltva para combinar as vantagens de comutação de circuitos e de mensagem. A comutação de pacotes é uma evolução lógica da comutação de mensagens. Ao inves de enviar uma mensagem completa para o nó seguinte e assim progressivamente até o seu destino finaL a mensagem e dividida em pequenas unidades. chamadas pacotes, e cada pacote é enviado individualmente através dos diversos nós da rede. O comprimento do pacote é um compromisso entre o retardo e sobrecarga. Pacotes menores diminuem o retardo da fila em cada nó, mas aumenta o percentual do pacote alocado aos bits de cabeçalho ("header bits") onde o endereço de destino está contido. Há dois modos de transmissão na comutação de pacotes: Circuito datagrama; Circuito virtual. No circuito datagrama, cada pacote é tratado independentemente, tal como a mensagem é tratada na comutação de mensagens. Cada pacote contém o endereço de destino sendo encaminhado separadamente dos outros, cada pacote seguindo através de rotas diferentes. É possiveL assim, que os pacotes cheguem no nó de destino numa sequência' diferente daquela que foi enviada. É necessário que os pacotes sejam reordenados O modo datagrama é vantajoso quando a quantidade de pacotes a ser enviada é pequena. No circuito virtual, uma conexão lógica é estabelecida antes dos pacotes serem enviados. Os pacotes não necessitam de. endereço de destino e sim um identificador do circuito virtual bem como dos dados a serem transmitidos. Cada nó na rota pré-estabelecida sabe para onde encaminhar os pacotes, não sendo necessária decisão de roteamento A qualquer tempo, cada estação pode ter mais de um circuito virtual para outra determinada estação. A principal caracteristica da técnica do circuito virtual é que a rota entre as estações é estabelecida antes da transferência de dados. Isto não significa que exista um circuito

A principal desvantagem da comutação de mensagem é que ela não é adequada para tráfego em tempo real ou interativo. O retardo é relativamente longo e variável. Não pode ser usada, portanto, para conexões de voz. bem como. não e adequada para conexões interativas computador central-terminal. 58

dedicado como na comutação de circuitos. Os pacotes continuam a ser armazenados em cada no e colocados na tila para serem retransmitidos. A diferença do datagrama é que o nó não precisa decidir sobre o roteamento para cada pacote Ela e feita somente uma vez para cada ligação.

CCITT (atualmente !TU T) ratificou a Recomendacão X 25. que especifica um conjunto de 3 protocolos para a conexão de terminais de dados e computadores com as redes de comutação de pacotes. X.25 emergiu como o padrão internacional formado a base de comutação de pacotes (e as Recomendações relacionadas \':3.X28. X 29X32. X75. X96 e x.121)

O modo circuito virtual é o modo de comutação de pacotes mais comuns nas redes modernas. Ela é adequada quando o volume de dados a ser transferido entre as duas estações não é peq~eno

O titulo da Recomendação X25 é "Interface entre Equipamento Terrntnal de Dados (DTE) e Equipamento Terminal de Circuito (DCE) para Terminais Operando no Modo de Pacotes e Conectado a Redes Públicas de Dados por Circuitos Dedicado". Embora X. 25 seja tTeqllentemente usado entre os nós da rede de pacote. ele não necessariamente aplica-se ao protocolo usado internamente na rede. X 25 especifica a interface entre o terminal de dados (DTE no modo de pacote) e o nó da rede de pacote (DCE) para acesso a rede pública ou privada através de linhas dedicadas.

As caracteristicas principais do circuito virtual são: - Sequenciamento. uma vez que os pacotes seguem a mesma rota. chegando no destino. consequentemente. na ordem original. - controle de erro. que assegura a todos os pacotes chegarem sem erro - controle de fluxo. que não deixa a estação de transmissão enviar os dados com uma taxa superior a capacidade de armazenamento do "buffer" da estação receptora

Os três protocolos definidos no X.25 correspondem aos três primeiros niveis ou camadas (J ,2.e 3) do modelo OS!. O modelo OSI destina as tarefas de transmissão e rede para estas 3 camadas. Uma correspondência entre os protocolos da Recomendação X25 e as três primeiras camadas do modelo OSI é mostrada na figura 2.4

Corno vantagens na utilização da comutação de pacotes podemos citar: - alta conectividade - compartilhamento de recursos computacionais e facilidades de transmissão entre usuários - padronização de acesso a rede - independência de soluções proprietárias de um único fornecedor - uma rede de gerenciamento e controle - custos mats reduzidos que na comutação de circuitos para a maioria das aplicações de transmissão de dados, pois os recursos da rede são compartilhados entre vários usuarios.

Camadas OSI Rede Enlace Flsica

Camadas ITU-T Camada

de Pal.'Otes .\.-25

Camada

LAP.B

Camada 2

:\:-11bis ElA 232-C

Camada 1

2.6.1 Protocolo X.25 O protocolo X25 emergiu como o padrão de comunicação internacional para a conexão de terminais de dados e computadores com as redes de comutação de pacotes. Em 1976. a

F 19. 2.4 - Camadas do Protocolo X25

e procedimentaIs da comunIcação Os protocolos da camada I comumente definem o tipo de conector da interface restabelece a transmissão quando o problema no enlace é corrigido e para os casos onde há um meio de transmissão redundante uma rota alternativa e automaticamente selecionada A rede de pacotes. assim. fornece um alto grau de disponibilidade

.-\ camada I é um protocolo de camada fisica e especIfica os aspectos elétricos. mecânicos - os níveis de tensão dos conectores - a identificação dos pinos nos conectores e suas funções - os procedimentos pelos quaIs os sinais nos terminais de conexão são usados para gerência o transporte de bits através do meio de transmissão. A Recomendação X.25 especifica um protocolo de camada de fisica chamada X. 21 para camada I na rede pública comutada de dados. X.21 é uma interface síncrona a 8 fios usada nas redes comutadas de dados na Europa, mas não nos Estados Unidos. Para atender as necessidades norte-americanas, o lTU- T especifica um padrão de camada fisica chamada X21 bis. conhecida nos Estados l"nídos como EIA.232C (ou mais comumente RS23 2C) Esta interface, um padrão especificado pela Eletroníc Industries Association (ElA). e amplamente usado pelos fabricantes de equipamentos de dados norteamencanos. Qualquer dispositivo que seja compauvel com EIA232C é compativel com o protocolo X.25 na camada I.

A camada 3. protocolo de camada de rede. gerência a transferência dos pacotes de uma extremidade de uma conexão X .25 a outra. A figura 2.5 mostra o alcance do protocolo de rede comparado com o alcance dos protocolos de camada 1 e .2

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Rede de comutaçào d.... pacúl •... ~ :\..:~

A camada 2. conhecida como camada de enlace. especificada na X.25 é chamada LAPB("Link Access Produre-Balanced'') O protocolo de camada de enlace gerência a transferéncia de unidades de dados chamadas de quadros de um sistema aberto para outro. As funções principais da LAP-B são - gerenciamento do enlace controle de erro controle de fluxo restabelecimento devido a falhas

Fig . .2.5 - Protocolo de Rede Comparado com Protocolos de Camadas

Os protocolos fisicos e de enlace funcionam respectivamente numa base conexão a conexão e enlace a enlace. enquanto o protocolo de camada de pacote numa base fim a fim. conectando dois DTE através da rede comutada de pacotes. Suas funções refletem. ponanto. seu papel de rede. A camada de pacote tem como funções:

""o gerenciamento os comandos contidos nos quadros garantem a manutenção do enlace tais como aceitar ou rejeitar quadros de dados. desconectar o enlace etc. O controle de erro garante transferência de dados confiável. Caso haja um erro na transmissão. o quadro é retransmitido. O controle de fluxo não deixa que o nó transmissor envie quadros além da capacidade de armazenamento do nó receptor. )io restabelecimento devido a falhas o LAP-B

- estabelecer conexões fim-a-fim -endereçar e rotear fim-a-fim - fazer controle do fluxo fim-afim - liberar conexões de rede - restabelecer a ligação a partir de folhas ocorridas na camada .2 60

- fornecer facilidades de rede OPCIOnaiS - tornecer diagnosllCo da rede .

de transmissão atnbuida dinamicamente a cada Instante. de acordo com a sua necessidade.

Para o caso do modo de circuito virtual. o estabelecimento da conexão e realizado atraves de pacotes que contem o endereço de destino estabelecendo o circuito virtual entre os dois DTE l'ma vez estabelecido não e maIs necessano os pacotes conterem o endereço de destino. O protocolo de camada neles chamada de número do canal lógico Este numero ocupa muito menos espaço no pacote do que o endereço de destino. Para desconectar a ligação são enviados pacotes com informações de desligamento

O ATM foi projetado para transporte de uma grande variedade de informações digitais a diferentes velocidade como voz. dados e video. O ATM e uma alternativa a tecnologia SM. (Svnchronous Transfer "'1ode) na qual os usuários tem uma taxa fixa de transmissão. por exemplo 2!1<lbit's. independentemente de utilizarem ou não o canal ao longo do tempo.

Assim. em uma rede ATM o usuano pode transmitir pacotes tão frequente quanto precise pois a taxa efetiva de transmissão e alocada dinamicamente conforme sua necessidade e não fixada em determinado valor como ocorre na tecnologia SM.

2.6.2 Frame Relay

O CCITT (Atual ITU-T) publicou em 1988 a recomendação 1222 que especifica o protocolo Frame Relay O objetivo era melhorar o desempenho da interface X25. o que foi conseguido fazendo o Frame Relay atuar apenas nas camadas I e 2 do modelo OSI. O Frame Relay deixa as funções de correção de erros. controle de sequêncla. reconhecimento e retransmissão de quadro para os protocolos de níveis superiores nas estações terminais e aloca no nivel 2 do modelo OSI as tecnícas de roteamento que no X.25 estão no nível 3. O protocolo utilizado e LAPD ("Link Access Produre for Data") A interface fisica utiliza canais digitais de comunícação de 56kbit' s a 2Mbit' s O frame Relay utiliza a técnica de comutação de pacotes com tamanho variável. fazendo alocação de banda por demanda (bandwidth on demand), ou seja, de acordo com a necessidade do usuário. o qual é conectado a rede através de circuitos virtuais permanentes]

2.7 Sistemas Operacionais

Os usuários dos primeiros computadores programavam as aplicações em linguagem de maquma. interagindo diretamente com o hardware. Percebeu-se que algumas tarefas básicas se repetiam nas mais diversas aplicações. Surgiram. então. os sistemas operaCIOnaIS. Sistema Operacional local (SOL) e um software composto por um conjunto de rotinas ou modulos que fornecem serviços basicos de uso geral que simplificam a utilização dos recursos de hardware de uma máquina Entre os serviços básicos destacamse: gerenciamento do uso do processador alocação dos programas em execução na memória principal. controle do acesso aos dispositivos de entrada e saida. alocação de informações nos dispositivos de armazenamento Sistema Operacional de Rede (SOR) é uma extensão dos SOL. complementando-os com um conjunto de funções básicas necessárias á operação das estações de trabalho. de forma a tornar transparente o uso dos recursos compartilhados Entre as funções básicas destaca-se o gerenciamento do acesso ao sistema de co-municação para conexão ás

••• 2.6.3 ATM (Asynchronous

Transfer Mode)

O ATM e um protocolo de comutação de pacotes que permite ao usuário ter uma conexão virtual na rede com uma taxa efetiva 61

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estações remotas. para utiiização dos recursos de hardware e software. Em redes homogêneas de comunicação de dados o Sistema Operacional mais difundido fi o l'<"ETWARE da 1\ovell

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2.8 Bibliografia

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- Curso de Redes Locais: Uma abordagem prática lJFPB- ministrado no 110 Simpósio Brasileiro de Telecomunicações - Dados de Catalogo da CRIBA - Grupo Criba de Engenharia. - Dados de Catálogo da Cabletron Systems - Dados de Catálogo da Wellfleet. - Dados de Catálogo da AT & T Network Svstem. - The Basics Book of X25 Pocket Switching (Motorola University Press Publishing Company Eddison - Wesley - 1991 - Data and CompUler Comunications Willian Stallings - Ed \lacmillan Publishing. CO-1988 Conceitos para Planej e Proj de Redes Digitais para Empresas de Energia SCC/GTCOM /92 - CENT

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- ---------------~-_r,1 I I ANEXO 3 - HIERARQUIA DIGITAL SíNCRONA (SDH) E HIERARQUIA DIGITAL PLESIÓCRONA (PDH)

uma hierarqUia digitai sincrona (SDH), com as facilidades "Add/Drop". "CrossConection", Gerência de Rede e com uma flexibilidade que permite integrar as hierarqUias existentes e, possibilitandO uma compatibilidade entre os vários fomecedores de equipamentos e conseqüente diminuição do custo final da rede '"I

3.1 Introdução As redes de telecomunicações têm se caractenzado por uma crescente diversidade dos meios de transmissão. Com o avanço tecnológico ocorrido nos últimos anos, os sistemas digitais passaram a ter uma significãncia substancial nas redes de telecomunicações.

3.2 Hierarquia Digital Plesiócrona

II - jlDH

Na Hierarquia Plesiócrona. a cada pas'so de multiplexação. a taxa de transmissão de um sinal tributário individual é controlada dentro de limites especificados, e não sincronizada diretamente com o relógio do equipamento multiplex. Desta forma. este tipo de mUltiplexação é referido como sendo plesiócrpno que significa "próximo do sincrono"l' Os tributários individuais são colocados em sincronismo com o equipamento, a Ilcada passo de multiplexação, pelo processo de justificação de bit. II

Em vista deste cenário. a decisão da maioria das empresas de telecomunicações. a nível mundial, foi de digitalizar suas redes de transmissão, tendo como conseqüência surgimento de equipamentos de transmissão de comutação totalmente novos. Atualmente, as redes de transmissão de alta capacidade são baseadas numa hierarquia de sinais digitais multiplicados. As taxas mais baixas (como 2 Mbits, por ex.) são multiplexadas em passos fixos atê uma taxa maior de transmissão.

III '1 I

'li li I

l I

, II que Por exemplo. em um equipamento forma um feixe de 8 Mblt/s a partlri,de 4 feixes de 2 Mbit/s. cada um destes feixes de 2 Mbit/s tem esta taxa nominal, porém ~ão é necessário que eles estejam em sincron.ismo entre si. O equipamento se encarrega de acertar a sincronrzação utilizando a té~nica de inserção de bits de enchimento ("sÍ\Jffing bit") denominada justifiCação POSitivad, bits.

Com a necessidade de capacidades de transmissão maiores ainda (limitada em 45 Mbit/s na hierarquia americana e de 140 Mbit/s na européia) os fabricantes de equipamentos desenvolveram sistemas de maiores capacidades porém com estruturas fechadas e protocolos proprietários. o que tem prejudicado a interconectividade e interoperabilidade das redes

Atendendo a interesses distintos, ~oram criadas três tipos de hierar~uias plesiócronas de sistemas digitais: II - A européia. padronizada pela ITU-T e denominada Hierarquia GEPT ("Conference Européenme lides Administrations des Postes. ét Télecomunications"), onde foram defiridas as taxas: il

Com a crescente evolução dos sistemas _ó.ticos, a ANSI (Estados Unidos) padronizou uma hierarquia denominada SONET ("Rede Óptica Sincrona"), adotando-se no 1° nivel uma taxa de 51,84 Mbit/s e com fatores de multiplicação para os níveis superiores iguais a 3, 9, 12, 18,24,36 e 48, Este padrão visava compatibilizar as interfaces ópticas dos diversos fabricantes e eliminar as dificuldades apresentadas nos pontos de derivação, onde era necessária a de multiplexação e remultíplexação até o nivel de acesso desejado. A partir da SONET, a ITU-T iniciou um estudo de padronização com a criação de

Denomi -nação EO

Taxa (kbps) 64

Formação

2.048

32 x EO

8.448

4x E1

1130 ,120

34.368

4 x E2

,~80

139.264

4 x E3

1•.920

565.992

4x E4

7í.680 .1

- e padronizada A taxa E5 nao

No. de Cllnais I! 1

pela I1U - T.

I '

- A amencana. padronizada pela ANSI ("Amencan National Standard Instltute") e acatada pelalTU- T. definiu as taxas: x4

x3 32064

: 97 728 k 1----1397

JAPÃO

x6 44 736 k

274 M

34368

140 M

EUA

3a. Ordem

2a. Ordem

1 a Ordem

4a.

Ordem

565 M

BRASIL EUROPA

5a. Ordem

Figura 3.1 - Estrutura das Hierarquias Oigitais Plesiócronas

Oenominacão I , TO (OS-O) T1 (OS-1) 1

Taxa (kbitls) 64

1.544

Forma cão

No. de canais 1

24 x TO

T2 (OS-2)

6.312

4 x T1

T3 (OS-3)

44.736

7 x T2

682

T4 (OS-4)

274.176

6 x T3

4.092

3.3 Hierarquia

Os trabalhos de padronização iniciaram no grupo de estudo XVIII do CCITT em 1986 (hoje ITU-T) O objetivo era produzir um padrão mundial para sistemas de transmissão síncronos. os quais proveriam ás operadoras com um sistema flexivel e econômico .

• A taxa T4 não é padronizada pelaITU-T.

Taxa (kbitls) 64

Formação

No. de canais 1

1.544

24 x TO

6.312

4 x T1

32.064

5 x T2

480

97.728

3 xT3

1.440

Em novembro de 1988. foram aprovadas as primeiras normas visando definir as taxas de transmissão. formato do sinal. estrutura de multiplexação e mapeamento do sinal tributário para a Interface de Nó de Rede (Interface padrão intemacional para SOH).

- A hierarquia japonesa. que coincide com a amencana até o 20 nivel. definido as taxas: Oenominacão TO

Oigital Síncrona - SOH

Em 1990, foi acertado um padrão de multiple-xação que atendia aos desejOS dos sistemas europeus, americanos e japoneses. detentores de padrões próprios de transmissão de sinais digitais.

No Brasil foi adotada a mesma hierarquia utili-zada na Europa, existindo hoje, muitos equipamentos digitais (Rádio, Multiplex e ELO), instalados nas redes públicas e nas redes privadas.

O conceito do sistema de transporte síncrono, baseado no padrão SOH, vai além da necessidade básica do sistema de transmissão ponto a ponto. incluindo possibilidades de re-roteamento, transmissão e controle da rede. As características mais importantes são:

A figura 3.1 mostra a estrutura das Hierarquias citadas.

-O padrão é mundial e permite compatibilizar as hierarquias existentes:

--------------------Foi esoecificado um módulo de transporte sincrono,s"1'SM4 ("Synchronous Transport Module"), com uma taxa no 10 nivel de 155.520 kbitls (STM-1), e niveis superiores múltiplos inteiros, com fatores iguais a 4 e 16. do módulo básico. A tabela a seguir indica as taxas que constituem a HierarqUia Digital Síncrona.

•••. -Existe capacidade de transmissão suficiente em cada estágio de multiplexação para as necessidades de operação e manutenção da rede; •••• -Acesso direto aos tributários de baixas taxas sem passar pelos estágios Intermediários superiores; •••. -Facilidade para aumentar as taxas de transmissão com a evolução tecnológica; ¥

•••• '-

\.. lo;,.

-Compatibilidade com as técnicas ("Assynchronous Transfer Mode");

ATM

-Flexibilidade para taxas variáveis;

com

prover

serviços

••••

SONET aC-1 OC-3 OC-9 OC-12 OC-18 OC-24 OC-48

i,.., 3.3.1 Capacidade de transporte da SDH: i,.., 1.. Todos os sinais tributários que aparecem nas redes plesiócronas atuais podem ser '- transportados sobre a SDH. A lista inclui: •••• CEPT 2. 34 e 140 Mbitls. ANSI DS1, DS2 e l".. DS3 (1.5 . 6 e 45 Mbitls). Isto significa que a SDH é comple-tamente compativel com as '- redes existentes. '-

Além disso. a capacidade de transporte da SDH tem flexibilidade para acomodar os i,.., mais avançados sinais para serviços 1.. partlcuiares esperados no futuro. como: ATM '- . FDDI . DODS, etc.

SDH

STM-1

, Taxa I kbltls) I I

STM-4

STM-16

51.840 155.520 466.560 622.080 1.244.160 1.866.240 2.488.320

3.3.3 Modelo de Camadas O padrão SDH é uma estrutura e,TI camadas. voltada para o transporte de informações. onde uma camada superior presta serviços á camada imediatamente inferior Assim uma camada superior é servid~ra da c~mada imediatamente inferior e, consequentemente, uma camada inferior é cliente da camada imediatamente superior.

Digital

i,..,

A ITU-T definiu. através das recomendações G.707. G.708 e G.709. toda a estrutura da l. Hierarquia Digital Síncrona - SDH. As G.781, G.782 e G.783 i,.., recomendações detalham as estruturas de multiplexação e a l",. G.784 a estrutura de gerência de rede. i,.., lo.

l. l"..

Existe uma tendência de se utilizar. nas redes SDH. a taxa de 51.840 kbitls. denominando-a de STM-O.

i,.., Com a definição de uma interface de rede l".. padronizada (a NNI), os sistemas SDH permitirão a interconexão direta de \.. equipamentos de transmissão de diferentes i,.., fornecedores e possibilitarão a conexão '- destes diversos tipos de sinais á rede SDH.

•••

STM-M - "Synchronous Transport Module" nível M OC-N -" Optical Carrier - nível N

da Hierarquia

;

Os niveís da hierarquia digital sincrona coincidem com os níveis intermediários da padronização americana. A tabela a seguir mostra a comparação entre as hierarquias da estrutura SDH da ITU-T e a SONET da ANSI.

-Redução dos custos da rede através do uso dos multiplex sincronos e das facilidades de "cross-conection" e "add-drop" .

••••. 3.3.2 Padronização i,.., Síncrona

Taxa Ikbitlsl 155.520 622.080 2.488.320

Nivel STM-1 STM-4 STM-16

As camadas da estrutura SDH são: - Camada de circuito ("Circuit Layer"); - Camada de via ("Path Layer"); 65

- Camada de meio de transmlssão("Transmisslon Media Layer");

é dividida na camada de secão de multlplex e de seção de regeneraaor

A camada de circuito é a camada por onde se dá o acesso aos tributários da hierarquia plesiócrona, definidos na Recom. G.702 da ITU-T. que serão multiplicados na estrutura SDH. Nesta camada que são formados os "Containers", que serão definidos á frente.

A figura 3.2 apresenta um modelo de rede de camada.

3.3.4 Estrutura básica do quadro SDH CAMADA DE CIRCUITO (TRIBUTARIOS PDH)

A estrutura de montagem do quadro de transmissão SDH foi baseada no conceito de montagem de blocos de informações cUJa denominação difere das estruturas convencionaiS. Estas estruturas são apresentadas na figura 3.3 e são aqui descritas.

dzl"1 -,,.~,'~ +-

\ordem /lnferior

CAMAoÀ DE W) i f Ordem I \S..upenor! VC.3

VC-4

Primeiramente é descrito como é o processo global e, posteriormente, é comentado cada bloco da estrutura.

, CAMADA DE SEÇAO DE M UL TIPLEX CAMADA

Para agregar feixes de informações PDH de 2 Mbit/s, 34 Mbit/s e 140 Mbit/s ao quadro SDH são efetuados os passos seguintes:

SEçAo

CAMADA DE SEÇAO DE REGENeRADOR

, c." .• .

I',

- estes feixes são empacotados em módulos denominados "Contaíners - C". Após serem mapeados e rotulados. recebem a denominação de "Virtual Containers - VC".

!I \

CAMADA

DE' MBO

--~-----'--

FislCO

Figura 3.2 - O Modelo de Camadas

Vários VC's são multiplicados em "Tríbutary Units - TU" Estes TU's são novamente mapeados , recebem novos rótulos e são denominados "Tributary Units Group - TUG". Estes TUG's são multiplicados em "Administrative Units AU", que multiplexadas formarão as "Administrative Unit Group - AUG' Uma AUG recebe os bytes de "Overhead de seção - SOH" e formam o quadro STM-1.

Na atual estrutura SDH. não está previsto o acesso do tributário de 8 Mbit/s da hierarquia européia. uma vez que os acessos a esta taxa não aproveitariam a estrutura do feixe básico de modo eficiente. Além disso. esta taxa pode ser desmembrada em feixes de 2 Mbit/s, na maiona das aplicações. A camada de via é dividida em 2 camadas: a camada de via de ordem inferior e a de ordem superior. Nesta camada são formados os "Virtual Containers" de ordem inferior e superior, respectivamente. Esta camada dá suporte e monitora a camada de circuito.

Ao final deste item é apresentado um exemplo de montagem de um quadro STM-1 com 63 feixes de 2 Mbit/s (figura 3.5).

a) Container "C-n" Um container é um bloco que contém a carga útil ("Payload") de informação da rede síncrona. Irá formar um "Virtual Container". A cada tamanho de bloco de informação é relacionado um Container de ordem "n" ("n" varia de 1 a 4).

A camada de meio de transmissão transporta a informação através da rede SDH. É dividida na camada de seção e na camada de meio físico. A camada de seção 66

--------------------------------------------II 1

t c.,

CONTAINER

C-

C-11 C-12

Tributano MapeadO (kbiUs) "I1 1.544 11 2.048 li

C-2 C-3 C-4

6312 II 34.368/44.736 139.264

C C

, Camada

Camada

Seção

de Ordem

te;. c.

Via

Camada

Superior

de Ordem

Via

.i,I

Inferior

'1.,

C-4

139264

(;

d-3

c e t

c"" II ,. !I

I '!I .11,

, ~ ;1 I , I

,[I

,li ::1

c -

Contalner

AU - Unidade

AdminIstratIva

AUG

- Grupo

de AU

STM

- Modulo de Transporte Sincrono

'iIIl 'i 1I

VC - Virtual

Container

TU - Unidade

Tributã"a

TUG

de TU

- Grupo

I Figura 3.3 - Fluxograma das possibilidades de montagem do quadro STM-N a partir de feixes PDH

C-

"11

c (.. c

fi I

. k.'c':

e...

~('i)'1

34.368

k, -

t: '"

44.736

e c cc

III

"tê--

"t-c

I II

b) Virtual Container

"VC-n"

composto pelos camposdeinfonmaç~o da carga útil (Coritainer) e do Cabeçalho ,pe via "POH", organizados em uma estrutura de quadro q'ué serepete a cada 125 !1s. II

Um Virtual Container é uma estrutura de informação usada para acomodar as conexões da camada de via do SDH. Ele é 67

'I ~

: I :i, 1i

li I1

il "

TU's de diferentes tamannos pelo SOH

Os VC's são categonzados segundo o nivel "n". Para n= 1 e 2. temos um VC de oroem infenor. que é composto por um UrtlCO Contalner C-1 ou C-2 e um cabeçalho de via (POH) de ordem infenor. VC Ordem Inferior VC-11 VC-12 VC-2 VC-3

TU-11 Cada quadro TU-11 conSiste de 27 bytes. composto de 3 colunas de 9 bytes. A uma taxa de repelição de quadros de 8.000 Hz. estes bytes tem capaCidade de transporte de 1.728 kbiUs e acomoda o mapeamento de um sinal de 1.544 kbiUs (OS1). Podem ser multiplicados 84 TU-11 no STM-1.

"Payload" C-11 C-12 C-2 I C-3 I

Um VC-3 será de ordem estiver associado a TU-2.

inferior

quando

Para n=3 e 4. temos um VC de ordem superior que é composto por um único Contalner C-3 ou C-4 ou por um conjunto de Grupos de Unidade Tributária (TUG-2 ou TUG-3) e por um cabeçalho de via de ordem superior. "Payload" VC de Ordem Su enor VC-3 C-3 ou 7 x TUG-2 VC-4 C-4 ou 3 x TUG-3

TU-12: Cada quadro TU-12 consiste de 36 bytes. composto de 4 colunas de 9 bytes. A uma taxa de repetição de quadros de 8.000 Hz. estes bytes tem capaCidade de transporte de 2.304 kbiUs e acomoda o mapeamento de um sinal de 2.048 kbiUs (E1) Podem ser multiplicados 63 TU-12 no quadro STM-1.

Os sinais individuais (por exemplo um feixe de 2 MbiUs) são arranjados dentro de um VC para transmissão ponto-a-ponto através da rede SOH. O VC é montado e desmontado apenas uma vez. mesmo se ele precisar ser transferido de um sistema de transporte para outro várias vezes em seu caminho através da rede. Ci Unidade Tributária

são fo~necloos

TU-2: Cada quadro TU-2 consiste de 108 bytes. composto de 12 colunas de 9 bytes. A uma taxa de repetição de quadros de 8.000 Hz, estes bytes tem capaCidade de transporte de 6.912 kbiUs e acomoda o mapeamento de um sinal OS2. Podem ser multiplicados 21 TU-2 no quadro STM-1.

"TU-n" (ver figura 34) TU-3: Cada quadro TU-3 consiste de 774 bytes. composto de 86 colunas de 9 bytes. A uma taxa de repetição de quadros de 8.000 Hz. estes bytes tem capacidade de transporte de 49.536 kbiUs e acomoda o mapeamento de um sinal OS3 (45 MbiUs) ou um Sinal E3 (34 MbiUs) Podem ser multiplicados 3 TU-3 no STM-1.

Um TU é a estrutura de informação usada para adaptar a camada de via de ordem inferior em uma camada de ordem supenor. Ele é composto por um VC e por um ponteiro de TU. que especifica a fase do VC. N"Jste caso. o valor de "n" pode vanar de 1 a 3. Por exemplo, um VC de ordem superior pode ser sub-dividido em TU's independentes para transportar informações em taxas menores. Cada TU ocupa uma localização definida no quadro STM-N. Uma gama de tamanhos de TU's são definidas para transportar de modo eficiente os serviços corro taxas mais baixas (1.544, 2048 kbiUs: 6, 34 e 45 MbiUs).

•••

Sinal Pleslócrono ( PDH )

••••

Modo Sincrono (ou Modo Locaao): Os TU's individuais são "locados" em posições fixas dentro do VC de ordem supenor. Foi projetado para minimizar a complexidade de interface e suportar o transporte ponto-aponto de sinaiS de 2 Mbitls em aplicações de comutação digital.

CONTAINER (C )

Inclusão do POH ("Path Overhead") (Informação adicional para monitoração fim-a-f im )

Minimiza a complexidade da interface e não requer ponteiros de TU. Neste caso. os TU's são sincronizados com relação aos VC's de ordem superior. Provoca atrasos na transferência dos TU's pela rede.

Inclusão do Ponteiro (Informação da posição relativa do VC no quadro associado)

d) Grupo de Unidade Tributária

"TUG-n"

O TUG é composto por um grupo de TU's multiplicados para formar um VC de ordem superior. O valor de "n" pode ser 2 ou 3.

•••• •••••

4.., Um TUG-2 comporta 4 VC-11 ou 3 VC-12 ou 1 VC-2. Um TUG-3 comporta 7 TUG-2 ou 3 VC-3 .

'•••••

Figura 3.4 - Formação do "Virtual Container••... VC" e do "Tributary Unlt - TU".

O entrelaçamento de 3 TUG-3. consiste do "Payload" de um VC-4. e o entrelaçamento de 7 TUG-2 constitui do "Payload" de um VC-3, ambos de ordem superior.

\o.

Vale aqui uma observação, pois 3 feixes PDH de 34 Mbitls ocupam todo um feixe ••... SDH de 155 Mbitls (STM-1) sendo. portanto, ••... pouco eficiente. lw

t..

Tributary Unit - TU TU-11 TU-12 TU-2 TU-3

TU 4 x TU-11 3 x TU-12 1 x TU-2 7 x TUG-2 1 x TU-3

TUG

"Pavload" VC-11 VC-12 VC-2 VC-3

TUG-2 TUG-3

e) Unidade Administrativa -... Há dois modos de operação para a estrutura I,.. TU: \o,.

l,.. ••... •.••. ••• ••... 'lo. \0-

A AU é uma estrutura de informação usada para adaptar a camada de via de ordem superior com a camada de seção de multiplex. Ela é composta por um VC de ordem superior e um ponteiro de AU. O valor de "n" pode ser 3 ou 4.

Modo Flutuante: permite que cada TU flutue com respeito ao VC de ordem superior correspondente. Cada TU tem seu próprio ponteiro. o qual acomoda a sincronização associada com os TU's individuais, enquanto evita o uso de memórias elásticas indesejáveis nos pontos de conexão cruzada. Foi projetado para minimizar o atraso da rede e prover conexão eficiente dos sinais de transporte a nível de TU.

AU AU-3 AU-4

Permite a transferência mais rápida dos TU's da rede SDH, porém requer os ponteiros de TU .

"AUG-n"

O AUG é composto por um grupo de AU's multiplicados para formar o MódulO de Transporte Síncrono (STM-N). O valor de "n" pode ser 3 ou 4 .

••••• l"..

"Pavload" VC-3 VC-4

f) Grupo de Unidade Administrativa

i,... através •••••

"AU-n"

AUG AUG-3 AUG-4

transferido Junto com o VC entre sistemas de transporte na rede SDH.

AU 3 x AU-3 1 x AU-4

i) Ponteiro g) Módulo de Transporte Síncrono "STM-N" O ponteiro é um indicador cuJo valor define a posição em que um VC inicia dentro de uma estrutura de transporte maior (VC-3 ou VC4. AU-n ou STM-N)

Um SM é a estrutura de informação usada para acomodar as conexões da camada de seção no SDH. Ele é composto pelos campos de informação da carga útil ("Payload") e do cabeçalho de seção (SOH) organizados em uma estrutura de quadro atualizada e repetida a cada 125 ~s.

Permite a operação assincrona em redes sincronas e minimizam o atraso na rede sincrona. Isto é obtido pela atualização do ponteiro toda vez que seja necessário compensar diferenças ou flutuações de sinais de relógio.

A informação é condicionada para transmissão serial no meio selecionado em uma taxa de transmissão que é sincronizada com a rede. Um SM básico é definido em 155.520 kbiUs e é denominado STM-1.

Entretanto, o processamento dos ponteiros introduzem uma nova perturbação ao sinal conhecida como "Jitter de ajuste de ponteiros". O sincronismo da rede deve ser de tal qualidade. de forma a minimizar os ajustes necessános nos ponteiros. reduzindo este "jitter" indesejado.

Os STM's de mais altas capacidades são formados em taxas equivalentes a N vezes a taxa básica. Estão já definidas as capacidades para as taxas de N=4 e N=16. enquanto outras maiores estão ainda em consideração.

J) Mapeamento É um procedimento em que os tributários são transformados em VC's, com a adição de cabeçalhos ("Overhead").

O STM-N é. então. a estrutura de transporte de dados na rede SDH. Consiste de quadros nos quais são colocados os dados a serem transmitidos.

Estes cabeçalhos funcionam como rótulos, indicando os endereços de origem e destino daquele tributário e com bytes de monitoração de desempenho da sua transmissão através da rede.

Através do entrelaçamento byte a byte de 4 AUG's. obtém-se um STM-4 e do entrelaçamento de 16 AUG's. obtém-se um STM-16. h) "Overhead"

k) Multiplexação São informações adicionais agregadas ao quadro de informação a ser transmitido pela rede SDH com a fir.alidade de monitoração de erros e alarmes. e de prover o canal de comunicação de dados, requeridos para suportar e manter o transporte de um VC entre os Nós da rede sincrona. A cada unidade intermediária montada (VC's) é agregado um byte ou 9 bytes de "Overhead" ao "Payload" de informação para monitoração do desempenho do transporte daquela informação através da rede SDH. Este bytes são denominados de "Path Overhead" ou simplesmente POH.

É um procedimento em que os sinais de informação em taxas baixas (ordem inferior) são agrupados em sinais de informação em taxas altas (ordem superior), sem que haja introdução de ponteiros ou cabeçalhos. Corresponde exatamente às técnicas multiplexação já conhecidas.

!) Alinhamento

É um procedimento em que a informação do inicio de quadro (ponteiro) é incorporada ao TU ou ao AU.

A um STM-N é agregado o "Overhead" de Seção - SOH, para este fim. O SOH pertence a um sistema individual e não é

m) Carga útil ("Payload") 70

•••• ,~, carga útil ("Payload") é a denomlnacão para a Infomração transportada em càda nivel da estrutura de multiplexação. Cada estrutura é formada por seu "Payload" e seu cabeçalho (ou rótulo).

alinhamento que passa por todas as camadas da rede sincrona. O trlbutarlo acessa a rede SDH na camada de CirCUito, onde são gerados os "Containers", após um processo de justificação de bits.

A carga útil do STM-N ("Payload") pode conter N x AUG's. onde cada AUG consiste de um AU-4 ou três AU-3.

A partir destes "Contalners". acrescidos dos cabeçalhos POH ("Path Overhead"), são formados os 'Vrtual Contamers" de ordem inferior na camada de via de ordem Inferior. e posteriormente gerados os "VC's" de ordem superior na camada de via ordem superior.

n) Concatenação

•••••

E o procedimento pelo qual um sinal com volume de infonmação maior que a capacidade de 1 ou mais VC's pode ser transmitido através do quadro STM-N, sem que seja necessário particioná-Io em blocos externamente. Este procedimento mantém a integridade da sequência de bits, Um exemplo pode ser um sinal de HDTV com 600 Mbit/quadro o qual pode ser transmitido usando-se a capacidade de 4 x VC-4. O) Embaralhamento

••••

""l..

Ao atingir a camada de seção de regenerador. é obtido o módulo de transporte sincrono, através dos "AU's", 3crescidos do SOH ("Sectlon Overhead"), com função de alinhamento de quadro, mOnitoração de taxa de erro do quadro. canais de serviço, etc. Este módulo é transmitido na camada de meio fisico e é regenerado na camada de seção de regenerador.

("Scrambling")

Para assegurar que o relógio possa ser sempre recuperado do dado recebido, todos os bytes em um quadro sincrono (STM-N), com exceção daqueles localizados na pnmeira linha do SOH. são embaralhados

3.3.5 Montagem

A função de "cross-conection" nos Nós da rede SDH é realizada na camada de via de ordem superior. No Nó em que o módulo for desmontado. deverá ser observada em qual camada que foi originalmente montado. para que possa ser recuperado corretamente.

do Quadro Básico A figura 3.5 mostra um exemplo de fomração de um quadro STM-1 a partir de 63 feixes de 2 Mbit/s, empacotados em C12.

•••. O módulo de transporte sincrono é montado w a partir dos tributários de acesso, por i. processos de multiplexação. mapeamento e

•••• I",.

-i

( pacote de informacão I

C.12

2.048 ,bltis

(inclusão

pt ~~------------~~-~

do POH )

(associa cão do ponteiro)

(3_)

V_C_._12 __

(_2_)

(agrupamento

(3 x C-12)

I TUG.2

(7)

(7 x 3 x C-12)

TU.12

VC.12

~------~

~~_V_C_._12

TUG-2

VC.12

~~~C_._12~~~

TUG-21

. (6)

(_1_l _

TUG-2

TUG.2

TUG.3

de TU's)

TUG-21

TUG.2!

(4)

(5)

V_C_-1_2 __

TUG-2 (2)

(3)

-./

(1)

( inclusão de POH) TUG.3

TUG.3

~ (3 x 21x C-12)

(2)

(3)

VC.4

TUG-3 (1)

../

( associação do ponteiro)

(Total 63 x C-12)

AU.4

VC.4

AUG

AU.4 (inclusão

de SOH) A_U_G

155.520

Pontetro

POH

= "Overhead'

STM.1

kbit/s

de Via

STM.1

SOH

= "Overhead'

de Seção

Figura 3.5 - Formação de um Quadro STM.1 (155 Mbit/s) a partir de 63 feixes de 2 Mbit/s (C-12) 3.4 Estrutura do Quadro . Ponteiros de AU - ("AU Pointers") . Carga Útil - ("Payload")

quadro basico do STM-1 é composto por 2430 bytes (8 bits) numerados de 1 a 2430 e montados em uma matriz composta de 9 linhas e 270 colunas, num total 19.440 bits em um periodo de 125 ~s, que implica numa taxa de 155.520 kbit/s. Estes bytes são transmitidos serialmente pela linha de comunicação.

.../

A figura 3.6 mostra a estrutura do quadro STM.1. 3.4.1 "Overhead"

SOH são bytes acrescentados ao "Payload" de infomnação (N x AUG) para criar o STM.N, com a finalidade de fornecer informações para alinhamento do quadro, para manutenção, monitoração de desempenho além de outras funções operacionais.

Esta estrutura do quadro basico STM-1 é dividida em três areas: "Overhead" de Overhead . SOH)

Seção

de Seção - SOH

("Seclion

.,/

QUADRO

STM-1 (2430 Bytes)

9 •

9 Linhas

•• 270 Colunas 270 x 9 = 2430 Bytes Duração do quadro = 125

Byte

,lS

Taxa

= =

8 bits 155.52 Mbit/s

(Os bytes são transmitidos serialmente, na taxa indicada.

SOH (81 Bytes)

t ••

R-SOH 4

e o

27 Bytes !.

9 Bytes

I.,

45 Bytes

9 Figura 3.6 - Estrutura do quadro STM-1 e do "Overhead" de Seção. SOH O "Overhead" de Seção é dividido em "Overhead" de Seção de Regenerador (R- bytes A 1 e A2 : A:inharnento de quadro; SOH) que ocupa as colunas de 1 a 9 das linhas de 1 a 3 na matriz de bytes. e em - byte C1: Identificador do STM.N: "Overhead" de Seção de Multiplex (M-SOH) 'I que ocupa as mesmas colunas nas linhas de 01 a 012: Canal de comunicação de 5 a 9 do quadro STM.1. dados (DCC), Os bytes de 01 a 03 formam canal de 192 kbit/s para Seção de O R-SOH contém informações que são regeneração e de 04 a 012 formam canal utilizadas entre os regenera dores e a contida de 512 kbit/s para Seção de Multiplex, no M-SOH é utilizada nos pontos de montagem e desmontagem de AUG - bytes E1 e E2: Canal de serviço. ':0 byte (Multiplex origem e destino). l:1 forma um canal de 64 kbit/s para Seção de Regeneração e o byte E2 forma um canal A figura 3.7 ilustra os bytes do SOH e a de 64 kbit/s para Seção de Multiplex; , seguir são descritas as suas finalidades:

- by1e F 1 Canal de 64 kblt/s para usuário da rede:

3.4.2 Ponteiro de AU ("Adminbrative - Pointer"):

Unit

- byte B1: Código de pelo equipamento de monitorar erro na Seção "Bit Interleaved Parity - 8"

Ocupa uma posição fixa no quadro localizada na linha 4. colunas de sendo responsável pela localização by1e HO-VC (Virtual Container de Superior) dentro do quadro SM.

STM-1, 1 a 9, do 10. Ordem

3 bits gerado transmissão para de Regeneração (BIP-8):

- bytes B2 Código de 24 bits (3 bytes) gerado pelo equipamento de transmissão para monitorar erros na Seção de Multiplex "Bit Interleaved Parity - N x 24" (BIP-Nx24):

Em principio. todos os Nós da rede devem estar sincrolllzados pela distribuição de um sinal de relógio muito estável. No caso de ocorrer uma interrupção na distribuição do relógio para um Nó. o relógio local com menor estabilidade do que o principal, e provavel-mente com uma freqüência ligeiramente diferente, deverá supnr esta ausência.

- bytes K 1 e K2: Sinalização para comutação de proteção automática (APS): - bytes Z1 e Z2: Reserva

A 1 I A1 I ,o.. 1 I I

I B1 I

R-SOH

Ponteiro de AU

3 i 01

I Z1 1

I I

011 Z1

I i

Z2 4

I M-SOH

012 1

8 ! 010

02 H2

5 I B2 6

I I

Figura 3.7 - Bytes de "Overhead de Seção - SOH

começam a perder ocorrência de "overflow".

Para compensar as diferenças de freqüência e de fase é que existe o ponteiro.

Informação

por

Cada by1e no espaço reservado á carga útil tem um endereço e o ponteiro contém o endereço em que começa a carga útil (VCn).

Nesta condição, um byte de justificação negativa é utilizado. Um by1e da carga útil é colocado no espaço do ponteiro de AU e o valor do ponteiro (endereço de início da carga útil) é reduzido em um.

Se o relógio que forma freqüência menor que montar o Virtual-Contalner na rede. os buffers de informação entre um

Se por outro lado a freqüência de um relógio de STM-1 é maior que a do outro, em algum momento o buffer de transferência de informações de carga útil estará vazio. Então um byte de justificação positiva

um STM-1 tem a o utilizado para em outro STM-1 transferência de STM-1 e outro 74

••• , •••

precisa ser cOlocaoo na posição de céirga uti!. e para ISto é colocado um byte de Informação inutll e o valor do ponteiro é Incrementado de um.

~:/tes. «ue ccrresponae a urna taxa de N x ~55.520 klJiUs.

As vantagens da utilização de ponteiros são:

"payload" de lI,formação de um STM-N contém N x AUG's. onde cada AUG é :ormado por 1 ,'-<U-4oU 3 AU.3.

- os equipamentos ficam Insensivels a pequenas variações de fase e de frequência:

3.4.5 Overheads"

- a necessidade de "buffers" na rede é minimizada.

••• ••• •••

••••

,..,

•••

da Via (POH):

3.4.3 Carga Útil ("Payload"):

O POH ("Path Overhead") é a Informação adicionada ao Container. ao se cnar um VC. a fim de prover informações sobre a integridade da comunicação entre os pontos unde são montados e desmontados os VC's .

o "Payload" de informação de um STM-1 é por onde trafega a informação ou a "carga util". E composto de 1 AUG, que por sua vez é constituido por 1 AU-4 ou 3 AU-3.

A estrutura dos POH difere para VC's de ordem superior ("High Order' - HO) e de ordem inferior ("Low Order" - LO), e são detalhadas a seguir.

Ocupa as colunas de 10 a 270 na estrutura do quaaro STM-1 (num total de 2349 bytes).

a) POH dos "Virtual Containers" de ordem superior. "'C-3 e VC-4 (HO-POH) .

VC-n associado a cada AU-n não tem uma fase fixa no quadro STM-N. A posição do primeiro byte do VC-n é indicada pelo ponteiro de AU. O ponteiro de AU está fixo em uma posição no quadro STM-N (bytes de "Overhead").

O "Overhead" de Via dos "Virtual Containers" VC-3 e VC-4 são incorporados ao "Payload" de informação entre a origem. onde são montados. e mantidos até o destino. onde são desmontados. O POH do VC.3 localiza-se na 1a. coluna da estrutura de 9 linhas por 85 colunas que o compõe. No VC-4. também ocupa a 1a. coluna da estrutura de 9 linhas por 261 colunas que o compõe.

O AU-4 pode ser usado para transportar. via VC-4. um numero de tributários TU-n. O ponteiro de cada TU-n estará fixo em uma posição no VC-4 e indicará a posição do primeiro by1e do VC-n ("n" .: 1, 2 ou 3).

Os nove bytes que compõem o POH são: J1, 83. C2. G1. F2, H4, Z3. Z4 e Z5 , cujas funções são:

O AU-3 pode ser usado para transportar, via VC-3, um numero de tributários TU-n. O ponteiro de TU-n estará em uma posição fixa no VC-3 e indicará a pO~lção do primeiro by1e do VC-n (ordem inferiOr).

- possibilitar ao receptor sequência transmitida;

a checagem

3.4.4 Estrutura do quadro STM-N

. monitorar erros no trecho entre c"madas de via que estão se comunicando;

Um STM-N é composto pelo entrelaçamento byte a byte de N STM-1.

- Indicar a composição do "Payload" do VC. 3/ VC-4:

O quadro STM-N está estnlturado em 9 linhas por N x 270 colunas. c.orrespondendo aos campos de SOI{ AU.Pointer e "Payload" de informação. Cada ponto desta estrutura é constituido de 1 byte. tGndo-se um total de N x 270 x 9

- Indicar ao terminal local. o "status" e a performance do sinal transmitido quando recebido no terminal distan:e:

•••••

•••• •••

, .., • ..,

- Comulllcação de usuário entre camadas de l/ia;

..J

...d ...) .t:,;;

. "xmaçàc . formação . formação . formação . formação . formação . formação

- indicador de Multiquadro:

b) POH de Ordem Inferior (LO-POH) É a informação adicionada ao C-n para formar os VC-n O LO-POH. em geral, é formado por um único byte e tem as seguintes funções:

de de de de de de de

AUG a partir de 1 AU-4: '£',UGa partir de 3,\U-3: I/C-4 a partir de 3 TUG-3: VC-3 a partir de 7 TUG-2: TUG-3 a partir de TU-3: rUG-3 a P"I'l!r de 7 TUG-2: TUG-2 a partir de 3 TU-12:

A seguir, são detalt-,ados exemplos de Multiplexação de VC-12 (Virtual Container para tributário de 2 Mb/s) em estruturas maiores.

- monitoração do desempenho do VC; - infonmações para manutenção; - indicação do Status dos alarmes.

O VC-12 é formado por 35 bytes, sendo o 10 byte o POH e os 34 restantes o Payload em C-12 (o "payload" de infonmação deste VC).

3,4.6 M6todos de Multiplexação ,; estrutura de multiplexação para formação do quadro STM-1 pode ser observada nas figuras 3.8 e 3.9.

O TU-12 é formado por 36 bytes, sendo o 10. byte o ponteiro de TU-12 e os 35 bytes seguintes para o VC-12. Este TU-12 pode ser representado por uma estrutura de 9 linhas por 4 colunas. onde o 10. byte da 1a. coluna é o ponteiro de TU-12.

.; multiplexação pode ser feita pelo AUG, rUG-3 ou TUG-2. Um STM-1 é fonmado por 2 seções básicas: SOH e AUG. O AUG é formado por 9 linhas de 261 colunas ("Payload") e pelos 9 bytes da Iin'8 4 do SOH (ponteiros de AU).

..J

.5 c

~ ...)

J ...)

~ ..J

:J :)

:..) J

Para compor um TUG-2. são necessários 3 TU-12. entrelaçados byte a byte. O VC-12 tem fase flutuante em relação ao TUG-2, sendo necessário o ponteiro de TU-12 para dar a fase entre os dois.

Para se formar um STM-4. precisamos multiplexar 4 AUG's, sendo que a disposição dos "bytes" na nova estrutura é feita pelo entrelaçamento "byte" a "byte" dos AUG's. Eles possuem uma fase fixa em relação ao STM-4

Para ser formado o TUG-3. são entrelaçados byte a byte, 7 TUG-2 A partir de 3 TUG-3 monta-se um VC-4, dai é montado o AUG €i o STM-1. Um outro caminho é formar um VC-3 a partir de 7 TUG-2 e, a partir de 3 VC-3, formar o AUG e o STM-1.

Para a formação do quadro STM-1 podemos ter várias combinações de VC's. dentre elas citamos:

,,d

••

,::on tê!í

PonteIro

._ ..

___

".:S

C<2

\;C.3 (3 bylesl

de I'.U.4 O :)~

....-L_.

PO H ,je VC-4 ( 9 Bytes )

'/C -4

VC-3

f"OH de V' P'-eenchido com bytes fixos ("stuffing' cytes) - 4:2 bytes

>3'" /.~~->. 85 COLUNAS ( 765 6ylcs. incluindo POH )

i-igul'a 3.8 - E:strutura de Multiplexação (Exemplo de 3 ;( TU-3 em VC-4 formando

um feixe

STM-1)

----,

.. Ponteiro de AU.4

1...........---,

VC-4

( 2.340 Bytes )

/ POH de V~-4/ (9 Bytes) Figura 3.9 - Estrutura de Multiplex8ção ( r:xemplo de 1 x VC-4 formando

um f:;;xe STM-1)

3.4.7 i'JNI ("Nctwork Nade Interface")

Nó da rede. que rn!iza as funções de multiplexação. <;haveamento. acesso e "cross-connection";

,\ NNI é a designação para a interface de Nó da r"de necessária para interligar os elementos da SDH no lransporte de informações.

8<istem vários tl,cos de Nr' s. t3is como '05 Nós a 64 kbitls G Nós de c.'nda lârga,A NNI é o ponto no qual "s f8cilidades de transmissso (meios) são inlerfaceadas com as :scilida,:Jes de rcde (Nós dos equipan~entos de acesso).

Uma rede de transporte tem duas funções 8iel1lentares: . u'ansmissão. para a qual existem os meios (ex: íioras ópticas e rci,jio): 77

J .~

.3.5.2 O:.:svant2gens:

~.5C.:d:-;':~~rísticws da S0H !\s caractGristicas

pnncipis

a) F.~lta da padronização de d:V8fSOS oytes t.iestin'.dcs a sup8rvlsão. (~U8"pode vIr a preJuG.'.;li a compatibilid2de <j2ral:

da SDH são:

- -:-ranpcrl:o fluxos ('J'tais d:os iJnncip::ris '~;8r2rqu:3s (::-slócrofl8s existentes: - PSifn;te. em .: orlas condições. a I'~.;(ada e inserção diret.] de canais tnDutários. tento de fonna rixa' quanto ,~ontrc:dda remotamente: - Utiliza ,écnicDs rel.ativamente sirrf)lcs iJara realização da suas funções permitindo o crescimento para taxas mais ,levadas: A.pr,:scnta

éjl;]nde

íessrv;:;;r.!os para

numero

-1 operação,

digitas

;;) Uso ,'1eficiente da c:',p;:JCIdade de transrr,;ssâo do sistema p::;ea tr:!:;utários da 34 MbiVs. c) A taxa da primeira hierarqUia da SDH (155 \1biVs) para o caso de transmissão '/Ia (:'ldio poderá exigir I:.;ocessos de ,,-,odulação mais comf)lexos e filtragens mais seceras em decorrência da Gõnalização d~ FR "tualmente adotada (especlficú;ner"e. quanto ao eSpaçali1ento antre canas).

m3nutenção

3.G Cúnsidc:raç::)cs ~-.::ita.s (~:Jíacteríc;ticas :cvam a SOH ter um ~rande nurnero de \;"~:'::';gGns (!ilando '~0i11I);3rada com '.,struturas con'fGncionais POH.

,c'ãra

entre o terminal que tr:Jnsm:ta a

illformaç.ão e o terminal que a recebe

mundial.

facilitando

I,s principais aitemativas de sincronização de r~des digitais. que são v!ilizadas de forma isoiJdas ou combinadas entre si são: - sincronização

Otimização da rede, principalmcnte pelas facilidades de inserção e Gxtração de ~inals e de rc .rote<Jmento: capacidade

de g"renCI"Ii,,)nto

Atendimento ;;5 futuros necessidades de O&M (operação e manutenção) sendo <:ompativel ccm a TMN:

Conectividade plesi':'clonas:

hierarquias

- Comp<JtibiLdade com as técnicas A TM;

Facilidade de tecnológica:

j :) j j j r,

.,..:

:5 .j

:J j ..J

:3.5.1 Vantagens:

!mplemen''lção 'Superpc~'•.:5:

~ J

':J

SObí..; :';:inc(üJlismo

tarefas de (:~onlag2m e desmontagem dos tlibuL',nos ~aJam realizadas de modo correto. c':ve haver ..m qUê

sincronismo

Grande rede:

e Çj2rCf1c:a da rede.

Padronização Interligações:

...J

'}través

assimil<Jção

por relógio unico:

::;.;.J

- sincronização (:.) sistemas oscilüdores de a!i.3 precisão: - equa:ização de variações freqüência através de justificação:

isolados

por

J ,'"'

.J de fase elou processos de

processos de interpolação I decimação. '1u~"do os s!:lais S30 originalmente ::n.....ógicos (ou ~~n í,~t'2uma etapa ii1\;::imediaria do pr'xGsso): - escorregamento. com p8rda de informação ou inserção de reduf1li2incia no sinal processado.

:5 .3

:J :5 :J'

:J ~

redes

evolução

::J

A sincronização por r,,":"gio unico é a forma iSEal de acionamento das f'J:lções digitais fJor divisão 110 tempo. São da realização r81ativamente compI2~a. em função da quantidade de fluxos 'igitais concorrentes num mesmo pont,. das '."istâncias.

::J -5

-'" ::J :::..~ ...J

::J..

...J

.5 J

~,:~alç62s

;:;

técnIcas

i;;;

~rê"",smfSsão

rJ ~i"CUltOer'lbarGlh,:"or

começa a agir a ~:<c.lirdo 10. bit 3pÓS o ,:dtimo byte do'M:-,OH" nal a. I"lha do c:uadro STM-N. Os :-,ytes de sincronismo do quadro \bytes A 1) fostão ali colocados e não devem ser enbaralhados. Os equlpamGntos ~3C:, .:30 providos de um ,,'ecanismo de justificação para L.ompensar :. :'quenas diferenças de fase e freqúência I. >1tre o relógiO recuperado do sinal e o relógio ")cal do equipamento. Este mecanismo pode ser descnto como uma rnemória elastica onde os dados são escritos com o meo;,no relógio do VC rGcebido e lidos com o relógio local.

,;f':\'OIVidas.

••••

.\s t6cnlcas de Justificação 530 adotadas ::8:0S ôtuais sistemas POH e consistem da ;;isG:(;ào de redundâncias ao SInal original. -:'Jste; ..)rmente r:;tiradas na roçepção. I;e .arma ,:ontrolada e sem alteração de seu ,~onteúdo de informação. Fadem ser r"alizadas através de técnicas 2strit;]mer.te digitais. permitindo ",ua total ,ntegração em circuitos lógicos. /,s :jcnicas de escorregamento "SLlP" consistem em retirar digitos da Informação ou Inserir redundâncias no sinal processado ':e forma a compensar. na média temporal. dS diferenças de frcqúencia entre este sinal .'; a sua base de tempo no p,-ocass2dor. PrOVOC<l alterações no sinal.

Um ponteiro de AU provê um método de permitir o :jlinhamento flexivel e dinâmico do VC dentro do quadro AU. Um alinhamento dinâmico Significa que o VC pode flutuar dentro do quadro AU. ou seja. pode começar 2m lugares diferentes centro do quadro AU .

.\ 2strutura de multiplexação da SOH prevé 3 ulllização de técnicas de justificação para .]S compensações de f:;se e de freqúência presentes nos diversos Sinais envolvidos. Um ponto Irnportante é que as flutuações de fase tendem a acumular-se ao longo das diversas seções de "élnsmissão tornando essencialmente impo .. Jnte a utilização de t:~cnicas que permitam sua redução .

Em opGração normal. <) ponteiro localiza o come.;o do VC Jentro do quadro AU. Se houver diferenças entra as frequências ,jos quadros do AUG e do VC. então o valor do ponteiro será aumentado ou diminuído conforme o necessario. acumpanhado por lJytes de juslificação positiva ou negativa.

."s astruturas de informação da SOH contem :--rocessos de justificação que permitem o ~':2SS0 a tributa rios que 8presentem .'ónações de f8se e/ou freqüência. sem ;:.2rda ,Je informação (sincronos (' j ,j;es!ocronos). São adicionados ponteiros que permitem identificar a posição relativa dos diversos tributários dentro dos q11adros

O rlesenvolvlmento da hierarquia digital sincrona pOSSibilitara o surgimento de novos equipamentos que pOSSibilitarão o gerenciar.,ento das redes de transporte quanto ao trafego, ao roteamento. a Inserção e retirada de sinais em pontos remotos. as falhas e ao desempenho final

SOH

••••

[sta estrutura permite que sejam utilizados .:quipamentos que fazemail ,serção e/ou r2tir'lda de canais tributários plesiócronos do f:;) 2 SOH

Encolllram.se disponiveis e ",m desenvo"/irnento. os seguintes grupos .Je pquipamentos: _ Equipamentos terminais ópticos: - Rádios digitaiS; - Multiplexadores: _ Equipamentos "Cross-l~onnect" - SOXC e "Add-Drop" - ,,,OM: - Regeneradores.

Para que o sincronismo possa ser recuperado através do quadro transmitido. o Sinal ~TM-N deve ter uma 'luantld ..•da de transições que garanta sua rr.'cuperação na recepção Um padrão de bits adequado. que não "presente ulna sequência longa de "1" ou O" é ootido pelo uso de um circuito ,,:nbara1l1ador.

Os equipamentos MultijJlex T.}rminais de Linha formam a porta pnncipal da rede POH 79

t:onnectlons'

:.3 l/C'S. ~~.::,:;;tandot2xas da S:H t:-/ou lJxas dO POH . além de f8allzar flJnçÕeS de cGntrole e gerenclamento.-:;)O ccnsld"rados eqUlpa,nentos SOXC.

era a SOH. São Dr0Jeta,jos para aceitarem .;;1 fllJmero de Sinais tributárioS e mulliplexá:,)5 a uma taxa apropriada para o sistema de ~riinsporte sincrono (STM-1. STM-4 ou STM16) Os tributários podem ser sinais exi,tsntes de PDH ou sinais de SOH de taxas mais baixas. Os equipamentos Multiplex de Inserção! ~xtração ("Add-Orop Multiplex" - .t,OM) são um tipO particular de Multiplex projetados para operarem de forma especial onde é possivel. dentro destes equipamentos, ;nserir ou extrair canais do sinal "[Jassante". Os AOM's são geralmente disponiveis nas taxa s dos ;nte:iaces STM-1 e STM-4 e podem !f1serl'!extrair uma variedade de ':!lais tributarios (por exemplo, feixes de 2, ::4 ou 140 Mbitls).

:iansnl!ssão

,'\Iém da f' :nção bâsica de "cross .onnectlon". os equipamentos SOXC jevem inclUIr í~ilid2jes de controle mais eficiente da rede com [)osslbllidades de rearranjar rapldalll8nl'é Ire .roteamento automátiCO) da rede em CdSO de falhas. ['-,ta facilidade dumenta a disponlGilidade da r.,de. 3.7.1.1 Funções básicas: a) terminação de feixes digi:é!is tais como, 2 Mbitls, 140 Mbitls da POH e os feixes STM-N da SOH:

Os dispositivos denominados "Cross':onnect" Digital Sincrono são fundamentais :: ~ra a elaboração da rede SDH. Podem f .:nclonar como chaves semi-pGrmanentes [);)ra canais de transmissão e podem comutar a qualquer nivel de 2 ~.J1bitlsaté STM-1 Em gera, estes diSpOSitiVOS tem Ir,terfaces para STM-1 ou STM-4. O "CrossConnect" pode ser reconfigurado rapidamente por software através dos cana's de comunicação de dados eXistentes no q'Jadro STM-N. Esta reconfiguração pode proporcionar linhas privadas digitais temporárias e outros serviços de banda variável.

:/apeamento e dasm::peamento dos lnbulános da PDH em VC"s adequados:

c) Recuperação e montagem dos VC"s dos feixes ,;TM-N d)

Realização de "cross connections" transparentes de VC"s atr;:;vés de controle local ou remoto.

A entrada do SOXC consiste de sinais d:gitais. os quais são transversalmente conectados ("cross connection") em comutadores sem bloquoio ("non-blocking"). Esta conexão pode ser controlada tanto localmente como através de um Nó via um gerenciador de rede.

[':entua!mente é necessário que o sinal em 'Jma rede SOH seja regenerado. para isto oão definidos os regeneradores de sinais os quais t1lmbém tem a capacidade de reportar alarmes e de monitorar o desempenho através dos bytes de "Overhead" de Seção ,ie F :.generação.

O nivel de hierarquia para o qual os sinais são transversalmente conectados pode ser o mesmo, bem como um nível mais baixo do que os sinais são terminados.

Como todos os equipamentos têm a c2pacidade de reportar alarmes, as falhas podem :er i,oladas rapidamente com a identificação da seção individual de transmissão com problema. 1.7.1 ECluipr.;ilentos lJigitais

"~3

A fi'Jura 3.10 mostra de , ',1 SOXC básico. 37.12

° diagrama

de blocos

Tipos de "cross-connections":

O SOXC é capaz de realizar os seguintes tipos de "cross-connections":

"Cross-Connect"

a) Unidirecional: afetua a "cross-connection' em um sentido. Pode ser usada no caso de distribuição de sinais de vídeo:

Os equiparL",ltos digitai~ de ''. ;oss-connect" ;epresentam uma nova fnmilia de produtos J: ','1inados pela ITU-T como SOXC. C _"Iquer equipamento que realize "cross 80

•••••

••• ~ ~

•••• ~ ~

bidireclonal: efetua uma connectíon"em dois sentidos.

"cross-

pode ser util na realização de teleconferências, onde um sinal local deve ser enviado a mais de um destino simultaneamente.

c) "Broadcast": Efetua a "cross-conneetion" de um VC de entrada para mais de um VC de saida.. Este tipo de "cross-conneetion"

~ \w

PDH

apeamento de Tributários

MATRIZ

Desmap. de Tributários

Feixes

PDH

CONEXÃO

~ Feixe

SDH

Desmontag. do feixe STM-N

CRUZADA

Montagem do feixe STM-N

DE VC's

Feixe

SDH

\,. \w

~ ~

•••• ••••

ESTAÇÃO DE TRABALHO

ELEMENTOS DA TMN

lo.

Figura 3.10 - Diagramade Blocos do Multiplex Digital Síncrono "Cross-Conneet"- SDXC 3.7.1.3 Tipos de "Cross Conneet": O padrão internacional SDH já indui sistemas ópticos em 155 Mbitls, 622 Mbitls e

Os dispositivos "Cross-Conneet"digitais são classificados em termos das suas interfaces de linha e de seu nivel de comutação.

•••• •••••

••••

2,5 Gibi/s.

A estrutura síncrona da SDH possibilita a ramificação, o adicionamento e a "crossconexão" das linhas, de forma que a rede pode ser configurada com uma ótima relação custo/eficiência. Um exemplo é a rede de fibras em anel.

Por exemplo, um SDXC 4/4 terá interfaces a STM-1 e comutará no nivel STM-1. Um SDXC 4/1 terá interfaces no nível STM-1 e fará conexões a nível de 2 Mbitls. O SDXC 4/3/1 poderá ser utilizado para substituir os quadros de distribuição digital utilizados em CPA's,

3.7.3 Equipamentos Rádios Digitais

3.7.2 Equipamentos Tenninais Ópticos

Os sistemas de transmissão via rádio digital são aguardados como o grande trunfo nos troncos e redes de acesso em sistemas SDH.

O sistema de transmissão síncrono em equipamentos ópticos representa uma outra família de novos produtos para o transporte da rede, baseado na SDH, padronizada pela

Uma variedade de avanços tecnológicos, incluindo modulação em multinivel, codificação com capacidade de correção de erros e equalizadores adaptativos, tem aumentado o número de aplicações de sistemas rádio.

ITU-T.

O que importa na padronização SDH ê a interface elêtrica, sendo que a codificação do sinal óptico pode atê ser proprietária do fornecedor, 81

Um dos desenvolvimentos já efetuados na prática é a utilização da modulação em 128 QAM cujo desempenho dos parámetros básicos são semelhantes aos vivenciados nos sistemas em 64 QAM. Com o uso deste alto formato de modulação, é possível o transporte dentro de canais espaçados em 28, 30 e 40 MHz, de um sinal de 155 Mbit/s, dependendo do fator de "RolI-Ofr' dos filtros dos equipamentos.

a) Configuração terminal: onde é feita a função de multiplexação de sinais tributários da rede plesiócrona (G.703) em um quadro STM-N. b) Configuração tipo ADM (UAdd/Drop MultiplexU):onde se tem a flexibilidade de inserir/derivar e acessar sinais com o padrão PDH (G.703) mapeados em VC's a partir de um quadro STM-N.

Com a limitação da banda de FR em 20 MHz (como o é em 6,7 GHz, hoje utilizada pelas EEE's), existe a possibilidade de se utilizar equipamentos rádio digital operando na taxa de 51,84 Mbit/s (com modulação 16 QAM), padrão SONET, podendo integrar uma rede síncrona, porém não SDH.

Multiplex tipo ADM pode ser configurado como um SDXC, sub-equipado, pois também realiza funções de "cross-connectionu de VC's. 3.7.5 Topologia de Redes

Em termos globais, em redes tronco, com alta capacidade de roteamento, os sistemas em fibras ópticas geralmente dominam. Entretanto, na dificuldade e inacessibilidade do terreno com grandes contrastes topográficos, o sistema rádio toma-se uma solução altamente competitiva para as redes

A figura 3.11 mostra as configurações de rede utilizadas.

SOH.

Devido a aplicabilidade de sistemas rádio, um cenário combinado rádiolfibra requer que os sistemas rádío SDH sejam totalmente compatíveis com os sistemas em fibras ópticas. 3.7.4 Equipamentos Multiplex A partir das diferentes configurações dos blocos funcionais estabelecidos nas Recomendações da ITU-T - G.781, G.782 e G.783 , aparecem diferentes tipos de configurações de multiplex. Estas confígurações variam de acordo como são feitas as seguintes funções: - Montagem e desmontagem de feixe STMN', - Função que destina um VC de ordem inferior para a capacidade disponível de outro VC de ordem inferior; - Função análoga para VC de ordem superior São os seguintes os tipos de multiplex padronizados: 82

PONTO

C A O E IA

T M X

i. 1

---~ .STM.N. ~. ~

M - N

•I

TMX

STM.N-I

TMX

S T M -N

ÁRVORE

o )

AN E l

• -IA

(OU

S_T_M_-_N_-icd-J

,-O M

I STM---N----91---S-T-M-~

,------SOXC

ISTM.NI TM~ I

Figura 3.11 - Configurações de Rede SDH Um ADM pode ser usado para criar estruturas de barramento, árvore e anel.

- Rede de telecomunicações cara e inflexivel; - Gerenciamento de rede e capacidade de manutenção extremamente limitado; - Não padronização; - Baixo grau de utilização.

As redes em anel são mais convenientes quando é necessária uma alta disponibilidade. No caso de uma falha, o trafego pode automaticamente ser reroteado em outra direção através do anel.

b) Necessidade de um padrão internacional;

As estruturas em formato de estrela oferecem maior flexibilidade no caso em que a capacidade de um nó pode ser aumentada sem afetar equipamentos em outros nós.

c) Necessidade de mais confiabilidade; d) Racionalizar o gerenciamento de rede;

Na interligação entre redes onde é necessária alta capacidade e flexibilidade, um SDXC seria escolhido para um nó em preferência a uma combinação de unidades de linha.

e) Facilidade de gerenciamento de trafeg9 com roteamentos de circuitos e derivações e inserções de canais;

3.8 Migração do PDH para SDH

g) Aumentar a capacidade de transporte da rede;

f) Controlar e supervisionar a rede com mais eficiência;

3.8.1 Motivação para a Migração h) Reduzir preços e investimentos: Muitas têm sido as motivações para a migração da rede PDH para a rede SDH. Dentre elas podemos destacar: a) Limitações das redes atuais:

- Custo de operação e manutenção serão às facilidades reduzidos devido adicionadas; 83

- Especificações dos equipamentos SDH e dos aspectos de gerenciamento;

- Padronizações mais extensivas dado a melhor compatibilidade entre diferentes equipamentos;

- Definição das tecnologias e canalização a serem adotadas quando da utilização de sistemas rádio e sistemas ópticos para a sub-hieraquia de 51,84 Mbitls e para as demais hierarquias padronizadas (STM-1, STM-4e STM-16);

- Estrutura de quadro ("frame")flexível. 3.8.2 Estratégias da Migração

o sistema de transmissão síncrono pode ser introduzido numa rede de telecomunicações de forma natural, a partir de duas estratégias básicas: a)

- Acompanhamento das atividades de padronização e das experiências de implantação da SDH a nivel nacional e intemacional;

Rede superposta: pequenas redes integralmente SDH podem ser criadas independentemente da rede PDH e no mesmo ambiente geográfico, com equipamentos de linha, multiplexadorese "Cross-Connect".

- Capacitação dos recursos humanos para o planejamento, implantação, gerenciamento e operação da SDH. Para as Empresas de Energia Elétrica, analisando as necessidades atuais de quantidade de canais, a taxa de 155 Mbitls (correspondendo a até 1920 canais digitais de 64 kbitls) é excessiva. Porém, quando consideramos os novos serviços emergentes, principalmente quanto a transmissão de dados (redes corporativas e sistemas de geoprocessamento) as redes sincronas SDH tomam-se atraentes.

b) Implantação inicial dos sistemas de linha SDH: nestas redes, os sistemas de linha SDH ponto-a-ponto substituirão os equipamentos de linha PDH correspondentes. Para as Empresas de Energia Elétrica, existe a opção de implantação de uma nova rede SDH via fibras ópticas, sem restrições técnicas. Já com relação a migração do sistema rádio, considerando a restrição legal de utilização da faixa de freqüência e a limitação da largura de faixa do canal (20 MHz), não é possivel trafegar via rádio digital em 155 Mbitls. Portanto, não há de se falar em migração do sistema rádio diretamente para SDH, a menos que se trabalhe em outras bandas de freqüência (depende de acertos com o Ministério das Comunicações)ou que sejam desenvolvidos equipamentos rádio digitais com técnicas de modulação mais sofisticadas.

As facilidades de gerenciamento da rede permitidas pela SDH devem ser consideradas também como fator de peso na avaliação de novos sistemas. 3.8.3 Convivênci'! - POH/SDH A transição da hierarquia plesiócrona para a hierarquia síncrona será gradual com a instalação de novos equipamentos em ambiente de rede plesiócrona. A medida que os volumes de contratações de equipamentos SDH aumentar, haverá uma redução de contratações de equipamentos PDH de alta capacidade, tendendo, a longo prazo, a desaparecer.

Para a definição de uma estratégia de introdução da Hierarquia Digital Síncrona e sua implementação, toma-se necessário o desenvolvimento de algumas atividades: - Realização de uma instalação experimental com critérios bem definidos;

Por conseguinte, o planejamento de empresas deve ser orientado para a introdução de equipamentos que viabilizem uma SDH plena, com as interfaces a 2 Mbitls, 51,84 Mbitls, 155 Mbitls, 622 Mbitls e 2,5 Gibi/s.

- Estudo/analise da topologia de rede mais favorável a SDH e das opções de mapeamento para prestação de diversos serviços pela rede; 84

A possibilidade dos equipamentos AOM e SOXC operarem com portas da hierarquia plesiócrona (2 Mbitls, 34 Mbitls e 140 Mbitls) e portas da hierarquia síncrona, pode servir como uma espécie de ponte entre a hierarquia síncronae a plesiócrona,

que os elementos da rede SOH serão gerenciados por uma parte dedicada da TMN. Os "overheads" associados aos niveis de multiplexação especificos das entidades individuais da SOH servem para garantir monitoração de qualidade e supervisão fima-fim, bem como para oferecer canais de comunicaçãoe outras facilidades tais como supervisão, operação e manutenção dentro da rede SOH.

Para as Empresas de Energia Elétrica, as redes POH implantadas ou em implantação sempre poderão ser aproveitadas em remanejamentos para atendimento às chamadas pontas do sistema, ao serem substituidas por novos troncos SOH,

Uma característica particular da SOH é oferecer condições para se estabeleCeruma' rede de gerência TMN através do uso dos' Canais de Controle Embutido - ECC, existentesno quadro SOH.

3.8.4 Gerenciamento da Rede SDH A digitalização das redes e a crescente integração e diversificação dos serviços oferecidos, implicam em uma maior complexidade da rede e no aumento de capacidade dos equipamentos, originando requisitos novos e mais complexos de gerenciamento.

Na camada fisica (feixe STM-N), o ECC usa os canais de comunicação de dados, formados pelos bytes 01 a 03 (acessíveis ,i nas estações repetidoras) e 04 a 012" (acessiveis nas estações multiplex) dos SOH. Podemos dizer que os ECC são um canal lógico dentro do ambiente SDH para interfaces Q do TMN.

Além disso, a complexidade dos novos equipamentos de transmissão, a estrutura eletrônica do quadro de mensagem e a "cross-conexão" fazem os novos sistemas de transmissão se assemelharem mais com os sistemas de comutação do que com os sistemas de transmissãoconvencionais.

A função de um sistema de gerência de rede é controlar uma rede de transmissão a partir de um centro de supervisão. O grau de centralizaçãoconveniente será determinado pela dimensão,complexidade e topologia da rede. ':

Esta complexidade combinada com a automação da rede aumentará a importância da gerência dos equipamentos e mais especificamenteda gerência da rede.

A dimensão da rede determinará a convivên-cia de uma estrutura hierárquica com responsabilídade e atribuições distribuídasque permitirá um controle efetivo e imediatono caso de falhas e correções.

A tecnologia TMN (''Telecommunication Manangement Network") visa fornecer as funções de gerência para as redes de telecomunicações, bem como a comunicação necessária entre ela e a rede de telecomunicações.

A padronizaçãodas funções de supervisão nos equipamentosSOH, evitará a existência de protocolos proprietários e facilitará a ampliação dos sistemas com equipamentos de fabricantes diferentes daquele implantadona primeira fase.

A TMN ê uma rede conceitualmente separada, que se comunica com a rede de telecomunicações em vários pontos diferentes, para receber informações e controlar suas operações. A TMN pode utilizar partes da rede de telecomunicações para realizar suas própriasfunções.

3.9 Conclusão ii A introdução da hierarquia SOH representa uma ótima ocasião para a renovação da rede de transmissão. O surgimento desta nova hierarquia digital com as facilidades a ela inerentes deverá trazer uma nova

No caso especifico da SOH, todos os conceitos de TMN serão implementados visando o pleno gerenciamento da rede sincrona. Podemos, com isso, considerar 8S

...J

) estratégia para o planejamento futuro das redes de telecomunicações,que terão maior capacidade e flexibilidade para o oferecimento de novos serviços.

[10] "Introdução da SDH na rede Sueca". I Seminário de digitalização e evolução tecnológica da RNT. Brasília, Telebrás, 24351, jul. 1991.

Os equipamentos SDH apresentam um número de particularidades de aspecto atraentes. Sua principal qualidade está em sua completa compatibilidade com a rede plesiócrona atual e, além disso, com a padronização mundial irá convergir as hierarquias Européia, Japonesa e Norte Americana. A SDH é também abertura, sem restrições, para altas taxas de bits.

[11] CARNEIRO, RUFINO D.S. "Estratégias de evolução de rede plesiócrona para rede síncrona (PDH to SDH migration strategy)" .Revista Telebrás no. 16(55) de setembro de 1.992.

J ...•.-.. J

[12] BOSSI, L.A. et aUL"A Hierarquia Digital Sincrona: Análise conceitual, perspectivas e aplicações". Monografia de conclusão do curso de especialização em Telecomunicações- PUC-MG- 1992.

3.10 Bibliografia

[13] "Introdução ao SDH - Medições em SDH". Mareio Luiz e Mareei Rabinovich Anritsu I Wiltron - abril I 1993.

[ 1] FONSECA, D. & SCHMIDT, C. P. "Introdução a SDH 'Synchronous Digital Hierarchy' " Centro de Pesquisa e Desenvolvimento da TELEBRÁS,out. 1991.•

[14] "Métodos e Requerimentos de Teste Para a Nova Tecnologia de Transmissão SDH" - Edísa I Hewlett Packard - Out. I 1.993.

[ 2] "Características gerais de equipamentos multiplexadores da Hierarquia Digital Síncrona". Centro de Pesquisa e Desenvolvimento da TELEBRÁS,jun. 1991 [ 3] "SDXC - equipamento "Cross-Connect" para a SDH". Centro de Pesquisa e Desenvolvimento da TELEBRÁS,jun. 1991 [ 4] MALAVAZI, José Luiz. "Aspectos gerais da rede sincrona". Revista Telebrás, 15(52):29-34, ago. 1991. [ 5] CASTRO, Alexandre et aliL "Introdução da hierarquia digital sincrona na rede nacional de telecomunicações". Brasília, Telebrás, ago. 1991. [ 6] BREUER, Hans-Jurgen & HELLSTROM, Bengt. "Synchronous transmission networks". ErícssonReview, vol. 2, 1990. [ 7] DESECURES, M. et alii. ''The synchronous digital hierarchy • concept and introduction in lhe network". Communication & Transmission. (3):43-59.

.-.;:.,

-5 J

[8] HOLLANDER, .J. den. "SDH fundamentais". Trends in telecomunications. Hilversun, AT&T NSI, 7(2):73-83,jun. 1991.+ [ 9] ROWLANDS, Rob. "Introduction to SDH". Hewtett & Packard USA. Palestra apresentada na Telexpo, maL 1992. 86

••••

ANEXO 4 - NORMAS E RECOMEN. DAÇÕES APLICÁVEIS 4.1

Série G • Recomendações sobre hierarquia digital sincrona _SOH

4.1.1 Taxas de bit, multiplexação e mapeamento G.702 G.707 G.708 G.709

estrutura detalhes

4.1.5 Objetivos de qualidade disponibilidade de redes digitais G.825

de de

G782 G.783 G.784

4.2.1 Taxas de bit multiplexação G.702 G.704

Strueture of recommendations on multiplexing digital hierarchy bit rates Types and general characteristics of SDH multiplexing equipment Characteristics of SDH multiplexing equipment funtional blocks Synchronous digital hierarchy management

G.706

G.709

G. 7] 2

G.703

Physical / electrical characteristics of hierarchical digital interfaces Transmission performance characteristics of pulse code modulation

4.1.4 Equipamentos

G.757

G. 758

estrutura

Digital hierarchy bit rates Synchronous frame structures used at primary and secondary hierarchical leveIs Frame alignrnent and cyclic redundancy check (CRC) procedures relating to basic frame structures defined in Recommendation G.704 Synchronous multiplexing structure

Physical / eleetrical characteristics of hierarchical digital interfaces G.712 Transmission performance characteristics of pulse code modulation G.8] I Timing requirements at the outputs of primary reference clocks suilable for plesichronous operation of intemational digitallinks G.812 Timing requirements at the output of slave clocks suitable for plesichronous operation of intemational digitallinks G.92] Digital sections based on the 2048 kbitls G.957 Optical interfaces for equipments and systems relating to lhe synchronous digital hierarchy G.958 Digital line systems based on the synchronous digital hierarchy for use on optical fibers cables

A Recomendação G.712 (09/92 - Rev.l) substitui as Recomendações G.7]2, G.713, G. 7]4 e G.715 do livro azul.

G. 73 6

4.2.2 Interfaces ópticas e elétricas, secção digital e sincronismo

4.1.3 Interfaces ópticas e elétricas G. 703

The control of jitter and wander within digital network which are based on lhe synchronous digital hierarchy (SD H)

4.2 Série G - Recomendações sobre hierarquia digital plesiócrona - POH

Digital hierarchy bit rates Synchronous digital hierarchy bit rates Network node interface for the synchronous digital hierarchy Synchronous multiplexing structure

4.1.2 Caracteristicas gerais e funções G781

Characteristics of a synchronous digital multiplex equipament operationg at 2048 kbitls Optical interfaces for equipments and systems relating to the synchonous digital hierarchy Digital line systems based on synchronous digital hierarchy for use on optical fiber cables 87

A Recolllendação G.712 (09/92 - Revi) substitui as Recomendações G. 712, G. 713, G.714 e G.715 do livro azul.

G.822

Controlled slip rate objectives on an international digital connection G.823 The control of a jitter and wander within digital networks which are based on the 2048 kbit/s hierarchy G.825 The comrol of jitter and wander within digital networks which are based on the synchronous digital hierarchy (SDH) G.826 Error performance parameters and the objetictives for imernational, constant bit rates digital paths at or above the primary rate

4.2.3 Equipamentos G. 732

Charaeteristics of primary PCM multiplex equipment operatiing at 2048 kbitls G.735 Characteristics of pnmary PCM multiplex equipment operating at 2048 kbitls and offering synchronous digital access at 384 kbitls andlor 64 kbitls G.736 Characteristics of a synchronous digital multiplex equipment operating at 2048 kbitls G. 737 Characteristics of an external access equipmem operating at 2048 kbitls offering synchronous digital access at 384 kbitls andlor 64 kbitls G.738 Characteristics of a pnmary PCM multiplex equipment operating at 2048 kbitls and offering synchronous digital access at 320 kbitls andlor 64 kbitls G.739 Characteristics of a pnmary PCM multiplex equipment operating at 2048 kbitls and offering synchronous digital access at 320 kbitls andlor 64 kbitls G.742 Second order digital multiplex equipment operating at 8448 kbitls and using positive justification G.744 Second order digital multiplex equipment operating at 8448 kbitls G. 75 I Digital multiplex equipments operating at third order bit rate of 34368 kbitls and fourth order bit rate of 139.264 kbitls and using positive justification G. 95 5 Digital line systems based on the 1554 kbitls and the 2048 kbit/s hierarchy on optical fiber cables 4.2.4 Objetivos de qualidade disponibilidade de redes digitais

4.3 Série V - Comunicação de dados sobre redes telefônicas 4.3.1 Interfaces e modems em banda de áudio V lI

Electrical characteristics for balanced double-currem interchange circuits for general use with integrated circuit equipment in the field of data communication Y.22bis 2400 bitls duplex modem using the frequency division technique standardized for use on the general switched telephone network and on point-to-point 2-wire leased telephone-type circuits V.24 List of definitions for itercharge circuits between data terminal equipment (OTE) and data circuitterminating equipment (DCE) V.28 Electrical characteristics for unbalanced double-current intercharge circuits VJ2 A farnily of 2-wire, duplex modems operating at data signalling rates of up to 9600 bit/s for use on the general switched telephoIie network and on leased telephone-type circuits VJ3 14.000 bit/s modem standardized for use on poim-to-point 4-wire leased telephone-type circuits

4.3.2 Modems de banda larga G.821

Error performance of an international digital connection forming part of an integrated services digital network

V.35 88

Data transrnission at 48 kbit/s using 60-108 KHz group band circuits

.•..

-CC

e c

V,36

4..:

e;,

v'37

(.;

e ti

e c c 'c",

"'"' t. "c" ""C

As interfaces V, II são utilizadas nos canais auxiliares de dados dos equipamentos de transmissão digital, 4.3.3Controle de erros V.42

Error-correcting procedures for DCEs using assynchronous-tosynchronous conversion,

4.3.4 Qualidade de manutenção V,50 V, 53

X,20 Interface between data terminal equipment (DTE) and data circuitterminating equipment (DCE) for startstop transmission services on pulic data networks X20bis Use on public data networks of data terminal equipment (DTE) which is designed for interfac,ing to asynchronous duplex; V-Series modems X 21 Interface between data' terminal equipment and data circuit-terminating equipment for synchronous operation public data networks . X.2lbis Use on public data networks of data terminal equipment (DTE) which is designed for interfacing to synchronous duplex li V-Series I modems . X.22 Multiplex DTEIDCE interface for user classes 3-6 X.24 List of definitions for interchange circuits between data terminal equipment (DTE) and data circuit~ terminating equipment (DCE) on public data networks X.25 Interface between data terminal equipment (DTE) and data: circuitterminating equipment (DCE) for terminais operating in the packet mode and conneeted to public data networks by dedicated circuit X.28 DTEiDCE interface for start-stop mod~ data terminal equipment accessing the packet assembly/disassembly facility (PAD) in a public data networks in the same country X 29 Procedures for the exchange of control . information and user data between a packet assembly\disassembly (pAD) facility and a packet mode DTE or another PAD X.30 Support of X.2I, X21bis ans X.20bis' based data terminal equipment (DTEs) by an integrated service digital network (ISDN) X.31 Support of packet mode i,terminal equipment by an ISDN i X.32 Interface between DTE and DCE for terminais operating in the packet mode

Muitos equipamentos de transmissão apresentam interfaces a 64 kbit/s com padrão fisico e elétrico compatível com as Rec, V, 11, V.35 ou V,36, opcionalmente à Rec, 0,703,

t.:

Modems for synchronous data transmission using 60-108 KHz group band circuits Synchronous data tranrnission at a data signalling rate higher than 72 kbit/s using 60-108 KHz group band circuits

transmissão

Standard limits for transnusslOn quality of data transmission Limits for the maintenance of telephone-type circuits used for data transmission

4.3.5 Interfuncionabilidade redes

com

outras

(..;

V 100

V, 110

c'"c e t:e

"tC

(.; C

V,120

V,230

Interconneetion between public data networks (PDNs) and the public switched telephone rietworks (PSTN) Support of data terminal equipments (DTEs) with V-series type interfaces by an integrated services digital network (ISDN) Support by an ISDN of data terminal equipment with V-series type interfaces with provision for statistical multiplexing General data communications interface layer I specification

4.4 Série X - Redes de dados 4.4.1 Interfaces 89

and accessing a packet switched public data network through a public switched telephone network or an integrated services digital network or a circuit switched public data network X.35 Interface between a PSPDN and a private PSDN wich is based on X.25 procedures and enhancements to define a gateway function that is provided in thePSPDN 4.4.2 Transmissão, comutação

sinalização

X. 13 I

X. 135

X. 136

e X. 137

X.50

X.52

X.53

X. 54

X. 57

X.58

X.60 X.61 X. 80

Fundamental parameters of a multiplexing scheme for the intemational interface between synchronous data networks Method of encoding anisochronous sOlUlals into a synchronous user bearer Numbering of channels on intemational multiplex links at 64 kbit/s Allocation of channels on intemational multiplex links at 64 kbit/s Method of transmitting a single lower speed data channel on a 64 kbit/s data stream Fundamental parameters of a multiplexing scheme for the intemational interface between synchronous non-switched data networks using no envelope strueture Common channel signalling for circuit switched data applications Signalling System No. 7 - Data user part Interworking of interexchange signalling systems for circuit switched data services

X.138

X. 140

X. 141

4.4.4 Manutenção

X.150

X.96

Principies of maintenance testing for public data networks using data terminal equipment (DTE) and data circuit-terminating equipment (DCE) test loops

4.5 Série Q - Comutação sinalização

telefônica

4.5.1 Intemational semi-automatic automatic working

Basic recommendations Q.9

4.4.3 Aspectos de rede

X.92

Cali blocking in public data networks when providing intemational sysnchronous circuit-switched data sefVIces Speed of sefVIce (delay and throughput) performance values for public data networks when providing intemational paccket -switched sefVIces Accuracy and dependability performance values for public data networks when providing intenational packet-switched services Availabality performance values for public data networks when providing intenational packet-switched services Measurement of performance values for public data networks when providing intenational packetswitched services General quality of service parameters for communication via public data networks General principals for the detection and correction of erros in public data networks

Hypothetical reference connections for public sysnchronous data networks Call progress signals in public data networks

Vocabulary of signalling terms

switching

and

Tones for use l1Inationa/ signa//ing systems Q.35

Technical characteristics of tones for the telephone services

QJI,

Customer tones

Signal/ing equipmem Q.50

for

recogrunon

circuit

of foreign

TrallSmlSSlOnc/alises/o, slgnalfing Q. Ii O

mu/tiplication

Q.II2

Signalling between circuit multiplication equipments( Cl\1E) and intemational switching centres(lSC)

Q.I13 Q 114

4.5.2 Functions and information f10ws for services in the ISDN

Methodology

4.5.4 Specifications N°.4 and 5

Q.65

Specijieations o/ Signal/ing Systems N~"

Stage 2 of the method for the characterization of services supported by an ISDN

Q.120 Q.121 Q.I22 QI23 Q.133

Basle serVlces Q.68 Q.71

Q.72

Q.8\ Q.82 Q.83 Q.84

Overview of methodology for developing management services ISDN 64 bit/s circuit mode switched bearer services Stage 2 description for packet mode

Q134 Q 135

Supplememary services Q.80

•••

Q.85 Q.86 Q.87

Q.136 Q.137 Q.138

Introduction for stage 2 serY1ce descriptions for supplernentary services Stage 2 description for number identification supplementary services Stage 2 description for call offering supplementary services Stage 2 description for call cornpletion supplernentary services Stage 2 description for rnultiparty supplementary services Stage 2 description for community of interest supplementary services Stage 2 description for charging supplementary services Stage 2 description for additional information transfer supplernentary serY1ces

Q.139

systems

of Signalling Systems

N°.5

Q.140 Q.141 Q.142 QI43 Q.\5\ Q 152

Q.153 Q.154 Q.162

4.5.3 Clauses applicable to ITU-T standard systems

Q.163 91

••••

of signalling

Definition and function of signals. Signal code. Signal sender and signal receiver. Signal receiver. Nurnbering for access to autornatic measuring and testing devices Routine testing of equiprnent(local maintenance) Principies of rapid transmission testing equiprnent Loop transmission rneasurements Automatic testing equiprnent Instruments for. checking equiprnent and rneasuring signals Manual testing

4.5.5 Specifications

General aspects of the utilization of standardized ITU- T signalling systerns on PCM links Signal leveis and signal receiver sensitivity Connection of signal receiver in the circuit Typical transmission requirernents for signal senders and receiver

Definition and function of signals Line signalling-Signal code for line signalling Double selZlng with both-way operating Line signal sender Signal code for register signalling End-of-pulsing conditions- Register arrangements conceming ST (end-ofpulsing)signal Multifrequency signal sender Multifrequency signal receiver Routine testing of equipment (local maintenance) Manual testing

Q 164

Testing equipment equipment and signal

for

checking

Q.330 Q.331

Interworking of signa/ling systems N~.j and W5 Q.180Interworking and N".5

Automatic transmission and signalling lesting Test equipment for checking equiprnent and signals

Imerworking of Sigilalling System RI with other standardized systems

of signalling systems N".4

Q.332

Interworking

4.5.6 Specifications Signalling System R1

Definition and fimction of slgnals

4.5.7 Specifications of Signalling System R2

Q.310

Definitions andfunctions of sigilals

Definition and function of signals

Line signa/ling

Q.400

Q.311 Q.312

Line sigiwlling. analogite verslOn

Q313 Q.314 Q.315 Q.316 Q.317 Q.318 Q.319

2600Hz line signalling 2600Hz line signal sender (transrnitter) 2600Hz line signal recelVlng equipment PCM line signalling PCM line signal sender (transmitter) PCM line signal receiver Further specification clauses relative to line signalling Double seizing with both-way operation Speed of switching in intemational exchanges

Q411 Q412 Q.414 Q415 Q.416

Q.421 QA22 Q424 Q430

Q.322 Q.323 Q.324 Q.325 Q.326

Signal co de for register signalling End-of-pulsing conditions - Register arrangernents concerning SI signal Multifrequency signal sender Multifrequency signal receiving equiprnent. Analysis of address information for routing Release of registers Switching to the speech position

Q.329

Digitalline signalling code Clauses for exchange line signalling equiprnent Protection against lhe effects of faulty transrnission Conversion between analogue and digital versions of systems R2 line signalling

Illlerregister signa/ling Q.440 Q441 Q.442

Q.450 Q451 QA52

Testing arrangements Q.327 Q.328

Line signalling code Clauses for exchange line signalling equipment SignaI sender Signal receiver Interruplion control

Line signalling. digital verslOn

Forward line signals

General arrangernents Routine testing of equiprnent(local maintenance) Manual testing

Q454

General Signalling code Pulse transrnission of backward signals A-3,A-4,A-6 or A15.Multifrequency signalling equiprnent General Definitions Requirements relating to transrnission conditions The sending part of the multifrequency signalling equipment

Q455

Q.457 Q458

The receiving part of multifrequency equipment. Range speed and reliability of interregister signalling Range of interregister signalling Reliability of interregister signalling

4.5.9 Interworl<ing of signalling systems General cO/lsideratio/ls Q.601

4.5.8 Digital exchanges

Q 601

!ntrodllclions and field of applicalion Q.500

Digital local, combined, transit and intemational exchanges, introduction and field of application

Exchange connectio/ls Q.511 Q512 Q.513 Q.521 Q.522

interfaces,

functio/ls

Q.602 Q.603 Q.604

and

Q.605 Q.606 Q.607

Exchange interfaces, towards other exchanges Exchange interfaces for subscriber access Exchange interface for operations. administration and maintenance Digital exchange functions Digital exchange connections, signalling and ancillary funetion

Q.608

Logic procedllres Q.611 Q.612

Design objectives and measurement

Q.613

Q.541

Digital exchange design objectives _ General Q.542 Digital exchange design objectives _ Operations and maintenance Q.543 Digital exchange performance design objectives Q544 Digital exchange measurements

Q.614 Q615 Q.616 Q.621

Transmission characteristics Q.551 Q.552

'C"'

Q.553

Q.554

""', ~

Q.622 Transmission characteristics of digital exchanges Transmission characteristics at 2-wire analogue interfaces of digital exchange Transmission characteristics at 4-wire analogue interfaces of a digital exchange Transmission characteristics at digital interfaces of a digital exchange

Q.623 Q.624 Q.625 Q.626 Q.634

lnterworking of signalling systems General A Interworking of signalling systems - List and meanings of FITEs, BlTEs and SPlTEs - Representation of information contents of signals of the signalling systems II Interworking of signalling systems Introduction Events Interworking of signalling systems Information analysis tables Drawing conventions Logic procedures II Interworking requirements for new signalling systems li Miscellaneous interworking aspects

Logic procedures for mconung signalling system N". 4 Logic procedures for incOliiing signalling system N". 5 . . Logic procedures for mconung signalling system N". 6 Logic procedures for mcolllU1g signalling system N". 7 (TUP) Logic procedures for mconung signalling system R 1 II Logic procedures for incoriUng !~ signalling system R2. il Logic procedures for outgoing signalling system N". 4 Logic procedures for outgoing signalling system N". 5 Logic procedures for outgoing signalling system N". 6 Logic procedures for outgo.ing signalling system N". 7 (TUP) ,: Logic procedures for outgoing signalling system R I Logic procedures for outgoing signalling system R2 Logic procedures for interworking signalling system N". 4 to R2 ,

------------------------~,-----------------.~

Q.643

Q.644 Q.64 5 Q.646

Q.662

Q.664

Q665 Q.666 Q.66 7

Q.671 Q.673 Q.674 Q675

Q.681 Q.682 Q.684 Q.685 Q.686

Q.690

Logic procedures for interworking "ignalling systern NO. 5 lO N". 7 (TUP) Logic procedures for interworking signalling systern N". 5 lo R I Logic procedures for interworking signalling SYSlernN". 5 to R2 Interworking of signalling systerns Logic procedures for interworking of Signalling Systern N". 5 to Signalling Systern N". 7 (ISUP) Logic procedures for interworking signalling systern N". 7 (TUP) to N". 5 Logic procedures for interworking signaJIing systern N". 7 (TUP) to N". 7 (TUP) Logic procedures for interworking signaJling systern N". 7 (TUP) to RI Logic procedures for interworking signaJIing systern N". 7 (TUP) to R2 Interworking of signalling systerns Logic procedures for interworking of Signalling Systern N°. 7 (TUP) to Signalling Systern NU.7 (ISUP) Logic procedures for interworking signalling systern RI to N". 5 Logic procedures for interworking signalling systern R I to N". 7 (TUP) Logic procedures for interworking signaJling systern R I to R2 Interworking of signalling systerns Logic procedures for interworking of Signalling Systern R I to SignaJIing Systern N". 7 (ISUP) Logic procedures for interworking signalIing systern R2 to N°. 4 Logic procedures for interworking signaJling systern R2 to N". 5 Logic procedures for interworking signaJling systern R2 to N". 7 (TUP) Logic procedures for interworking signalling systern R2 to RI Interworking of signalling systerns _ Logic procedures for interworking of SignaJIing Systern R2 to SignaJIing System N". 7 (ISUP) Interworking of signalIing systerns _ Logic procedures for interworking of signalIing systern NU.7 (ISUP) to N". 5

Q.692

Interworking of signalling systerns _ Logic procedures for interworking of signalling systern N". 7 (ISUP) to N". 7 (TUP) Interworking of signalling systerns _ Logic procedures for interworking of signalling systern NO.7 (ISUP) to RI Interworking of signalling systerns _ Logic procedures for interworking of signalling systern N°. 7 (ISUP) to R2

Q.694

Q.695

...•~

.--'

-J

.).

.-,

Interworking between Digital Subscriber Signalling Syslem N~ I and Signalling System N~ 7 Q.699

Interworking between the Digital Subscriber SignaJIing Systern layer 3 protocoi and the Signalling Systern N".7 ISDN User Part

4.5.10 Specifications of Signalling System N°.7

General Q.700

Introduction Systern N".7

ITU- T

Signalling

Message transfer parI Q701

Q702 Q.703 Q.704 Q705 Q.706 Q.707 Q.709

Functional description of the rnessage transfer part (MTP) of Signalling Systern N".7 Signalling data link Signalling Systern N".7- Signalling link Signalling Systern N".7- SignaJling network functions and rnessages Signalling Systern N".7- Signalling network strueture Signalling Systern N".7- Message transfer part signalIing performance Testing and rnaintenance Signalling Systern N°.7- Hypothetical signalling reference connection

Simplified message transfer part Q.710

Simplified MTP version systerns

for small

• 94

S'gI/I/lfmg

Q711

Q712 Q713 Q.714 Q.716

(,OIl11ecllOlIcUlIlrof parr (S(

'CP)

Q 737

Signalling System N".7- Functional description of the signalling connection control pan Definition and function of SCCP messages Signalling System N".7SCCP formats and codes Signalling System N".7- Signalling connectlOn control part procedures Signa11ing System N".7- Signalling connectlon control part (SCCP) performances

Dala IIser pari Q741

Q.722 Q723 Q.724 Q725

•••• ••• •••

Q.7500 verview of Signalling System N07 management Q.752 Monitoring and measurements for Signalling System NO 7 networks

Q.731

Q. 73 2

Q.733

••••

description

Q.734

•••• Q 735

Signalling System NO 7 Telephone User Pan (TUP) General function of telephone messages and signals Formats and codes Signal!ing procedures Signalling System N".7- Signalling performance in the telephone application

''-

Signalling System NO 7 management functions MRVT, SRVT and CVT and definition ofthe OMASE-user

Q.754

Signalling System NO 7 management application service element (ASE) definitions

Q.755

Signa1ling system tests

7 protocol

Integrated services digital lIetwork IIser part (lSUP) Q.761

Signalling System N°.7ISDN supplementary services Stage 3 description for number identification supplementary sefVIces using signalling system NO 7 Stage 3 description for call offering supplementary services using Signa11ingSystem NO 7 Stage 3 description for cal! completion supplementary services using Signalling System NO.7 Stage 3 description for multiparty supplementary services using Signalling System NO 7 Stage 3 description for communitv of interest supplementary services u~ing SS N07

Q.762

Q.763

Functional description

of the ISDN

user pan of Signa11ing System NO 7 General function of messages and signals of the ISDN User Pan of Signalling System NO 7 Formats and codes ofthe ISDN user pan of Signalling System NO 7

Q.764 Q.766

Signa11ingsystem NO 7 - ISDN user pan signalling procedures Performance objectives in the integrated services digital network application

Transaction capabilities application part

••• ••••

Q.753 the

ISDN supplementary services Q.730

•••

Functional

Signalling System No.7 - Data user part

Signafling syslem NU. 7 managemellt

Telephone user pari (TUP) Q721

Stage J description for additional information transfer supplementary services using SS NO 7

Q771

Signalling System NO 7 - Functional description of transaction capabilities

Q.772

Signalling System NO 7 Transaction capabilities information element definitions

Q 773

Q.774 Q.775

Q 9:0

System '<o 7 ~Ignalling 1ransaction capabilities formats and encoding Signalling System NO 7 Transaction capabilities procedures

Q.78I Q.782 Q783 Q784 Q784 Q785

Signalling System NO 7 - Guidelines for using transaction capabilities

Signalling System NO 7 test specification general description Signalling System NO 7 - MTP levei 2 test specification Signalling System NO 7 - MTP levei 3 test specification TUP test specification ISUP basic call test specification ATTCN version of Recommendation Q.784 ISUP protocol test specification for supplementary services

Sigl1allil1g connectlOn contrai part Q.786 Q.787 Q.811 Q812 Q.821

Q.939

Signalling conneetion control part test specifications Transaction capabilities (TC) test specification Lower layer protocol profiles for the Q3 interface Upper layer protocol profiles for the Q3 interface Stage 2 and stage 3 description for the Q3 interface - Alarm surveillance

4.5.11 Digital Subscriber System NO. 1

Q940

Q.941

NO I (DSS I) Signalling specification for mode basic call control Digital Subscriber Signalling System NO I (DSS I) - Typical DSS I service indicator codings for ISDN telecommunications services ISDN user-network interface protocol for management - General aspeets Digital subscriber Signalling System NO I (DSS I) - ISDN user-network interface protocol profile for management

Stage 3 description services using DSS I

signalling

Q.950

General Q.850

signalling system

NO I (DSS 1) - ISDN user-network interface data layer - General aspects Q.921 ISDN user-network interface - Data link layer specification Q. 921 bis Abstract test suite for LAPD conformance testing Q.922 ISDN data link layer specification for !Tame mode bearer services Q.930 Digital subscriber Signalling System NOI (DSS 1)- ISDN user-network interface layer 3 - General aspects Q.931 Digital subscriber Signalling System NOI (DSS 1)- ISDN user-network interface layer 3 specification for basic call control Q.932 Digital subscriber Signalling System NOI (DSS 1)- Generic procedures for control of ISDN supplementary sernces Q 933 Digital Subscriber Signalling System

Test specificatiol1 Q780

Digital subscrĂber

Use of cause and location in the digital subscriber signalling system Q.951

NO I and the Signalling System NO 7 ISDN user part

Q.952

Data Iink layer

for

supplemel1tary

Digital Subscriber Signalling System NO I (DSS I) - Supplementary services protocols, structure and general principies Stage 3 description for number identification supplementary sernces using DSS I Stage 3 description for call offering supplementary services using DSS I Diversion supplementary services

Q 9'. I

Q.954 Q 955

Q.957

•••

Stage 3 descripllon tar cal! completion supplementary services using DSS I Stag~ 3 description for multipany supplementary services using DSS I Stage 3 description for community of interest supplementary services using digital signalling system NO. I Stage 3 description for additional information transfer supplementary services using DSS I

access capabilities at the interface (um reference poim) 4.6 Série M - Manutenção

radio

4.6.1 Introdução e princípios gerais sobre manutenção e organização da manutenção M.IO

Scope and application of Recommendations for maintenance of telecommunication networks and services Maintenance considerations for new systems Maintenance philosophy for telecommunications nerworks Maintenance philosophy for telecommunications services Principies for using alarm information for maintenance of intemational transrnission systems and equiprnent Performance monitoring on intemational transmission systerns and equipment Principies concerning line-up and maintenance limits

4.5.12Public land mobile networks

M. 15

General

M.20

Q.IOOO Structure of the Q. 1000-Series Recommendations for public land mobile Networks Q 1001 General aspects of Public Land ",lobile Networks Q 1002 :-.l etwork functions Q.I003 Location registration procedures Q.I004 Location register restoration procedures Q 1005 Handover procedures

M.21

M.34

Interwarking with ISDN and PSTN

4.6.2 Sistemas de transmissão internacional (analógico)

Q.I031

QI032

M.32

M. 35

General signalling requirements on interworking between the ISDN or PSTN and the PLMN Signalling requirements relating to ro~ting of calls to mobile subscriber

M.320 M.330 ",1340

,Habile ApplicatlOll Part

M.350

Q.1051 Mobile application pan Q 1061 General aspects and principIes relating to digital PLMN access signalling reference points

M.3 80 M.390 M.400 MAIO

Digital PIMN user-Iletwark interfaces

MA95

Q.I062

Digital PLMN access signalling reference configurations Q 1063 Digital PLMN channel structures and

MA96

Nurnbering ofchannels in a group Numbering of groups within a supergroup . . Numbering of supergroups Wlthin a mastergroup . . Nurnbering ofmastergroups Wlthin a supermastergroup Numbering in coaxial systems . Nurnbering in systerns on symmetnc pair cable . Nurnbering in radio-relay hnks or open-wire line systerns . Nurnbering of digital blocks In transmission systems Transmission restoration and transmission rout diversity: Terminology and general principies. Functional organization for automattc transmission restoration

4.6.3 Circuitos telefônicos M.560

M.562 M.600 M. 610 M.620 M.630 M.660

M.665 M.670 M.730 M.732 M.733

internacionais 4.6.5 Sistemas comum

Intemational telephone circuits Principies, definitions and relative transrnission leveis Types of circuit and circuit section Organization ofroutine maintenance measurements on circuits Periodicity of maintenance measurements on circuits Methods for carrying out routine measurements on circuits Maintenance of circuits using control chart methods Periodical in-station tests of echo supressors complying with Recommendations G.161 and G. 164 Testing of echo cancellers Maintenance of a circuit fitted with a compandor Maintenance methods Signalling and switching routine maintenance tests and measurements Transrnission routine maintenance measurements on automatic and serni-automatic telephone circuits

4.6.4 Rede de telecomunicações

gerência

sinalização

MAIOO Maintenance of common Signalling System No. 7

canal

channel

4.7 Série I - RDSI 4.7.1 Estrutura 1.112 1.113 1.120 1.121 1.122 1.ISO

geral

'vocabulary ofterms for ISDNs Vocabulary of terms for broadband aspects oflSDNs Integrated services digital networks (ISDNs) Broadband aspects oflSDN Framework for frame mode bearer servlces B-ISDN asynchronous transfer mode functional characteristics

4.7.2 Capacidade 1.210

1.211 1.230

M.30 IO Principies for a telecommunications management network M.3020 TMN interface specification methodology M.3100 Generic network information model M.3180 Catalogue ofTMN management information M.3200 TMN management services: overvlew M.3300 TMN management facilities presented at the F interfilce M.3400 TMN management functions M.3600 Principies for the management of ISDNs M.3602 Application of maintenance principies to ISDN subscriber installations M.3603 Application of maintenance principies to ISDN basic rate access M.3604 Application of maintenance principies to ISDN primary rate access M.3660 ISDN interface management services

1.231 1.232 1.233' 1.240 1.241 1.250

Principies of telecommunication services supported by an ISDN and the means to describe them B-ISDN service aspects Definition of bearer servlce categories Circuit-mode .bearer servlce categories Packet-mode bearer servlces categories Frame mode bearer services Definition of teleservices Teleservices supported by an ISDN Definition of supplementary services

4.7.3 Funçôes 1310 1311 1312 1320 1.321 1324

de serviços

e aspectos

de rede

ISDN - Network functional principies B-ISDN general network aspects Principies of intelligent network architecture ISDN protocol reference model B-ISDN protocol reference model and its application ISDN network architecture

13:5 1.340 1.350 1.35 I 1.352

1.353 1.354 1.361

Reference configurations for ISDN connection types ISDN connection types General aspects of quality of service and network performance in digital networks, including ISDNs Relationships among ISDN performance Recommendations Network performance objectives for connection processing delays in an ISDN Reference events for defining ISDN performance parameters Network performance objectives for packet-mode communication in an ISDN B-ISDN ATM layer specification

1.550

1.555 1.560 1.570 1.580

4.7.6 Princípios de manutenção

4.7.4 Interfaces rede-usuário RDSI

l.4 IO 1.411 1.412

l.4I3 1.420 1.421 1.460 1.464

1.601

General aspects and principies reIating to Recommendations on ISDN user-network interfaces ISDN user-network interfaces Reference configurations ISDN user-network interfaces Interface structures and access capabilities B-ISDN user-network interface Basic user-network interface Primary rate user-network interface Multiplexing, rate adaption and suppon of existing interfaces Multiplexing, rate adaption and suppon of existing interfaces for restricted 64 kbit/s transfer capability

1.610

1.501 L51O 1.530

L540

. . IeS~f General mamtenance princlp o ISDN subscriber access and subscriber installation B-ISDN operation and maintenance principIesand functions

4.8. Recomendações ITU-R 4.8.1 Terminologia

592-2 Terrninology used systems

for

radio"relay li rI

4.8.2 Caracteristicas Gerais de Sistema

699

4.7.5 Interfaces inter-redes

1.500

services digitai networks (ISDNs) for the provision of data transmission General arrangements intetworking" between packet switched public data 'I networks (PSPDNs) and integrated services digital networks (ISDNs) for the provision of data transmission Frame relaying bearer 'service interworkingi , Requirements to be met in providing II the telex service within the ISDN Public/private ISDN interworking General arrangements I' for interworking between B-ISDN and 64 kbit/s based ISDN li

General strueture of the ISDN interworking Recommendations Service interworking Definitions and general principies for ISDN interworking Network interworking between an ISDN and a public switched telephone network (PSTN) General arrangements interworking between circuit switched public data networks (CSPDNs) and integrated

Reference radiation pattems for lineof-sight radio-relay system ahtennas for use in coordination studies and interference assessment in the , frequency range from 1 to abour 40 i GHz. II

1190 Radio-relay systems m a syncronous digital network. 6 I0- I Compatibility between digital and' FDM-FM radio-relay systems (See VoI. IX-I, Dubrovnik 1986). 376-6 Diversity techniques for radio-relay systems. 99

614-3 Reference radiation pattem for radiorelay system antennas.

558-2 Maximum allowable values of interference from terrestrial radio links to systems in the fixed-satellite service employing 8-bit PCM encoded telephony and sharing the same frequency bando

785-2 Frequency tolerance for radio-relay systems. 937-2 Spurious systems.

elTllSSlOnsof

radio-reiay 615

1188 Transmitter power and repeater distance of radio-relay systems operanting in the band 1 to about 10 GHz

Maximum allowable values of interference from the fixed-satellite sefVIce into terrestrial radio-relay systems which may form part of an ISDN and share the same frequency band below 15 GHz.

4.8.3 Arranjo dos canais de rádio freqüência e utilização do espectro

209-5 Frequency sharing between systems in the fixed-satellite service and terrestrial radio services.

383-4 Radio-frequency channel arrangements, for high capacity analogue or digital radio-relay systems operating in the lower 6 GHz bando

1142 Frequency sharing between the fixed service and the fixed-satellite service uSlng satellites In slightly inclined geostationary orbits.

384-5 Radio-frequency channei arrangements for medium and high capacity analogue or high capacity digital radio-relay systems operating in the upper 6 GHz bando

793-1 Derivation of interference criteria for digital systems In the fixed-satellite service sharing bands with terrestrial systems. 877-1 Interference criteria for digital radiorelay systems sharing frequency bands with the fixed-satellite service.

934-2 Radio-frequency channel arrangements for high and medium-high capacity dilrital radio-relay systems operating in the frequency bands below about 10 GHz.

1143 Frequency sharing between the fixedsatellite service and the fixed service under provisions of RR Article 14 in Region 2.

4.8.4 Critérios de Compartilhamento

387-6 Protection of terrestrial line-of-sight radio-relay systems against interference due to emissions from space stations in the fixed-satellite service In shared frequency bands between 1 and 23 GHz.

355-3 Frequency sharing between systems in the fixed-satellie service and terrestrial radio services in the same frequency bands. 356-4 Maximum allowable values of interference from line-of-sight radiorelay systems in a telephone channel of a system in the fixed-satellite service employing frequency modulation, when the same frequency bands are shared by both systems.

1005 Frequency sharing between systems of the fixed service and systems of the fixed-satellite sefVIce comprising Forward Band Working (FBW) networks and Reverse Band Working (RBW) nerworks. 100

...)

393--1 lntersections

of radio-relay antenna bearns with orbits used by space stations in the fixed-satellite service.

634-1 Errar performance objectives for real digital radio-relay links forming pan of a high-grade circuit within an integrated services digital network.

791-1 Inter-satellite service sharing with the fixed and mobile services.

4.8.5 Coordenação Interferência

Cálculo

382-6 Determination of co-ordination area.

Error performance objectives for the local-grade ponion at each end of an ISDN connection utilizing digital radio-relay systems.

557-2 Availability objective for a hypothetical reference circuit and a hypothetical reference digital path. 695

388-6 Methods for determining the effects of interference on the performance and the availability of terrestrial radio-relay systems and systems in the fixedsatellite service.

930-2 Performance objectives radio-relay systems.

de e

Availibility objectives for real digital radio-relay links forming part of a high-grade circuit within an integrated services digital network. for

digital

1052-1 Error performance and availability objectives for digital radio-relay svstems used in the "medium grade" p"onion of an ISDN connection.

Desempenho, Efeitos de

390-4 Definitions of terms and references concerning hypothetical reference circuits and hypothetical reference digital paths for radio-relay systems.

1053-1 Error performance and availability objeetives for digital radio-relay systems used in the local-grade portion ofISDN conneetion .

556-1 Hypothetical reference digital path for radio-relay systems which may form part of an integrated services digital network with a capacity above the second hierarchical leveI.

1187

594-2 Allowable bit error ratios at the output of the hypothetical reference digital path for radio-relay systems which may form part of an integrated services digital network.

Maxirnum allowable performance and availability degradations to radio-relay systems arising £Tominterference from emissions and radiations £Tom other sources

1054-1 Interference in radio-relay caused by terrain scattering.

101

I...

697

-148-5 Determination of the interference potential between earth stations and terrestrial stations.

4.8.6 Objetivos Propagação Interferência

••••

Errar performance and availability objectives for hypothetical reference digital sections utilizing digital radiorelay systems forming part or ali of the medium grade portion of an ISDN connection.

359-5 Determination of the co-ordination area of earth stations in the fixedsatellite service using the sarne £Tequency bands as the sarne £Tequency bands as the systems in the fixed terrestrial service.

•••

696

systems

784-3 Efl~cts of propagation on the design an,1 operation of line-of-sight radiorelay systems.

379-5 Characteristics of simple radio-relay equipment operating in bands 8 and 9 for the provision of telephone trunk connections in rural areas.

445-3 Availability and reliability of radiorelay systems. 932

Protection of radio-relay against lightning discharges.

380-3 Radio systems operating in bands 8 and 9 for the provision of subscriber telephone connections in rural areas.

stations

4.8.7 Características de Interconexão (banda básica e freqüência)

306

615-1 Transportable fixed radiocommunications equipment for relief operations.

Procedure for the intemational conneetion of radio-relay systems with different characteristics.

940-2 Point-to-multipoint systems. 1057-1Point-to-multipoint systems utilizing time division multiple acces techniques.

268-1 Interconetion at audio frequencies of radio-relay systems for telephony. 596

Interconection of radio-relay systems.

1193 Requirements for point-to-multipoint systems used in the local grade portion of an ISDN connection.

786-3 Analogue radio-relay systems or simultaneous transmission of analogue and digital signals. 938

I 192 Application of cellular type mobile radiocommunications systems for use as fixed systems.

Baseband interconnection of digital radio-relay systems.

788-2 Choice of intermediate frequencies for digital radio-relay systems.

285-7 Propagation effeets on the design and operation of trans-horizon radio-relay systems.

4.8.8 Sistemas de rádio aplicações especiais

1191 Factors affeeting the choice of frequency bands for trans-horizon radio-relay systems.

enlace

para

../

701

Radio-frequency channel arrangements for analogue and digital point-tomultipoint radio systems operating in frequency bands in the range 1.427 to 2.690 GHz (1.5, 1.8, 2.0, 2.2, 2.4 and 2.6 GHz).

1196 Consideration in the development of criteria for sharing between the terrestrial fixed service and other services.

4.8.9 Manutenção

698 388

Preferred frequency bands for transhorizon radio-relay systems.

700

Radio-frequency channel arrangements for trans-horizon radio-relay systems.

302-2 Limitation of interference from transhorizon radio-relay systems.

Error performance and availability measurement algorithm for digital radio-relay links at the systems bit rate interference.

400-2 Service channels to be provided for the operation and maintenance of radiorelay systems. 102

.../

t:.

c...

"" "c" (.,

c c

787.3 Preferred melhods and characleristics for lhe supervision and protection of digital radio-relay systems. 613-3 Performance measurements radio-relay systems.

for digital

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103

ANEXO 5 • INTERFACE ELÉTRICA E ÓPTICA

5.2 linterface Equipamentos

5.1 Introdução

entre Usuários Diferentes

Esta interligação poderá ocorrer de duas formas distintas ou combinações delas. São as seguintes:

Em geral, as interfaces representam a fronteira entre o equipamentodo usuário e equipamentos de telecomunicações ou entre equipamentosde telecomunicações. Para assegurar que equipamentos de diferentes fabricantes possam ser interconectados, tanto mecânica como elétricamente, foram estabelecidas especificaçõespara estas interfaces físicas. Uma interface fica perfeitamente caracterizada quando são definidos os requisitos mecánicos, elétricos e funcionais. Os requisitos mecânicos definem a conexão física, isto é, o tipo de conector e configuração dos pinos. Os requisitos elétricos definem os níveis de tensão, limiares, formas do sinal, taxa de transmissão e comprimento do circuito. Os requisitos funcionais definem as funções que são desempenhadas ,atribuindo significado aos vários circuitos de interligação, e os procedimentos sequenciais de eventos para transmissão de dados. A interface é também um importante ponto de teste para análise de dados durante a operação normal ou para medições e simulações de erros fora de serviço. É importante ressaltar que a utilização de interfaces adequadas são fundamentais para a elaboração de Diretrizes tendo em vista a necessidade de interligação entre equipamentos diferentes ou interligação entre usuários e equipamentos de empresasdiferentes. Deve ser considerado , ainda o fato de que o transporte das informações poderá ser feito através de transmissão analógica elou digital.

- Interfaces para voz - Interfaces para dados 5.2.1 Interface para voz

a) No caso da transmissão analógica, as diversas opções para interfaces de voz tem tratamento distinto , dependendo da aplicação,e estão associadas a diferentes tipos de sinalização. Os principais tipos de interface estão relacionados com a quantidade de fios utilizados nas interligações. Podem ser identificados três tipos básicos de interligações: -Interligações ponto a ponto -Interligações entre assinante e central telefônica -Interligações entre centrais telefônicas Do ponto de vista do equipamento de transmissão , as interligações são realizadas preferencialmente a 4 fios +E+M. Nas interligações ponto a ponto ("hot-line") toma-se necessária a utilização de um conversor de sinalização específico que desempenha a função de interface. Nas interligações entre assinante e central telefônica (ramal remoto) tomase necessária a utilização de conversores de sinalização diferentes para o lado central e para o .Iado assinante. Estes conversores permitem, fundamentalmente, a passagem da discagem do assinante em direção à central e do tom de chamada em direção ao assinante.Para tanto, o conversor 104

-..J

:) .--..l

.J J

il equipamentos terminais de dados (ETO), por exemplo computadores e terminais, se ': interligam a rede de transmissão geralmente através de equipamentos de comunicação de dados (ECO), por exemplo modens. A interação entre ETO e ECO é feita através de interfaces definidas em recomendações internacionais. As interfaces empregadas em redes telefônicas são especificadas nas Recomendações da série V do ITU-T, enquanto que as Recomendações da série X aplicanse às interfacesde redes de dados.

lado assinante deve possuir um gerador de toque. As interligações entre centrais telefônicas são feitas através de "tielines" ou troncos. No caso de "tie-lines" são utilizados 4 fios +E+M , dispensando o uso de conversoresde sinalização. No caso de troncos , poderão ser utilizados 4 fios +E+M ou 2 fios "Ioop" com conversor de sinalização.

b) No caso de transmissão digital a transmissão do sinal de voz é associada à utilização de um canal multiplex PCM. Cada canal PCM pode ter terminação analógica a 4 fios+E+M (conforme Recomendação G.712 do ITU-T) ou terminação digital a 64KbiUs (conforme RecomendaçãoG.703 do ITU-T). Para interligação de usuários analógicos são válidas as mesmas considerações feitas no item a anterior. Já as interligações de usuários digitais podem ser feita a 64 KbiUs. É importante salientar que o canal digital a 64 KbiUspode permitir o tráfego de mais de um canal de voz, através de equipamentos de acesso denominados de compressores de voz ,descritos no item 6.5 do Anexo 6. É comum, também, a interligação entre centrais telefônicas através de feixes de 2 MbiUs. 5.2.2 Interface para transmissão

a) No caso de transmissão analógica, é necessano a utilização de modens com interface digital no lado do usuário e analógica no lado do' equipamento de transmissão. A interface 'I analógica pode ser a 2 ou 4 fios.O canal utilizado é geralmente um canal de 4 kHz. A taxa de transmissão de dados mais comum utilizadas no ETO são: 4800 biUs, 9600 biUs, 14400 biUs e 19200 biUs enquanto que a taxa de transmissão no canal amnalógico vai depender da técnica de modulação utilizada (PSK,QAM, TCM). A mais ,I comum é a taxa de 2400 bauds. A interface digital é definida por padrões para as conexões físicas, elétricas e funcionais. Para as conexões físicas e' elétricas são comuns as Recomendações V.11,V.24 e V.28 do ITU-T e RI5.232, RS.422, RS.449 e RS.485 do ElA (ver Anexo 4). Para as características funcionais podem ser citadas as Recomendações V.21, V.22, V.22 bis, V.32, V.32 bis, V.33, V.42 e V.42 bis do ITU-T (ver Anexo 4).'

de dados

Um sistema de comunicação de dados é mostrado na Figura 5.1 COMPUTADOR

TERMI•

REDE

fEIDl. ~ DE c:.:,r-+c=J-mANS INTERFACE

MISSÃO

.NAL

IECOI••• ,IEml NTERFACE

b) No caso de transmissão digital I' cada canal do equipamento multiplex PCM possui duas opções de interface para transmissão de dados: terminação analógica a 4 fios ou digital a 64KbiUs 'I (conforme Rec. G.703 do ITU-T).

Fig. 5.1 - Sistema de comunicação de dados 105

lip

~:.;-

A terminação analógica somente é utilizada para aproveitamento de equipamentos de transmissão de dados analógicos existentes e possuem as mesmas limitações de transmissão citadas no item 5.2.2-a. Para transmissão de dados com taxas inferiores a 64KbiUs pode-se utilizar módulos denominados sub-multiplex que podem agrupar várias transmissões em um único feixe a 64KbiUs. Cumpre salientar que os equipamentos terminais de transmissão de dados não utilizam padrão de interface física e elétrica compatível com a Recomendação G.703 do ITU-T, razão pela qual é necessária a utilização de circuitos adaptadores mesmo nos casos onde a taxa de transmissão é 64Kbitls.Os terminais de transmissão de dados obedecem as Recomendações V.11, V.35 e V.36 do ITU-T. Deve ser considerado o fato que há equipamentos que necessitam de taxas de transmissão que são múltiplas de 64KbiUs (n X 64KbiUs) como por exemplo os equipamentos de vídeo conferência . Para estes casos existem módulos de multiplex PCM que permitem esta facilidade. Adicionalmente, cumpre salientar a existência de equipamentos de usuários que já possuem interface a 2 MbiUs padrão G.703 que são totalmente compatíveis com os equipamentos de transmissão digital de telecomunicações.

5.3 Interface Diferentes

entre

5.3.1Interligação entre analógicoe digital

equipamento

Neste caso, podemos realizar interligações a nível de canal analógico ou níveis superiores (supergrupo). A interface a nível de canal somente é possível quando o equipamento digital possuir entrada analógica a 4 fios+E+M, conforme detalhado no item 5.2.1-a (voz) e 5.2.2-a (dados). A interface a nível superior somente é possível com a utilização de transmultiplex (ver Anexo 6 item 6.6), desde que o equipamento analógico obedeça às Recomendações ITU-T ou FCC. 5.3.2Interligação digitais

entre

equipamentos

Neste caso, poderão ser conectados equipamentos pertencentes à hierarquia plesiócrona (POH) ou à hierarquia síncrona (SDH). No caso da hierarquia plesiócrona poderão ser encontrados equipamentos provenientes da padronização européia, japonesa ou americana. No caso POH ,as interfaces físicas e elétricas obedecem à Recomendação G.703 do ITU-T , tomando compatível a interligação a nível de canal de 64 kbiUs mesmo no caso de padronizações diferentes. A interligação nas hierarquias superiores a 64 kbiUs somente é possível para equipamentos de mesma padronização. No PDH a interface óptica somente é possível entre equipamentos de mesmo fabricante tendo em vista a não padronização dos códigos de linha. Existe uma única padronização para a hierarquia SOH. Esta hierarquia aceita como entrada sinais plesiócronos (PDH) das diferentes padronizações. No caso SOH , as interligações a nível físico e elétrico obedecem às Recomendações G.707, G.708 e G.709

Equipamentos

Quando a interligação for realizada entre equipamentos diferentes há duas possibilidades: -equipamento analógico I equipamento digital -equipamento digital/equipamento digital

106

(;..

t. ~

'c"

t:.

C (;,;

c'"

I'I

do ITU-T . As interligações a nível óptico obedecem à Recomendação G.957 do ITU-T, tendo sido padronizadas algumas interfaces ópticas para interligação entre equipamentos de fabricantes diferentes, a qual , entretanto, atualmente não é possível. Além disso, o gerenciamento também ainda não é compatível, uma vez que os "bytes" encarregados desta função não estão totalmente padronizados.

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107

•

ANEXO 6 - EQUIPAMENTOS ACESSO A SISTEMAS DIGITAIS 6.1 Multiplex

sinais de dados de baixa velocidade (600 a 19.200 bltls) slncronos e assincronos atrav~s de interfaces V24N28. O agregado de salda pode ser um ou mais feixes de 64 kbi~s, interf~ce G.703 ou V.11N.36, que serao tnbutanos do multiplex de 2 Mbitls

Deterministico

o equipamento multiplex usado no Brasil adota o padrão europeu para formação da hierarquia digital plesiócrona (PDH), cuja pnmelra hierarquia é de 2 Mbitls e as seguintes 8 Mbitls, 34 Mbitls, 140 Mbitls.

6.2 Multiplex

Estatístico

No multiplex estatístico a taxa nominal de saida é inferior a soma das taxas dos canais, diferentemente o que ocorre no determinístico onde a taxa de saida é a soma das taxas dos canaís. No multiplex estatistico os intervalos de tempo estão disponiveis para todos os canais e são ocupados por aqueles em a~vldade, enquanto que os não ocupados sao Ignorados. O dimensionamento é feito em função do tráfego estimado por canal. Se a soma das taxas dos canais em atividade for superior a taxa de saida do mux. os dados do canal são armazenados temporariamente e enviados quando um intervalo de tempo toma-se disponivel.

o multiplex

deterministico é aquele que não possui inteligência e não tem possibilidade de programação. As interfaces usualmente disponiveis no mercado para o multiplex de 2 Mbitls são as de voz e de dados a 64 kbitls. Os 30 canais tem alocação fixa no feixe de 2 Mbitls, isto é. o intervalo de tempo ocupado por um determinado canal é sempre o mesmo desde a estação de origem a de destino. Mux mais versáteis e munidos de inteligência, conhecidos como mux flexiveis são tratados no item 6.3. A 2i hierarquia corresponde a taxa de 8 Mbitls e é constituída a partir de 4 feixes de 2 Mbitls; a 3i corresponde a 34 Mbitls sendo composta por 4 feixes de 8 Mbitls e a quarta de 140 Mbitls é formada a partir de 4 feixes de 34 Mbitls. O feixe de 34 Mbitls pode também ser obtido a partir de equipamentos, denominados duplo salto, que multiplexam 16 feixes de 2 Mbitls. Eles vem sendo muito utilizados e estão substituindo o multiplex de 8 Mbitls.

6.3 Multiplex

Flexível

O equipamento multiplex flexivel é um mux de 1i hierarquia, isto é. de 2 Mbitls. É um equipamento bem mais versátil que o citado no item 6.1. Ele permite a multiplexação de voz (comprimida ou não), imagem (comprimida) e dados. A voz pode ser comprimida a taxas de 32 kbitls (ADPCM), 16 kbitls e até 8 kbitls. Voz comprimida e dados de baixa velocidade podem ser multiplexadas num canal de 64 kbitls. Imagem comprimida e dados de alta velocidade podem ter saidas de n x 64 kbitls. Os canais de 64 kbitls formam um ou mais agregados de 2 Mbitls. A existência deuma matriz de comutação permite ao mux flexivel executar a função de inserção e extração ("drop-insert") de canais nos agregados de 2 Mbitls. Em alguns casos é possivel configurar o mux flexível só para função de re-roteamento ("cross-connect") de canais de 64 kbitls nos diversos feixes de 2 Mbitls presentes (a função "cross-connect" é tratada no item 6.4).

Por se tratar de sinais assincronos, os multiplexadores de 2i hierarquia em diante utilizam a técnica de justificação positiva, com a inserção de bits ("stuffíng bits") para sincronização dos tributários a serem multiplicados, sendo a multiplexação feita por entrelaçamento de bits. Os equipamentos atendem as Recomendações da ITU -T G.703, G.732, G.742, G.751 e G.823. Para fornecimentos ás empresas do grupo do sistema Telebrás ainda atendem as práticas TELEBRÁS. O formato do código dos sinais de saida dos multiplexadores de 2 Mbitls, 8 Mbitls e 34 Mbitls é o HDB3 enquanto que para o multiplexador de 140 Mbitls é usado o CM!. Existem multiplexadores deterministicos de dados, que tem por finalidade multiplexar

As interfaces de canais usualmente encontradas no mercado são: - dados assincronos 108

de 75 a 19.200 bítls

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"o '"'" (,;,;

- danos sincronos de 600 bit/s a 64 kbit/s -dados de alta velocidade - n x 64 kbit/s - áudio a 2F/4F + E & M - áudio assinante remoto - áudio central telefônica remota

www-

Além das placas de interface de canais são encontradas placas de recursos que pennitem a submultiplexação de canais de baixa velocidade, compressão de voz, comutação de canais de baixa velocidade, pontes de conferência de voz etc. Uma arquitetura típica do mux flexível é mostrada na figura 6.1.

Ij I;

Figura 6.2

Função "drop-insert" do mux flexível.

No sentido da recepção o feixe de 2 Mbit/s é demodulado e os 30 canais de 64 kbit/s são'; interligados á matriz de comutação para . serem extraídos através das interfaces de acordo com os serviços programados. No sentido da transmissão os canais são conectados ás interfaces e inseridos na matriz de comutação onde, de acordo com a programação existente, são alocados nos intervalos de tempo. A nova fonnação então é modulada em feixe de 2Mbit/s e transmitida á próxima estação.

CONTROLE

t; (,... {o;, (.;

(,...

6.4 Cross-conneet

Fig. 6.1 Arquitetura do mux f1exivel

É um equipamento de rede para interconexão " de feixes de n MbiUs. Para o sistema plesiócrono o equipamento cross-connect tem feixes de 2 MbiUs (E1) de entrada e saída. Os feixes de 2 MbiUs são recombinados a nível de canal de 64 kbit/s. Um canal de 64 kbit/s de qualquer feixe de 2 MbiUs pode ser comutado para um canal de 64kbiUs de qualquer outro feixe de 2 MbiUs. Assim, feixes de 2 MbiUs podem ser I' integrados no equipamento cross-connect, substituindo, com custos inferiores, as interligações costa a costa de multiplex de 2 Mbit/s e elimínando as conversões digitaisanalógicas existentes nestas interligações. O equipamento cross-connect pode ser usado para minimizar o número de feixes de 2 MbiUs requeridos, fazendo uma concentração de linhas. Nesta técnica, conhecida como enchimento ("filling");' feixes incompletos de 2 MbiUs de entrada são concentrados em feixes completos de2 MbiUs. Um exemplo é mostrado na figura

Todas as ligações entre placas são configuradas por software, isto é, não existe mais posições fIXas para placas ou nas fonnações dos feixes de 2 Mbit/s. Esta facilidade pennite a programação de reroteamento de canais de 64 kbit/s em caso de falhas para outro feixe de 2 Mbit/s, por exemplo. E possível também a definição de niveis de prioridade no caso de falhas. As facilidades do mux flexível pennitem um melhor aproveitamento da largura de banda existente. Um exemplo de aplicação é mostrado na figura 6.2. onde mux flexíveis executam a função de "drop-insert". O feixe de 2 Mbit/s é transportado ao longo da rota, por exemplo, por fibra óptica ou rádio, sendo acrescido ou subtraido de novos canais em função das inserções ou extrações existentes nas estações.

6.3.

109

12130 14130 15130 10130 9130

EQUIPAMENTO CROS5-

CONNECT

possui dois padrões, um usado nos EUA e Japão (PCM - lei u) e outro no resto do mundo. inclusive no Brasil (PCM - lei A). Os termos compressão e codificação são usados na literatura, sendo compressão o preferido entre os pesquisadores que trabalham em voz e áudio. O equipamento codificador de voz (ou compressor de voz) é um dispositivo que comprime e descomprime a informação digital necessária para representar um sinal de voz, resultando numa menor taxa de bits e consequentemente numa economia de espectro. Como parte de um sistema, codificadores de voz são usados para transmissão e armazenamento. Neste último caso, a mensagem de voz é comprimida e o feixe de bits é armazenado em memória para ser posteriormenterecuperado. Os codificadores de voz comprimem os sinais através de algoritmos que exploram as redundãncias naturais na conversação e as propriedadesdo ouvido humano. Os codificadores de voz podem ser divididos, segundo os algoritmos utilizados, em duas categorias principais: codificadores de forma de onda e "vocoders". O termo "vocoder" é uma contração de "voice coder". Nos codificadores de forma de onda, os dados transmitidos representam a voz original como uma forma de onda de amplitude versus tempo, de maneira que, o sinal reproduzido se aproxima da forma de onda original e consequentemente, recria aproximadamente o som original. Em contraste, os "vocoders" utilizam parámetros que caracterizam segmentos individuais do som. O decodificador ao receber estes parámetros, por não fornecerem informações suficientes para regenerar o sinal original, reconstroi uma forma de onda nova e próxima da original. "Vocoders" operam em taxas de bits mais baixas que os codificadores de forma de onda, mas com menor inteligibilidade, perdendo as características individuais e naturais da voz do usuário. Os codificadores de forma de onda se degradam rapidamente quando a taxa de bits cai abaixo de 4 kbitls. O mais conhecido codificador de forma de onda é o CELP ( "code excited linear prediction").Outros métodos comercialmente usados hoje são: ADM ( "adaptive delta modulation"), ADPCM ("adaptive differential pulse code modulation"), APC ("adaptive predictive coding"), MP-LPC ("multipulse

30130 30130

Figura 6.3. Concentração ou Enchimento Outra vantagem do equipamento crossconnect é a possibilidade de segregar diferentes serviços. Por exemplo, pequenas densidades de troncos ("tie-lines") de pequenas centrais telefônicas que fazem parte de feixes distintos de 2 Mbitls, podem ser integrados num único feixe de 2 Mbitls (tronco digital de 2 Mbitls) no equipamento cross-connect. A figura 6.4 mostra um exemplo:

Figura 6.4. Segregação O equipamento cross-connect pode ser usado no planejamento de contingência. Canais de 64 kbitls podem ser re-roteados para outros feixes de 2 Mbitls de rotas secundárias no caso de falha da rota principal. Toda programação de roteamento é realizada por operação de software. 6.5 Compressão de voz A voz transmitida através de uma rede telefônica comutada é geralmente limitada na banda de 200 a 3400 Hz. Ela pode ser representada, sem compressão, por um sinal digital de 64 kbitls. O sinal analógico é amostrado 8000 vezes por segundo (8 kHz) e quantizado em níveis representados por sinais de 8 bits. Este processo de modulação de sinal conhecido por modulação por código de pulsos (PCM) 110

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li lineclr predíctíve coding"), e RPE ("regular pulse excítation"). Entre os vários "vocoders" estudados há vários anos, o mais importante sobrevivente. é o LPC ("linear predictive coding"), que é hoje usado extensivamente em telefonia de segurança e é o ponto de partida para pesquisas em "vocoders". Os codificadores de voz podem ser avaliados em 4 atributos: taxa de bits, complexidade, retardo e qualidade, este último função dos outros três. A qualidade será maior se qualquer um dos três atributos melhorar. A taxa de bits reflete o grau de compressão do equipamento, medido a partir da taxa de 64 kbiVs. Padrões internacionais existem para codificadores operando em 40, 32, 24 e 16 kbiVs e são planejados para taxas até 4 kbiVs. A Recomendação G.726 da UIT.T descreve a modulação ADPCM para codificações de voz em 40, 32, 24 e 16 kbiUs, enquanto a Recomendação G.721 descreve a codificação de voz a 16 kbiVs usando LD-CELP ("Iow delay - code excited linear prediction"). Complexidade é outro importante atributo. Em geral, quanto menor a taxa de bits, mantida a qualidade de voz, maior a complexidade. A complexidade afeta o consumo de potência e o custo do equipamento. O custo é o fator mais importante na seleção de um codificador para uma determinada aplicação e o consumo é critico, principalmente, nas comunicações sem fio, como na telefonia celular. O retardo é mais importante nas aplicações de transmissão do que nas de armazenamento. Embora o algoritmo clássico ADPCM tenha um retardo desprezível, a maioria dos atuais algoritmos introduz retardos causados pelo armazenamento necessário de grandes blocos de amostras de voz para análise de predição linear antes de processar o sinal, pelo processamento no codificador e decodificador e pelo desempacotamento dos grupos de dados no decodificador. Retardos de 60 a 100 ms e ocasionalmente maiores são comuns, sendo que superiores a 300 ms são prejudiciais aos participantes de uma conversação. Os retardos são superiores nos casos de teleconferência, por exemplo, onde mais de uma codificação/decodificação é realizada para que os feixes de bits de

todos os usuários transmissão.

sejam

somados

A qualidade do sinal, para o caso de,voz, é II medida. em geral, por dois parâmetros:, inteligibilidade e qualidade subjetiva. A inteligibilidade é usualmente medida solicitando aos ouvintes para identificar uma entre um par de palavras ritmadas. Qualidade subjetiva é geralmente medida em termos de uma nota de avaliação dada pelo usuário (MOS - "mean opinion score"), variando de 1 a 5, sendo a melhor nota 5 considerada excelente e a pior 1,' inaceitável. As figuras 6.5 e 6.6 ilustram a ,I qualidade da voz (MOS) e a inteligibilidade 'I para codificadores de voz. Os resultados

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CICllIImçIa

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PCM

AOPCM o-<:ELP

CELP

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LPC 10E

mostram que inteligibilidade é mais robusta para taxas de bits menores do que a qualidade subjetiva. Figura 6.5 Qualidade diversas taxas de bits

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voz(MOS)

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Figura 6.6 Inteligibilidade taxas de bits

CELP

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•..

diversas "

Para outros tipos de sinais: I -O sinal de voz de banda larga, de 7.kHz de,1 banda, considerada mais agradável e menos I I

111

- ---<'

cansativo de se ouvir do que o de 4 kHz, é reoresentado por um sinal digital sem compressão de 128 kbiUs,Pode ser codificado em 64 kbiUs (descrito na Recomendação G,722 da UIT.T) e ainda a 16 kbiUs, sem comprometer a qualidade do sinal (MOS=4) . -O sinal estéreo de áudio CD ("compact disk") de 20 kHz pode ser comprimidonuma taxa de 128 kbiUs , tendo um MOS=4,5 (a taxa não comprimida é de 1,4 MbiUs)

PCM 1 CANAIS01 A PCM 1 CANAIS 13 A PCM 1 CANAIS25 A PCM2 CANAIS 01 A PCM2 CANAIS07 A PCM2 CANAIS 19 A

Bibliografia

12 24 30 06 18 30

GRUPO 1 312 A 360 kHz GRUPO 2 360 A 408 kHz GRUPO 3 408 A 432 kHz GRUPO 3 432 A 456 kHz GRUPO 4 456 A 504 kHz GRUPO 5 504 A 552 kHz

6.6.1 Aplicações

- Conceitos para Planejamento e Projeto de Redes Digitais de Telecomunicações para Empresas de Energia; SCC/GCOI. - T1 Applications for Industrial Digital Microwave Systems; Wiley Quann, UTC 1991. - Total Network Integration; Joe L. Dehorty, Procomm Enterprises Magazine, december/january 1990. - Toward Vision 2001; Voice and Audio Processing Considerations; Lawrence R. Rabiner, AT&T Technical Joumal, n°2 vol 74 march/april 1995. - Speech Coders: From Idea to Product; Richard C. Cox et aI., AT&T Technical Joumal, n02 vol74 marchlapril1995. - Advances in Speech and Audio Compression; Allen Gersho, Proceedingsof the IEEE, vol 82, n° 6, june 1994.6.6.

- Interligação de Multiplex TDM à rede analógica Esta é a aplicação básica do sistema transmultiplex, pois possibilita combinação de equipamentos FDM e TOM tomando viável a integração das redes de transmissão durante a fase intermediária de sua digitalização. A figura 6.6.1 apresenta um equipamento multiplex digital (2x2MbiUs), interligado diretamenteao TMUX, localizado na estação rádio. O supergrupo básico obtido na saida do TMUX é reunido no multiplex FDM aos demais existentes na estação e transmitido através de um rádio analógico. - Interligação de central de comuta~o temporal e sistema . de transmlssao analógico Outra importante aplicação do transmultiplex, após o advento das centrais telefónicas tipo CPA-T, é possibilitar que os troncos de entrada e saída da central de comutação sejam levados diretamente. ao TMUX que os reúne dois a dois (2 x 2Mbitls) transformando-os em supergrupos básicos que são levados ao equipamento multiplex FOM e posteriormente ao sistema de transmissão analógico (satélite, rádio ou coaxial), conforme figura 6.6.2. O Transmultiplex prevê facilidades para operar com diversos tipos de sinaliz~ção, isto é sinalização E&M pulsada ou continua, sinalização R2 digital ou analógica bem como sinalizaçãopor canal comum.

6.6 Transmultiplex Transmultiplex é o equipamento que possibilita o interfaceamento entre as redes analógicas e digitais, isto é, proporciona a conversão de sinais multiplexados em freqüência (FDM), atualme~te utilizadospara transmissão a longa distanCia, em SinaiS multiplexados no tempo (TDM)e vi.ce-v:ersa. O transmultiplex de 60 canais e um equipamento que tem a função de transformar dois sistemas PCM de 1a ordem (30 canais. 2048 kbiUs)em um supergrupo básico FOM (60 canais - 312 kHz à 552 kHz), bem como efetuar a função inversa. Simultaneamente, a sinalização e os pilotos também são processados de modo a compatibilizar os dois sistemas.. . A correspondência entre os canais na faixa de supergrupo básico e os canais na interface digital é a seguinte:

6.6.2 Bibliografia 1. Catálogos e Manual de Equipamento - NEC do Brasil - Equitel 112

FIGURA 6.6.1 . Interligaçâo de multiplex TOM rede analógica

SUPER GRUPO

cS~_~BAS_' RÁDIO ANALÓGICO

2X2Mbills

/1====.---6

_IC_O_~~

T::::::M:::U:::X=

MUX ANALÓGICO

MUXDIGITAL

RÁDIO DIGITAL

FIGURA 6.6.2 . Interligação de cabos tronco (central comutação-mux)

EQUIPAMENTO ANALÓGICO

T.MUX

T-MUX

EQUIPAMENTO ANALÓGICO

-[Jx[J~:: :_:=== 'I

: EQUIPAMENTO DIGITAL

MUXDIGITAL

CENTRAL CPA-T

•.

MUXDIGITAL

"li

EQUIPAMENTO DIGITAL

_.' qualidade do áudio, mesmo quando todo o" sistema opera em um único canal a 64 kbitls, é boa, sendo superior à da qualidade obtida em circuitos telefônicos analógicos convencionais de longa distãncia. li

6.7 Sistemas de Video-conferência Os equipamentos de video-conferências têm a finalidade de permitir a transmissão de imagens e sons de um ambiente restrito (sala de reuniões, por exemplo) a fim de permitir a. realização de reuniões, conferências, palestras ou cursos á distância. A transmissão dos sinais de áudio e video é realizada de modo digital por canais de comunicação digitais operando a 64 kbitls ou multiplos dessa taxa.

Concluímos que, para fins de reuniões, a taxa de 192 kbitls é suficiente para boa:' qualidade de video e a de 128 kbitls para ,I qualidade regular. Já para palestras e cursos' a distância, onde podem haver muitas movimentações, a taxa de 384 kbitls ( 6 x 64 kbitls) seria recomendável para se obter boa qualidade de video.'

Um equipamento codificador digitaliza as informações de video e de áudio e se utiliza de algoritmos de compressão para permitir a sua transmissão pelos canais citados.

Existem equipamentos que permitem a I operação ponto-a-ponto somente e outros que permitem a operação ponto-multiponto, também.

Foi observado em um sistema em operação que, quando operando em taxas de linha de 64 kbitls, a qualidade de vídeo recebido é deteriorada quando da ocorrência de movimentos rápidos no ambiente filmado remotamente. Quando o sistema está operando em taxas de 192 kbitls (3 x 64 kbitls), a qualidade de vídeo admite movimentos normais sem degradação significativa da imagem recebida. Já a

6.7.1 Configuração

do sistema

O sistema, em cada ponta, é composto basicamente de: ,I - CODEC - codificador I decodificador digital de imagens e sons; - Console de comando de operação de funções do terminal, com microfone interno; "

113

- Câmera principal com sistemas de posicionamento automatizados e função

sistema deverá operar em canais digitais em velocidades de 64 a 384 kbitls através da rede de telecomunicações de dados ponto-a-ponto ou através do serviço comutado a 64 kbitls, via rede telefônica.

"Zoam";

- Câmera auxiliar para documentos; - Microfones tipo lapela;

A saida de dados digitais deverá seguir um dos seguintes padrões ITU-T para transmissão de dados digitais: V.11, V.36, V.35 ou G.703.

Um sistema com esta configuração, deve possuir, prioritariamente, as seguintes característicastécnicas:

Os protocolos de transmissão, bem como as funções, deverão estar de acordo com os padrões ITU-T, porém podendo operar também em modo proprietário. Quando operando em modo padronizado pelo ITU-T, o equipamento deve permitir videoconferências com formato FCIF ("Common Intermediate Format") e QCIF ("Quarter Common Intermediate Formal") segundo recomendaçõesda série H.

- Contrôle de posicionamento da câmera local e da câmera remota; - Capacídade de visualização de imagens geradas no local e imagem remota, ou ambas, através de janela na tela do monitor de TV;

- Possibilidade de bloqueio do sinal de áudio local ou remoto ("funçâo MUTE");

A saída de sinal para o equipamento de TV elou video-cassete deverá operar com sinais de áudio I vídeo segundo padrão NTSC ou

- Controle do volume local; - Possibilidade de conexão à telefone comum, para comunicação de voz, somente;

PAL-M.

- Sístema de diagnose e estatísticas com possibílidade de verificação do desempenho do prôprio CODEC, bem como do meio de comunicação utilízado. 6.7.2 Especificações de áudio

o equipamento, além das portas de entrada da câmera principal e do console de contróle (com microfone interno), deverá possuir entradas adícionais para microfones auxiliares e para câmera auxiliar, além de entrada e saída de áudio e vídeo separadas para conexão de equipamento de videocassete.

para o sub-sistema

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sub-sistema de áudio deve operar no modo "full-duplex". Deverá ser dotado de circuito de cancelamento de ecos, capaz de eliminar ecos da sala de conferência, sem que haja necessidade de tratamento acústico ou de qualquer tipo de calibração.A janela de cancelamento deverá ser de 100 ms ou melhor.

nível de retomo do eco após o cancelamento deverá ser de -60 dB ou melhor.

6.7.4 Recomendações do ITU-T:

São as seguintes as recomendações do ITUT relevantes:

J ':J

H.320 - Requisitos de interoperação de video-conferência;

:5 ,J

H.261 - CODEC de vídeo para serviços audiovisuais;

G.722 - Padrão de compressão de áudio;

o sistema deverá ser apto a operar o áudio na largura de banda de 7 kHz, mesmo quando estiver operando em velocidades inferiores a 128 kbitls.

~ ~

G.711 - Padrão de compressão de áudio; G.165 - Circuito de cancelamento de eco;

6.7.3 Características de interface: ll~

G.703 - Caracteristicas 64 ~biUs e múltiplos;

de canais digitais a

aos sinais digitais e o laço de teste de RF de refere aos sinais de banda de grupo, centrados em 84 kHz. !I

V.11 , V.35 , V.36 - Caracteristicas elétricas e mecánicas de interface.

A qualidade dos sinais é mantida utilizandose equalização adaptativa digital. À; medida que as caracteristicas da linha de comunicação mudam, o controle da equalização é atualizado, produzindo assim uma resposta dinámica a variações na rota de comunicação. Não ha necessidade de interromper o enlace para re-equalização.

Este trabalho foi baseado em catálogo de equipamento de video conferência fabricado pela Picture Tel.

6.8 Transcoder

( Modem de Grupo)

II Existe saida de alarmes de falha do.iModem e de alarme de taxa de erros elevada (SER).

Os Modems de banda de grupo tem a finalidade de estabelecer canais de comunicação digitais através de um grupo básico de sistemas de comunicação analógicos. Por exemplo, estabelecer 1 canal digital de comunicação de dados de até 216 kbiUs ou até 3 canais individuais (iguais) de até 72 kbitls. através de um grupo básico no. 2 (padrão ITU-T) de 60 a 108 kHz, em um sistema de comunicação analógico (FDM).

6.8.1 Descrição funcional: O Modem de Grupo consiste de 5: grupos funcionais: seção de interface de dados, seção de transmissão, seção de recepção, circuitos de monitoração de erro e fonte de, alimentação.

'!I

- Seção de interface de dados;

Este tipo de equipamento torna possivel estas taxas de transmissão de dados digitais pelos sistemas analógicos, sem a necessidade de adaptações dispendiosas elou complicadas.

São usadas unidades adaptadoras de dados para conexão aos equipamentos de dados externos. Em cada unidade adaptadora existem 2 memórias elasticas FIFO de 64 bits de modo ,; a permitir a operação plesiócrona.

De forma a aumentar a compatibilidade com várias fontes de dados, cada canal de dados dispõe de armazenamento intermediário tanto para linhas de entrada quanto para linhas de saida. Este armazenamento intermediário (denominado memória elástica) possibilita um interfaceamento flexivel de rede com diversos geradores de relógio (operação plesiócrona).

A interface de dados pode ser fornecida segundo padrão V.11 ou V.35 - ITU-T (ou RS 422 - ElA), V.36 ou V.37 - ITU-T (ou RS 449 - ElA). É também deseJavel interface N x 64 kbitls - G.703. 11

- Seção de transmissão; Circuitos embaralhadores ("scramblers") e desembaralhadores ("descramblers") fornecem canais de dados independentes, ao mesmo tempo em que mantêm uma distribuição uniforme de energia de RF ao longo do espectro. Uma filtragem digital extensa otimiza a qualidade dos dados e a supressão de ruido.

A seção de transmissão recebe entradas da interface de dados e gera um sinal multinível modulado em QPSK, centrado em 84 kHz. Um gerador de piloto interno !ambém permite a transmissão de um sinal piloto de 104,08 kHz.

Existem possibilidades de se executar testes em laços locais ou remotos. O controle local ou remoto dos modos de laços de testes simplificam a localização de defeitos. Os laços de teste de banda base se referem

Os sinais da seção de interface dê dados são aplicados a circuitos embaralhadores. Estes embaralhadores tem a finalidade de distribuir a energia ao longo do espectro de'l transmissão estando os canais ocupados ou, não. 115

-I-

Os dados podem ser multiplexados tanto por multiplexador intemo quanto por multiplexador externo. Os canais de dados podem ser transmitidos usando técnica de modulação QPSK de 8 estados ou QPSK de 4 estados. dependendo da taxa dos canais digitais a serem transmitidos. Esta caracteristica de modulação penmite que. quando a qualidade do canal não penmitea transmissão com 8 níveis de codificação do sinal, opera-se com menos um canal de dados e com 4 níveis de codificação. As saídas do multiplexador, fonmatadas como dados I e Q (sinais ern quadratura). são aplicadas a filtros digitais. A filtragem digital minirniza sinais espúrios. ruidos e hanmõnicaspara fornecer dados digitais de alta qualidade à entrada do modulador.

Um equalizador adaptativo executa a equalização dos dados I e Q utilizando técnicas digitais. O equalizador faz a comparação continua entre os dados recebidos e os dados ideais. esta comparação é utilizada para detenminaros coeficientes do algoritmo do filtro transversal. Os coeficientes são anmazenadosem uma memória RAM e são atualizados continuamente para compensar retardos não lineares e diafonia ("Crosstalk") de quadraturano enlace de comunicação. - Monitoraçãode falhas: Existem duas fonmas de monitoração de falhas. A primeira é feita através de um concentrador de alanmesque agrega todas as falhas do equipamento.A segunda é feita por um medidor de taxa de erro de bits (SER), programàvel pelo usuário. do circuito de recepção.

A saída do modulador é amplificada e acoplada por transfonmadorao conector de saida de RF. Um atenuador no circuito de saída penmiteo ajuste do nível de potência de saida de acordo com as especificações do canal a ser utilizado (grupo no. 2 - ITU-T) de -16 a -40 dSm.

O concentrador de alanmes testa continuamente a seção de transmissão. a seção de recepção e a fonte de alimentação.

A freqüência de portadora é de 84 kHz. A portadora. incluindo bandas laterais e urn piloto. está completamentecontida dentro da largura de banda do grupo nO.2 ITU-T (60 a 108 kHz).

O medidor de SER avalia a taxa de erro de bits de fonma contínua. Se a taxa de erro exceder um limiar pré-detenminado pelo usuário, é acionado o alanmelocal e remoto (contato seco).

O relógio de transmissão pode ser obtido a partir do próprio sinal a ser transmitido ou a partir de um relógio interno. - Seção de recepção: As funções da seção de recepção são similares àquelas da seção de transmissão. só que de fonmainversa. A entrada de RF é acoplada por um transfonmador ao demodulador QPSK. que extrai os dados I e Q recebidos da portadora. Os dados são filtrados e então equalizados para compensar qualquer variação de caracteristicas do enlace de dados. O decodificador I demultiplexador separa os canais de dados no caso de multiplexação interna e conecta cada canal a um circuito desembralhador. A saída dos desembaralhadores são conectadas às interface de dados. 116

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ANEXO 7 COMUTAÇÃO

SISTEMA DIGITAL

- a matriz de comutação estabelece as interconexões.

7.1 Introdução

c.;

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A técnica digital traz grandes vantagens na comutação, além daquelas conhecidas na transmissão de sinais. As maiores vantagens do sistema digital são obtidas quando os sistemas de transmissão e as centrais lelefônicas de comutação utilizam técnicas digitais em conjunto.

(, jA

!I ri

Em uma central de comutação digital as interconexões ocorrem pela redisposição das palavras de código de 8 bits de difer:ntes sinais telefônicos em função da Iigaçao desejada. Em correspondência á frequência de amostragem da codificação PCM, há um envio de 8000 palavras de código por segundo e por sentido de ligação. Disto resultam, na central de comutação, periodos sucessivos de 125 IlS e, dentro destes períodos, cada palavra de código tem um determinado "time slot". Isto corresponde exatamente á técnica de transmissão digital, onde em cada quadro de pulsos toda palavra de código está atribuída a um determinado "time slot" do canal.

OS SinaiS processados pelos equipamentos de conexão são inseridos nos "time slots" dos períodos de 125 Ils em forma de palavras de código de 8 bits e enviados á matriz de comutação. Cada palavra de código ocupa um "time slot"; as palavras de código de uma mesma conversação ocupam sempre o mesmo "time slot" nos períodos de 125 Ils subsequentes de uma linha multiplex. Os outros "time slots" desta linha podem ser usados para outras conversações simultâneas. A matriz de comutação interconecta as ligações, alocando as palavras de código em outros "time slots" elou em outras linhas multiplex. Ela determina, através do processo de comutação, os "time slots" e as linhas multiplex para envio destas palavras de código aos equipamentos de conexão. Também aqui, nas linhas de saída, durante toda a conversação as palavras de código ocupam sempre os mesmos "time slots" nos períodos de 125 Ils subsequentes.

No lugar das palavras de código PCM, a central de comutação pode interconeetar também grupos de 8 bits (octetos) de outros sinais. Esta facilidade é o requisito para a integração de outros serviços na rede telefônica digital (RDSI - Rede Digital de Serviços Integrados). São usados dois princípios básicos de comutação: a comutação espacial e a comutação temporal, existindo, também, sistemas que combinam estas duas técnicas.

!I i'

' • ,!

'I I: ',I!' I! i, " "

Concluindo, os processos de comutação da matriz de comutação digital estão baseados nestes periodos, isto é, eles devem ser repetidos ciclicamente a cada 125 IJ.S,ou seja, 8.000 vezes por segundo.

7.2 Centrais Digitais 7.2.1 Memária de Controle il

As centrais de comutação digital têm três áreas principais (figura 7.1):

A cada comutador temporal e a cada coluna de um comutador espacial está atribuida uma memória de controle. Esta ê uma memória RAM, cujo conteúdo é modificado de acordo com o encaminhamento das ligações. "

- os órgãos de controle; - os equipamentos de conexão que adaptam os diferentes tipos de linhas ás vias digitais;

que

Estas áreas são controladas poriproces- ,i sadores com programas armazenados: (CPA). Os equipamentos de conexão e a, matriz de comutação estão interligados por' linhas multiplex internas. Em correspondência aos dois sentidos de conversação, têm-se uma linha multiplex dos equipamentos de conexão á matriz de comutação e outra linha da matriz aos equipamentos de conexão. II

"c;c-

digital

117

II II II "

" "

J EQUIPAMENTOS DE CONEXÃO

MATRIZ DE COMUTAÇÃO DIGITAL

Assinantes Analógicos Assinantes

Digitais

Troncos Analógicos Troncos

Adaptação das Linhas de Entrada às Vias Internas de 64 kbills

Interconexão das ligações

Digitais

ORGÃOS

DE CONTROLE

Figura 7.1 - Áreas Funcionais de Uma Central de Comutação Digital

Baseado nos dados de comutação recebidos, é feita a inscrição dos endereços de controle em determinadas posições de memória e apagados em outras. Os endereços de controle inscritos determinam as interconexões a serem realizadas e permanecem inscritos durante toda a conversação.

lida a palavra de código a ser transmitida. No comutador temporal com leitura cídica, o endereço de controle indica a posição da memória de dados na qual a palavra de código recebida deve ser ínscrita. No comutador espacial (detalhado em 7.2.3.1), o endereço de controle identifica uma linha multiplex de entrada. Desta forma é liberada, durante o "time slot" em questão, uma determinada porta "ANO" de uma coluna da matriz (cada coluna corresponde a uma linha de saída), intertigando a linha de entrada endereçada com a linha de saída especificada pela memória de controle.

Uma memória de controle tem uma posição de memorização para cada "time slot" de um periodo de 125 ~s. Cada posição de memória pode conter um endereço da memória de dados (comutador temporal) ou de uma linha multiplex de entrada (comutador espacial). Dentro do período de 125 ~s há uma exploração ciclica de todas as posições de memória e a conseqüente leitura dos endereços de controle memorizados.

7.2.2 Equipamentos de Conexão Os equipamentos de conexão são os elos entre a periferia de uma central de comutação digital e a matriz de comutação. Eles preparam os sinais telefônicos vindos através das linhas para a interconexão pela matriz de comutação. Da mesma forma, eles convertem a ínformação interconeetada pela matriz de comutação á forma necessária para a transmissão através de linha.

No comutador temporal (detalhado em 7.2.3.2), o endereço de controle indica uma determinada posição na memória de dados para as palavras de código de 8 bits. O endereço de controle determina no comutador temporal com inscrição cíclica, de qual posíção da memória de dados deve ser 118

ee e

"ct. "-

"c, e "'" c

" "t~

"c; C

"tee e., cc (..;

7.2.3 Matriz de Comutação

. d e comutaçao - sao - f orma dllas por . As matnzes . .. + . comutadores temporais, espaciais-temporais. ou espaciais. Estes comutadores podem ser usados individualmente ou em qualquer combinação, sendo a mais usual a. combinação temporal-espacial-temporal. :1

A combinação pode variar de caso para caso e depende da configuração do sistema e da capacidade da central de comutação.

7.2.3.1 Comutação Espacial

Um comutador espacial comuta qualquer palavra de código de 8 bits de uma linha ' multiplex de entrada a qualquer linha de ,I' saida sem trocar o "time slot" (entenda-se por "time-slot" o intervalo de tempo oçupado por uma palavra de 8 bits). Porta~to, as palavras de código permanecem em seus "time slot" originais durante e após a comutação e, consequentemente, não há retardo. Há, isto sim, a alteração da sua posição "espacial", isto é, sua aloca~o nas diversas linhas multiplex. II

Ao contrário da técnica analógica. a matriz de comutação digital é formada por circuitos integrados que só admitem sinais digitais. Por este motivo, estas tarefas devem ser realizadas individualmente para cada terminal. Devido aos sensiveis componentes eletrônicos utilizados nos equipamentos de conexão da técnica digital, é necessária uma proteção especial de sobretensão.

Além dos sinais telefônicos, os equipamentos de conexão recebem também a sinalização e preparam esta para o comando do estabelecimento da ligação.

c c c c

A matriz de comutação é formada por combinação de portas "ANO" e': uma memória de controle. Cada posição de memória ativa um conjunto de portas!i"ANO" associadas às linhas de saída. O " . encaminhamento das chamadas e controlado pelo endereço destas pdsições de memória. II A figura 7.2 mostra o principio da com~tação espacial. Para tomar mais claro o exemplo, representou-se apenas três linhas myltiplex de entrada e três de saida, com quatro palavras de código por periodo de acoplamento. A configuração das ':portas "ANO" liberadas é modificada. de ~forma sincrona, a cada "time slot". Para cada "time slot" das linhas multiplex de entrada ~ feita uma interconexão através de uma'l porta "ANO", ou seja, uma porta "ANO" é Ii~erada 8000 vezes por segundo para II cada

c Co e c e

Digital

11'

A maioria destas funções também são realizadas por terminais de troncos analógicos. Nas linhas de assinantes digitais e troncos digitais, estes sinais são transmitidos em forma digital, isto é, as funções de codificação e decodificação não são necessárias nos equipamentos de conexão.

c e

- Alimentação; - Corrente de chamada; - Supervisão; - Conexão para fins de testes.

-d.rf e Inte aces para conexoes O s padroes e d centrais telefônicas digitais seguem recomendações da série 0.500 da ITU-T.

Na técnica analógica, os pontos de comutação da matriz são contatos e podem conduzir correntes relativamente altas, permitindo que através da matriz de comutação sejam realizadas as seguintes funções:

Como a conversão analógico-digital e digitalanalógico é feita por terminal (linha de assinante analógica), há também a necessidade de uma hibrida por terminal de 2 fios, para a conversão de 2 para 4 fios e de 4 para 2 fios.

(,;

As funções a serem executadas pelos equipamentos de conexão de sistemas de comutação digital, para cada terminal de assinante analógico, podem ser expressas como tarefas. Estas tarefas, com exceção da conversão analógica-digital-analógica, já são executadas nas centrais analógicas porém, na técnica digital estas tarefas têm um maior significado.

119

,. ,.

II li II it

li.,

li ;11

'ii I~

, !

interconexão. No exemplo, cada "time-slot" dura o tempo de T/4 segundos( T = 125 Ils ).

Caracteristlcas do comutador espacial: - processo de comutação: as palavras de código mantêm seu "time slot" mas podem ser atribuídas aleatoriamente às linhas multiplex de saída;

As portas "ANO" selecionadas são liberadas simultaneamente durante um determinado "time slot". A seqüência correta, na qual determinada porta "ANO" deve estar liberada ou bloqueada, é dada por uma memória de controle para cada coluna da matriz de comutação (equivalente a cada linha de saída) e determina o caminho das ligações ou seja, o encaminhamento das chamadas.

- livre de bloqueio quando n >= m (m linhas de entrada; n = linhas de saida) -

acessibilidade plena: toda palavra de código de entrada pode ser transferida a cada linha de saida;

- alto rendimento e tamanho reduzido: utilizando circuitos integrados com larga escala de integração e portas "ANO" de múltiplas funções.

Os endereços de controle na memória de controle indicam, por "time slot", a porta "ANO" a ser liberada (equivalente a uma determinada linha de entrada).

.:J .J .J

08S.: No exemplo simplificado mostrado, os assinantes alocados na mesma linha multiplex não podem ser conectados entre si.

O comutador espacial do exemplo mostrado na figo 7.2 opera interiigando as linhas de entrada e de saída conforme indicado na tabela 7.1, a cada período de tempo de 1 "time slof'.

.J .J .J .J

-J ..J .J

-5 .J

5 .J :) ..J .)

J J .J Palavras de 8 brts Porta ANO Entrada x Saída y

312 132 231 312 Mem. de Controle 123

Endereços de controle (no. da linha de saída)

.J J ') :)

Mem. de Controle

-5

::J ~

Figura 7.2 - Principio de funcionamento de um comutador espacial (simplificado) (equivalente a uma comutação 'cross-poinr) 120

:j "j

.:J

-3

"time slot" 11

Portas "ANO" liberadas 1- 2

2-3 3-1 1- 1

2 3 1

3 1 1

2-3 3-2 1- 3

2 3 1

3 2 3

2-1 3-2 1- 2

2 3 1

1 2 2

2-3 3- 1

2 3

3 1

Linhas conectadas de entrada de saída 1 2

Tabela 7.1 - Modo de operação do comutador espacial simplificado

7.2.3.2 Comutação Temporal

entrada. A seqüência de leitura da memória de dados depende de cada ligação (ou seja,: do encaminhamento da chamada). Os endereços de controle para o seletor na saida da memória de dados são entregues pela memória de controle em sincronismo com os "time slots" de saída. ::

Um comutador temporal pode transferir toda palavra de código de 8 bits de uma linha multiplex de entrada a qualquer "time slot" de uma linha de saida. Isto pode ser feito de duas maneiras, considerando que as palavras de código de entrada são:

No exemplo mostrado. o seletor na saida da memória de dados é controlado pela memória de controle.

- inscritas ciclicamente na memória de dados do comutador temporal e lidas em função da ligação desejada, ou

De forma que o comutador redispõe os "time slots" das palavras de código como segue:

- ordenadas e memorizadas em função das ligações desejadas, para uma leitura cíclica na saida.

Entrada "time slot" "time slot" "time slot" "time slot"

O primeiro princípio de comutação citado é exemplificado na figura 7.3 através de 4 palavras de código. Para melhor visualização, representou-se os elementos eletrônicos de leitura e escrita através de dois seletores. O seletor na entrada da memória de dados é controlado de forma cíclica.

1 2 3 4

ao ao ao ao

Saida "time slot" "time slot" "time slof' "time slot"

2 4 1 3

Esta redisposição dos "time slots" das palavras de código se dá a uma velocidade de 8000 vezes por segundo por ligação. Devido a esta redisposição dos "time, slots", as palavras de código sofrem um retlilrdo no comutador temporal, diferente para cada ligação.

Desta forma, as palavras de código entrantes são memorizadas nas posições de memória de dados em série e de forma sincrona em relação aos "time slots" de 121

tE 1

~ Escrita Cíclica

tS4

Leitura em Sequência Aleatória

I A21 , Linhas de Entrada

. 125 J..Ls

Linhas

de Saída

125 J..Ls

tE4

tS3 MemÓria de dados

Palavras de 8 bits

t3 t4

Memória de controle

Figura 7.3 - Exemplo de um comutador temporal simplificado

o comutador temporal-espacial é uma variante de alta velocidad.e de trabalho do comutador temporal. Por causa da grande velocidade de trabalho. o comutador temporal-espacial pode transferir palavras de código de 8 bits das linhas multiplex de entrada a qualquer "time slot" de diversas linhas multiplex de saída. Para tanto, é necessário reunir (multiplexar) as palavras de código das linhas de entrada e levá-Ias à memória de dados. Isto significa que na linha entre o multiplexador e a memória de dados ocorre uma taxa de bits muitas vezes maior que aquela nas linhas de entrada.

Características do comutador temporal: - processo de comutação: redisposição dos "time slots" das palavras de código; - livre de bloqueio: todas as palavras de código entrantes podem ser transmitidas quando a quantidade de "time slots" da linha de entrada for menor ou igual à quantidade de "time slots" da linha de saída; - acessibilidade plena: toda palavra de código entrante pode ser comutada a todo "time slot" de saída;

No exemplo mostrado na figura 7.4, a taxa de bits entre o multiplexador e a memória de dados é 4 vezes maior que em uma linha multiplex de entrada. Após o processo de comutação, o demultiplexador distribui as palavras de código às 4 linhas de saida com a taxa de bits original.

- alto rendimento e tamanho reduzido: os elementos de controle e de memona compõem-se de circuitos integrados de larga escala de integração. 7.2.3.3 Comutador Temporal-Espacial

De uma maneira global, o comutador temporal-espacialtem os mesmos principios 122

•••• ••••

de funcionamento que o comutador temporal. Portanto, toda palavra de código entrante pode ser transferida, sem bloqueio,

••••

MATRIZ DE COMUTAÇÃO

MULTIPLEXADOR feixes de 128 "1ime-slots-

feixes de 512 "1ime-slots" 4 x 128

••••

a qualquer "time slot" das linhas mulliplex de saida (acessibilidade plena),

DEMUL TIPLEXADOR feixes de 512 "1ime-slots"

16 x 128

feixes de 128 "time-slots " 4 x 128

Linhas de Entrada 16 x 4 feixes de 128 "time slots" ou assinantes

( 16 Estágios

4 x 128

( 4 Estágios)

( 16 Estágios)

16 x 128

4 x 128

feixes de 128 "1ime-siots" 16 Estágios Temporais (Entrada)

Linhas de Salda

feixes de 128 "tlme-slots" 4 Estágios Espaciais

16 Estágios Temporais (Saida)

Figura 7.4 - Comutador Temporal! Espacial! Temporal (8,192 assinantes)

7.2.4 Ligação entre Dois Assinantes

As palavras de código da linha do assinante B chegam, neste caso, através da linha multiplex 2, matriz de comutação e linha multiplex 1 à linha do assinante A.

Cada ligação tem 2 sentidos de conversação e, por este motivo, são interconectadas duas vias na matriz digital (sentido A ~ B e sentido B ....• A), Portanto, interconexões digitais correspondem sempre a interconexões a 4 fios da técnica analógica.

Para a conversação entre os assinantes A e B, em cada periodo de 125 llS são interconectadas brevemente duas vias de conversações na matriz de comutação, Estas duas vias são liberadas tão logo a conversação tenha terminado; os conteúdos das memórias de controle são apagados e os "time slots" dos períodos de 125 llS assim liberados podem ser utilizados para outras ligações.

A figura 7.5 mostra uma ligação entre os assinantes A e B, As palavras de código de 8 bits da línha do assinante A chegam pela linha multiplex 1 à matriz de comutação, onde são alocadas e determinado "time slot" da linha multiplex 2 e enviadas ao equipamento de conexão da linha do assinante B.

123

EQ UIPAM ENTOS OE CONEXÃO Assinantes

"A-

Assinantes

~B.

MATRIZ COMUTAÇÃO

DE DIGITAL

ORGÃOS

DE CONTROLE

Figura 7.5 - Ligações para uma conversaçãoentre assinantes A e B 7.2.5 Sincronização:

Esta alta precisão foi fixada em função das exigências de transmissão de dados, portanto ela será necessária somente em uma rede digital de serviços integrados

Um gerador de sinais de cadência (relógio) supre a central de comutação digital com os sinais de sincronismo necessários. Estes sinais sincronizam todos os processos de comutação nos equipamentos de conexão e na matriz de comutação.

(RDSI).

7.2.6 Disponibilidade:

A premissa para o trabalho conjunto de centrais de comutação digital em uma rede é a alta precisão na alimentação de sinais de sincronismo. Para alcançar esta precisão, foram introduzidos os seguintes tipos de operação:

A disponibilidade de centrais tipo CPA-T (centrais de programas armazenados temporais) é definida pelo ITU-T para um valor de 99,9954 %.

--'

D = [ 1 - ( tempo total de paralização I tempo total de funcionamento)] x 100%

- operação plesiócrona - sincronização mestre-escravo - sincronização mútua - combinação de sincronização mestreescravo e sincronização mútua

7.3 Configuração de Processadores J

A escolha que o projetista da central telefônica faz sobre a configuração dos processadores é muito importante, uma vez que a execução das muitas tarefas a serem realizadas está diretamente relacionada com o processamentocentralizado principal (PC) e o processamentoauxiliar distribuido.

o ITU-T recomenda operar as centrais de comutação digitais para tráfego intemacional de forma plesiócrona, com uma toleráncia de sincronismo menor que 10-11, quando então tem-se, temporariamente, um escorregamento ("slip") de, no máximo, um quadro de pulsos completo (30 ou 24 canais telefônicos) a cada 70 dias. Esta precisão também é recomendada para as redes nacionais integradas.

Chama-se de comandos, as informações enviadas do PC para a periferia e de mensagens as informações enviadas da periferia para o PC. Neste caso todas as funções da periferia dependem de alguma forma de processador 124

central. Para que não haja perda de informações e para garantir um certo nivel de segurança, algumas medidas devem ser tomadas no que diz respeito à configuração dos processadores.

de um link interno entre eles. No caso de troca, o reserva pode assumir imediatamente a central, não havendo perda de chamadas. Entretanto, podem ocorrer falhas se problema afetar este link de conexão. II

Basicamente temos dois tipos de processamento principais: processamento centralizado e processamento distribuído.

7.3.1 Processamento 7.3.1.1 Processamento duplicado

7.3.1.4 Processamento Duplicada

Centralizado: com

Dividido com Carga

Todas as opções até agora discutidas necessitam de um outro processador adicional para manter a segurança da central. O investimento nesta segurança, nestes casos, é o mesmo que se necessita para operar a central. A solução reserva ativa é a que se aproxima de uma solução mais econômica. ,i

sincronismo

Este sistema consiste de dois processadores idênticos, funcionando ao mesmo tempo em sincronismo um com o outro, onde é feito um teste simultàneo nas suas saídas para a deteção de erro.

Neste caso, já que o reserva vai ficar ligado e constantemente informado da situação, por que não o utilizar também, dividindo a carga com o processador principal? .

Neste caso. o erro é fácil de ser detetado porém a dificuldade está em saber em qual dos dois processadores atuar, uma vez que os mesmos estão em sincronismo. Para resolver este problema, é inserido um outro controle em micro sincronismo.

Com o partilhamento de carga e com o processamento dividido, é possível dimensionar ambos os processadores para uma carga nominal mais econômica, mantendo assim o mesmo nível que se deseja de segurança. II

7.3.1.2 Processamento com reserva passiva Este sistema consiste em dois processadores, sendo que um fica na reserva porém desligado. Os programas são mantidos separados e disponiveis para ambos processadores. E feito também um teste para a deteção de erro e em caso de falha do processador ativo, o reserva é prontamente colocado em ação, lendo os programas que estão armazenados, assumindo o comando da central e passando o outro para a condição de reserva.

" 7.3.2 Processamento processamento)

Distribuído

(Multi-

Todas as estruturas citadas até agora são baseadas em processamento central, muito parecido com os computadores "Main frames" utilizados em aplicações diversas que não a de telefonia, todos duplicados por questões de segurança. "

Existe, porém, um pequeno espaço de tempo entre o desligamento de um e o ligamento do outro, podendo ocorrer perda de chamadas que estiverem sendo completadas naquele momento.

Não há dúvida que a tendência tecnológica forçou de algum modo a utilização cada vez maior de processadores nas centrais telefônicas CPA, onde a lógica dos processadores é fornecida através de programas armazenados.

7.3.1.3 Processamento com reserva ativa ("hot stand-by") Neste caso, o processador reserva fica ligado, sendo mantido informado constantemente de toda a situação através

Inicialmente, a lógica dos processadores era armazenada fisicamente nos circuitos lógicos do processador central. Devido à natureza de tráfego em tempo real aplicado aos processadores, fez com que surgisse 125

---------------------------,------------------'~

J :5 uma outra altematlva, possivelmentemelhor, diminuindo-se os problemas e simplificando o processamento, com a utilização de processadoresdistribuídos na periferia, onde está a origem do tráfego,

redistnbuidos. bem como a capacidade de Sinalização, existindo a disponibilidade de alta capacidade de voz, dados e sinalização diretamente ao assinante. A utilização desta alta capacidade exige também o uso do processadoraté o terminal do assinante. Como exemplo, no Sistema 12 da Alcatel, todos os módulos independentes de assinantes, troncos, sinalização e as demais funções da central são controlados por diversos microprocessadoresidênticos, Uma simples conexão de chamada pode necessitar do envolvimento de três a seis processadores nas diferentes funções de conectar uma chamada. Nesta mesma linha, as centrais TRÓPICO R e TRÓPICO RA, desenvolvidas pelo CPqD-Campinas, também utilizam da arquitetura de processamentototalmentedistribuído,

No processamento distribuído, as funções do processador central foram subdivididas em partes, ou seja: processadores de coordenação, responsáveis pelo controle básico da central; memórias, também subdivididas; e os processadores regionais de entrada e saida (periferia), todos conectados através de vias ("BUS") de dados de alta velocidade e alta segurança, Os processadores regionais de EIS fazem ainda a função de mudança de velocidade e protocolos necessários para a comunicação da periferia com a central. Nos sistemas que utilizam de multiprocessamento, o restante da central deverá possuir um poder de processamento adicional considerável através de pequenos processadores e controladores em cada unidade de recebimento e interpretação e implementação de comandos, bem como para enviar as informações ao processador de coordenação, Com esta configuração, a capacidade de processamento pode ser direcionada totalmente para o tráfego da central, porém existe um limite máximo de multiprocessamento,que é determinadapela velocidade permitida nas vias de comunicação ("BUS')

A grande vantagem do processamentototalmente distribuido está na segurança da central como um todo, visto que as paralizações localizadas não afetam as demais áreas da central. Uma outra vantagem está na modularidade do equipamento, onde é possivel obter uma razão de crescimento linear em todos os niveis.

totalmente

S CJ

:J ,J j j

::J j

::J

3 j -J

:J :j

'3 7.3.3 Exemplos de configurações Centrais Digitais:

7.3,3,1 - Centrais Públicas

Os sistemas modernos necessitam às vezes de capacidades de processamento bem elevadas e é necessário controlar as grandes centrais através do uso de diversos grupos de multiprocessadores, 7,32,1 Processamento buido

Central AXE 10 - Ericsson- Suécia Arquitetura: matriz T-E-T duplicada e processamentocom sincronismoduplicado, Capacidade máxima:200.000 linhas Central EWSD - Siemens- Alemanha Arquitetura: matriz T-E-T duplicada e processadores regionais em reserva ativa duplicado e processador central em multiprocessamento, Capacidade máxima:100,000

distri-

O processamento totalmente distribuído seguiu a tendência de evolução da arquitetura dos processadores das centrais. Este estilo, no presente momento mais moderno e econômico, utiliza de vários microprocessadores distribuídos por toda a central. Na comutação digital, com a digitalização cada vez mais perto do terminal do assinante, os custos da central tem sido

Central Neax 61 - NEC- Japão Arquitetura: matriz T-E-T duplicada e processadores separados por função e processador central duplicado em reserva ativa, Capacidade máxima:100,000 126

::J j J

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,3.32 Centrais Privadas:

Central MD11 O - Ericsson/Matec Arquitetura: Matriz temporal e operação por multiprocessamento Capacidade: 512 portas por sub-bastidor (UM); maximo de 20.000 portas

'c"

'"'

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'"'

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"" "" \;.; "" C

Central Saturno 5000 I HCM300 Siemens/Equitel Arquitetura: Matriz temporal e operação por processador central e processadores de aplicação e de periferia Capacidade: 1024 portas por sub-bastidor; Central Neax 2400 - NEC Arquitetura: Matriz temporal e operação em multiprocessamento Capacidade: 128 portas por sub-bastidor; 2048 portas no maximo. Central Sopho 3030 I Philips Arquitetura: Matriz temporal e operação em multiprocessamento Capacidade: 256 portas por bastidor; maximo de 512 portas (neste modelo). Tem modelos que chegam a 10.000 portas.

""'C

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7.4 Processamento

de Uma Chamada

'"'

" ,

••••

As funções de operação e manutenção são, por exemplo: - instalação ou desconexão de terminais de, assinantes, ',i modificação dos dados encaminhamento e de tarifação,

de 'i

- modificação da atribuição dos feixes, - leitura de dados de tarifação e de medição de trafego, ' - testes de equipamentos, - diagnóstico de falhas. As funções de segurança são, por exemplo: ,

" de equipamentos,

- transferência para a reserva, - alarme e notificação de defeitos, - neutralização de defeitos, - reinicialização automática ("recovery"). 'I

As exigências de capacidade de um " processador de coordenação dependem do tipo da central, e deve ter as seguintes unidades básicas: 'i

de coordenação

"Il

- Unidade de processamento, - Unidade de memória, - Processadores de entrada e saida.

As principais funções do processador de coordenação (CP) são: funções de comutação, operação, manutenção e segurança.

Em geral, as unidades de processamento e " de memória de um processador de coordenação são duplicadas.

As funções de comutação são aquelas para o controle do estabelecimento da ligação, por exemplo:

Os processadores de entrada e 'I saida controlam o fluxo de dados de entrada e ' saida. Através deles também" estão conectados os equipamentos de 0P~foilção e

I"..

- busca de vias

- localização e bloqueio defeituosos,

Para o detalhamento de um encaminhamento de uma chamada seguiremos a configuração de uma central telefônica digital tipica. Primeiramente são detalhados os módulos principais: processadores de coordenação, memória e periferia. Posteriormente é mostrado um exemplo de encaminhamento de uma chamada, baseada em uma central EWSD, fabricada pela Siemens. 7.4.1 Processadores

conversão de algarismos para o encaminhamento e determinação de degraus tarifários,

- interpretação dos dados e geração das informações de controle para as linhas de assinante e troncos,

127

.Ii i

de manutenção bem como a memória extema.

Tem a função de controlar os circuitos de linha de assinantes e de troncos. ajuste do comutador de grupo ou do multiplexador de Voz, processar as informações de seleção recebidas, atender as interfaces para troca de informações de controle, executar testes de rotina e supervisionar tensões.

Além destas unidades, também fazem parte do processador de coordenação: o distribuidor de mensagens e o gerador central de cadéncias (relógio central). Estas duas unidades funcionais também devem ser duplicadas.

- Comutador de Grupo:

o distribuidor de mensagens ordena e distribui os dados entre o processador de coordenação e os diversos processadores periféricos. Também controla o fluxo temporal da troca de mensagens.

É um estágio de comutação temporal com 512 "time slots". Interliga, sem bloqueio, as linhas de multiplex de entrada e saida pela associação de dois "time slots". Este comutador também interconecta várias vias para uma ligação de conferência e conecta a unidade de sinalização.

gerador de cadências se encarrega da sincronização da central, gerando sinais que são distribuidos pelo sistema de sincronismo central. Pode ser sincronizado através de sinal padrão externo.

Está conectado com a matriz de comutação da central através da unidade de interface de linha. Uma linha Multiplex de 8 Mbitls com 128 "time slots" conecta o comutador de grupo à matriz de comutação e uma outra linha, a matriz de comutação ao comutador de grupo.

7.4.2 Memória A memória extema contém os programas e dados que não necessitam estar permanentemente armazenados no processador de comutação, o programa carregador de sistema ("system loader") e o sistema completo de programas para uma reinicialização ("recovery"), bem como os dados de tarifação e de medição de tráfego. Por motivos de segurança, esta memória extema também deve ser duplicada.

Os grupos de conexão para troncos digitais contêm um multiplexador de voz no lugar do comutador de grupo. Este multiplexador tem um menor volume de hardware e software. - Unidadede Interface de Linha: Esta unidade interconecta os canais das linhas de multiplex entre o comutador de grupo (ou multiplexador de voz) e a matriz de comutação. O processador de grupo indica à interface quais as ligações duplas (ida e volta), através da matriz, que devem ser usadas.

7.4.3 Periferia

o grupo de conexão forma a interface entre a periferia analógica ou digital e a matriz de comutação. A eles são conectadas as linhas dos assinantes elou troncos, podendo operar com todos os sistemas de sinalização usuais.

- Unidadede Sinalização: Esta unidade gera os sinais de áudio e as correntes alternadas necessárias, por' exemplo, para a chamada ou indicação de tarifa no terminal de assinante. Ela contém ainda, conforme a necessidade, transmissores e receptores para a sinalização MFC, bem como receptores de seleção por teclado. Para acesso ao múltiplo de teste, a unidade de sinalização contém um acoplador que conecta os circuitos de assinante e de tronco a um equipamento de teste.

Os grupos de conexão são unidades completamente independentes e que podem ser considerados como unidades de ampliação de uma central de comutação. Cada Grupo de Conexão tem as seguintes unidades funcionais: - Processador de Grupo:

128

J ':J

-..e c c "-c

'""c C

- Un,dades de Conexão de Linhas:

processador de grupd (PG) complementa a informação de seleção com a informação de origem e a entrega ao processador de coordenação (PC);

Esta unidade lem a finalidade de adaptar as linhas conectadas à interface interna dos grupos de conexão. Podem ser de: - Circuito de Linha de Assinante - Circuito de Tronco - Unidade de Interface Digital

- Com o número de chamada completo, d processador de coordenação (PC), verifica se o assinante chamado está livre. Caso esteja, ordena a ocupação do terminal do assinante chamado, a interconexão da unidade de sinalização (US) e um teste das vias interconectadas;

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'"' C,.;

" ""

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"", c

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c c

7.4.4 Encaminhamento

da chamada

Para mostrar como é encaminhada uma chamada por uma central de comutação digital, vamos nos basear na figura 8.6. Os assinantes estão ligados à central através de linhas a 2 fios. Na central, contudo, as ligações são sempre a 4 fios, isto é, as duas vias de conversação do assinante A ao Assinante B e do assinante B ao assinante A são interconectadas em separado. . O assinante chamador (A) inicia o estabelecimento da ligação ao levantar o monofone do gancho.

- O processador de grupo (PG) do assinante chamado dá o comando ao CLA para enviar' a corrente de chamada;

- O circuito de linha de assinante - CLA, reconhece o fechamento do "Ioop" com a transferência da mensagem correspondente ao processador de grupo (PG);

- O CLA no grupo de conexão do assinante chamado aplica a corrente de chamada. A unidade de sinalização aplica o tom de controle de chamada ao assinante chamador através do comutador de "grupo e da ligação estabelecida neste intervalo de. tempo;'

- O PG determina a categoria e a classe do assinante chamador; - O PG fornece os comandos de ajuste ao comutador de grupo (CG).

- A interligação do gerador de tons (GT) e o Circuito de linha do asssinante (CLA) é desfeita após o recebimento do primeiro algarismo;

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\.. (;.,

C C C

• O assinante chamado atende. Em seguida, o processador de grupo interconecla o comutador de grupo no grupo de conexão, do assinante chamado; ,

- O CG interconecta o CLA e a unidade de sinalização (US); - O gerador de tons (GT) da unidade de sinalização envia o tom de seleção e o receptor de códigos da unidade está apto a receber a informação de seleção (números discados);

- Se o teste das, vias interconectadas for positivo, isto é, se a ligação estiver em ordem, o processador de grupo (PG) do assinante chamador dá o comando de interconexão ao comutador de grupo (CG). Além disso, ele dá ao processador de grupo (PG) do assinante chamado o comando para envio da corrente de chamada, através do Gerador de Corrente de Chamada (GCC);

- O processador de grupo do assinante chamador recebe um sinal de atendimento do processador de grupo do assinante, chamado. O processador de grupo do assinante chamador registra a tarifa e a memoriza em um registrador. No final da conversação as unidades de tarifação são transferidas ao processador de: coordemição; I

- A ligação interna está agora estabelecida.

• A unidade de sinalização (US) transfere ao processador de grupo (PG) a informação de seleção recebida; 129

( A)

GTL

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UTl

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CLA

Conversaçã

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I I

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(B)

. . .. . . . . .. Sinalização

GTL

....."'I,-'

CG CLA

As sinante

UTL

I-

GCC

. . . . . . ... . . .. . .. . .. . .. . •

1== = = =

Estado de Repouso

•

Assinante A tira monofone do gancho

" Envio da Cor. de Chamada

seleção

- Informação de seleção (discagem); - Conexão da corrente de chamada.

LEGENDA: CLA - Circuito de linha do assinante PG - Processador de Grupo CG - Comutador de Grupo PC - Processador de Coordenação US - Unidade de Sinalização Figura 7.6 - Encaminhamento

UIL

Ch amado

I I

. . . . . . .

Estado de Conversação

Assinante B atende a chamada

GT - Gerador de Tons GCC - Gerador de Corrente de Chamada MC - Matriz de Comutação UIL - Unidade de Interface de Unha UTl - Unidade de Terminação de Unha GTL - Grupo de Tenninação de Unha

de uma chamada ( Ex. central EWSD - Siemens )

130

-c CC

Nos processadores penféricos, os programas de software de' usuário processam os eventos de periferia. Assim o' processador de grupo tem as seguintes tarefas: "

e c

As tarefas de um porex.:

- supervisão das linhas de asssinantes e troncos; I' - recepção de algarismos: - emissão de algarismos; - controle dos circuitos de assinantes e dos troncos; II - aplicação e identificação da sinalização de linha. 11

- controle da execução dos programas nos diferentes niveis de interrupção de serviço;

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7.5 Composição

de Software

Software de centrais digitais de comutação abrange programas e dados para todos os processadores contidos no sistema. Para cada processador distingue-se entre programas orientados ao sistema (Sistema Operacional) e programas orientados ao usuário (software de usuário). sistema operacional são.

7.6 Facilidades

- execução de procedimentos de entrada e saida e funções de medição de tempo;

Além das funções de comutação inerentes ao funcionamento das centrais telefônicas. as centrais digitais trazem novas facilidades sendo algumas delas já bastante difundidas, tais como o siga-me ("follow-me"), rediscagem automática ("redial"), espera. captura de chamada, redirecionamento. etc .. ,'

- funções de segurança. A interface interna do sistema operacional está voltada á configuração de hardware. Já a interface externa é feita de tal forma que o software de usuário fique neutro em relação ás configurações de hardware.

Além destas. achamos significativo comentar sobre as funções de "correio de voz" ("voice mail"), teleconferência, cadeado eletrônico, além das funções especiais de DOR (Discagem direta a ramal) e DAC: (Distribuidor Automático de Chamadas).

O software de usuário contém programas para funções a serem executadas especificamente pela central. Estas funções se destinam a processamento das ligações bem como para operação e manutenção da central de comutação. As tarefas no processamento são. por ex.:

O "Correio de Voz" trata-se de uma' função similar a da "secretária eletrãnica". É extremamente útil para passagem de recados.

das ligações

A função de teleconferência é muito útil em empresas privadas por permitir a interligação, de vários ramais em uma única chamada." permitindo reuniões por telefone. li

- encaminhamento de tráfego; - busca de vias: - coleta de dados para tarifação; - coleta de dados para tráfego.

O cadeado eletrãnico possibilita uma' privacidade e uma personalização de funções por usuano ou por terminal telefônico. É útil para permitir ligações DDD I ou DDI a usuários específicos. através de senha.

As tarefas de operação e manutenção são: - administração de terminais de assinantes e troncos; - leitura de dados de tarifação e tráfego; - entrada de dados e programas para ampliação da central; - processamento de alarmes: funções de testes, diagnósticos e configuração do sistema.

A função DOR vem de encontro a necessidade de redução de telefonistas. dinamizando as ligações telefônicas de" entrada.

131

---

----------------------------------------~~

A função DAC - Distribuidor Automático de Chamadas, é útil em situações nas quais um mesmo número é atendido em diversas posições, tipicamente encontrado nas empresas de distribuição de energia elétrica (telefones 196 e 120).

A bilhetagem é o processo de coleta e registro de dados de chamadas telefônicas originadas, enquanto que a tarifação é o processamento dos dados fornecidos pelo circuito de bilhetagem, para obtenção dos custos das chamadas telefônicas originadas.

Notamos ainda que, a integração de vozdados pela central telefônica não tem sido mais enfatizada, uma vez que as transmissões de dados têm caminhado para taxas de transmissões muito elevadas para compartilharem o mesmo caminho da voz. Desta forma, estão sendo criadas, na maioria das empresas, redes específicas de transmissão de dados, independentes das redes de telefonia. Entretanto, a maioria das centrais atuais, que possuem terminais telefônicos -digitais, comportam transmissão simultãnea de voz e dados, inclusive, algumas delas, como possibilidades de roteamento.

A bilhetagem e a tarifação podem ser realizadas tanto em centrais eletrônicas CPA quanto nas Eletromecànicas. As centrais CPA são mais adequadas, pois já fornecem os dados das ligações telefônicas originadas na forma digital, sendo necessário para complementar a bilhetagem a interligação com um equipamento periférico para armazenamento destes dados em um meio adequado (disquete ou papel). Esta interligação é nonnalmente através de uma interface serial padrão RS-232. Nas centrais eletromecãnicas, a aquisição destes dados é feita a partir de equipamentos periféricos, geralmente de custo elevado.

Facilidades comuns encontradas na maioria das centrais digitais de comutação:

o bilhetador deve fornecer os seguintes dados sobre as ligações originadas:

- siga-me ("folow-me") - redirecionamento de chamadas - captura de chamadas - correio de voz ("voice-mail") - conferência - espera - cadeado eletrônico - bloqueio automático - serviço noturno - classes de serviço - Discagem Direta ao Ramal (DOR) - Distribuidor automático de Chamadas

- número do assinante chamado; - número do ramal que originou a chamada; - dia, mês e hora do inicio da chamada; - tempo de duração da chamada. Estas informações são .armazenadas e depois processadas pelo tarifa dor que calcula o custo das ligações. O tarifador deve ter as seguintes caracteristicas: - capacidade de identificar períodos de tarifação diferentes, tais como, tarifa normal, tarifa reduzida, tarifa diferenciada, etc.;

(DAC)

É importante citar que, em algumas centrais, existem algumas funções que não são possiveis entre estágios de linha diferentes, por exemplo: siga-me, captura, redirecionamento, etc.

- ter capacidade de distinguir diferentes classes de chamadas, tais como, chamadas tarifáveis, não tarifáveis, chamada regional, 000, DOI, etc.; - .possuir uma tabela de degraus tarifários para formação do custo da chamada, assim como uma tabela de localidades para aplicação dos degraus tarifários;

7.7 Tarifação e Bilhetagem A bilhetagem e a tarifação compõem um sistema de gerenciamento telefônico para discriminação das despesas telefônicas. São emitidos relatórios que possibilitam tanto a análise das ligações telefônicas, quanto o comportamento dos usuários da central privada de comutação telefônica.

- ter facilidades para corrigir valores das tabelas anteriores. dependendo do software implantado, diversos tipos de relatórios podem ser 132

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c'"c c

"c"

apresentados como, por exemplo, para um determinado periodo de tempo: - relação das ligações efetuadas por ramal; - sumário das ligações telefônicas por órgão da empresa;

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- sumário das ligações telefônicas por centro de custo;

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- distribuição das ligações telefônicas hora do dia (determinação da HMM);

" t.-

e;.,

partir das centrais de comutação e que serão recebidos pelos mesmos sob forma sonora por meio de transdutores apropriados, Constitui este conjunto o tom de discar, o tom de controle de chamada, o tom de ocupado, o tom de número inacessível e a corrente de chamada. A' prática TELEBRÁS correspondente é a de!1 210-110-702 "Especificações de, Sinalização Acústica para a Rede Nacional' de Telefonia". nQ

por

7.8.2.2 Sinalização de Linha

relatório de exceção: iigações que excederam um valor ou uma duração prédeterminada,

A sinalização de linha é o conjunto de sinais destinados a efetuar a ocupação e supervisão enlace-a-enlace dos circuitos que, interligam duas centrais de comutaçã0,i telefõnica.

A padronização de bilhetador I tarifador está sendo elaborada através do projeto de Norma ABNT 03:012,05,006,

A seleção de linha pode ser de 4 tipos:

C \;.

- sinalização - sinalização - sinalização - sinalização

7.8 Protocolo entre Centrais Telefônicas

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Q C C ~

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C ~

7.8.1 Introdução

7.8.2.1 Sinalização Acústica

A sinalização acústica é o conjunto de sinais transmitidos diretamente aos assinantes a

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'i "

11 - sinal de ocupação - sinal de atendimento - sinal de desligar para trás - sinal de desligar para frente - sinal de confirmação de desconexão - sinal de desconexão forçada - sinal de tarifação - sinal de rechamada

Sinalização telefônica é o mecanismo de troca de informaçôes entre terminal de assinante e central de comutação ou entre centrais de comutação, capaz de estabelecer um diálogo para o processamento da chamada e o estabelecimento da conexão, desde o terminal chamador até o terminal chamado. através da rede telefônica e de suas centrais de comutação locais e de trânsito,

c...

's.;"-

Os sinais da sinalização de linha são:,

7.8.2 Sinalização Telefônica

A sinalização compreende a sinalização acústica do assinante, sinalização de linha e de registradores.

E+M pulsada E+M contínua por corrente continua R2 digital

Estas sinalizações estão associadas canal de voz para cada ligação.

Os protocolos entre centrais telefõnicas referem-se aos sistemas de sinalização telefônica. que para o caso de interligação entre centrais CPA digitais evoluem para protocolos mais complexos que visam um maior grau de integração entre as centrais.

As redes telefônicas públicas no Bràsil via rádio empregam normalmente a sinalização E+M pulsada, enquanto que a sinalização E+M continua é empregada em circuitos. internacionais e também nas redes privativas via rádio. A sinalização por corrente continua é usada quando as centrais estão interligadas através de cabos metálicos. As especificaçôes de sinalização de linha para a Rede Nacional de Te.lefonia via terrestre estão descritas na 'prática TELEBRÁS 210-110-703 As sinalizações pulsada podem 133

E+M continua e E+M ser usadas tanto em

" I

, I

il'I

entroncamentos digitais.

analógicos

quanto

nos

A sinalização E+M pulsada utiliza sinais curtos geralmente de duração (150 ::!: 30ms) e longos de(600 ::!: 120ms), enquanto que a sinalização E+M continua a presença ou ausência de sinal denota um certo estado de sinalização. A Tabela 7.2 mostra uma codificação dos sinais de linha da sinalização E+M pulsada para um entroncamentodigital.

As sinalizações E+M pulsada e E+M continua num meio analógico correspondem, em geral, a presença de um tom em freqüência fora de faixa (3825Hz), enquanto que num meio digital, onde é usada a via B, correspondem a presença de "1" (um) no bit correspondente ao canal (via) de sinalização.

FASE DA DESIGNAÇAO CHAMADA DO SINAL Tronco Livre Ocupação do Tronco Atendimento da Chamada Conversacão Desligamento da Chamada

Bloqueio

Sinal de Ocuoacão Sinal de Atendimento Desligar p/trás Desligar p/ frente Confirmação de Desconexão Desconexão Forcada Sinal de Blooueio Tabela 7.2 -

SENTIDO DO SINAL

CANAIS SINALIZACÃO a, b, a2 1 O 1 1 (1) 1

O O

(1)

1 1

O O

O (1)

(1)

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DURA~AO EMISSAO

b, (150 + 30)ms curto (150 + 30)ms curto (600 +' 120)ms lonoo (600 + 120)ms lonoo (600 + 120)ms lonoo (600 + 120)ms lonoo permanente

Codificação Digital para Sinalização de Linha E+M Pulsada

O sistema de sinalização R2 digital utiliza dois canais de sinalização para frente (af e bf) e dois canais de sinalização para trás (ab e bb). Os sinais para frente correspondem assinante chamador enquanto que os sinais para trás referem-se as condições da Central de destino e do assinante chamado Estes canais são utilizados na troca de informações entre os juntares que utilizam enlaces PCM. As informações af e ab correspondem a via A e as informações bf e bb correspondem a via B.

do assinante chamador, este canal também reflete as condições de enlace do assinante chamador (enlace aberto ou fechado). O canal bf fomece ao equipamento de comutação de entrada, indicação de falhas oconidas no equipamento de comutação de saida. O canal ab reflete as condições do enlace do assinante chamado (enlace aberto ou fechado) enquanto que o canal bb reflete as condições de ocupação do equipamento de comutaçãode entrada. Os sinais de linha do sistema R2 digital são codificados conforme mostrado na Tabela 7.3.

O canal af indica as condições de operação do equipamento de comutação de saída. Como estas condições estão sob o controle 13~

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•••

DESIGNAÇAO DO SINAL

Sinal de Ocupacão Sinal de Confirmação de Ocupa cão

Sinal de Atendimento

•••

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Sinal de Deslioar 01 Trás Sinal de Desligar pl Frente Sinal de Confirmação de Desconexão Sinal de Desconexão Forcada Sinal de Confirmo de Desconexão Forcada Sinal de Blooueio Sinal de Falha

FASE DA CHAMADA Tronco Livre Ocupação do Tronco

Chamada em Proaresso Atendiment o da Chamada Conversaçã o

Desligamen to da chamada

Situações Especiais

SENTIDO DO SINAL

CANAIS DE SINALlZACÃO af bf ab bb 1 O 1 O

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> Tabela 7.3- Sinalização

OBSERVAÇAO

I x=O-A desliga primeiro x=1 B desliga primeiro

de Linha R2 Digital

A sinalização de linha R2 digital é muito empregada nas intertigações, através de meio de transmissão digital, entre PABX CPA.T e central pública CPA.T.

7.8.2.3

135

Sinalização entre Registradores

-------------------------------------~

A sinalizi.lção entre registradores é o conjunto de sinais correspondentes ao envio e recepção das informações destinadas ao referentes às condições particulares dos assinantes chamador e chamado e das informações referentes aos circuitos e órgãos envolvidos.

estabelecimento das chamadas através dos órgãos de comutação. das informações encontra-se em elaboração na projeto de norma n° 03:012.05.004.

ABNT,

Nos sistemas associados ao canal de voz, o processo de conexão de circuito se inicia com a sinalização de linha (tomada de circuito), em seguida passa para a fase da sinalização entre registradores e, após terminar a conversação, é iniciada a desconexão, novamente empregando a sinalização de linha (sinal de desligar).

Alguns tipos de sinalização de registradores são: - multifrequencial compelida (MFe} - pulsos decádicos - multifrequencial (MF) A sinalização multifrequencial compelida é a utilizada na rede nacional de telefonia via terrestre e encontra-se descrita na prática TELEBRÁS 210-110-702 "Especificações de Sinalização entre Registradores para a Rede Nacional de Telefonia via Terrestre". O sistema de sinalização internacional correspondente da UIT.T é o R2 referente à sinalização entre registradores.

7.8.2.4 Sinalização por Canal Comum Neste sistema a sinalização está separada do canal de voz e é comum a diversas ligações. Compreende tanto a sinalização de linha quanto entre registradores. Os sistemas de sinalização por canal comum (SCC) são sistemas de comunicação de dados, baseados em transmissão de mensagens, que empregam enlaces de alta confiabilidade contendo as informações de sinalização necessárias ao encaminhamento, processamento das chamadas, estabelecimento e desconexão do circuito de voz relacionado a chamada em curso. Esses enlaces de sinalização, estabelecidos entre as centrais de comutação, são distintos e segregados daqueles alocados para a comunicação propriamente dita.

A sinalização MFC utiliza o processo de combinação de 2 freqüências entre 6 para transmitir as informações entre registros (frequências altas), a partir da central que originou a chamada, e outras 2 entre 6 (frequências baixas) no sentido oposto. Todas essas frequências se situam na faixa de voz, sendo transmitidas de forma interativa (compelida), utilizando-se do mesmo circuito de voz empregado para a troca de informações entre os usuários. As frequéncias que constituem cada um desses grupos são as seguintes:

Os sistemas de sinalização padronizados pela UIT.T são os sistemas de número 6 e 7

- altas: (1380, 1500, 1620, 1740, 1860 e 1980) Hz - baixas: (1140, 1020,900,780,660 e 540)

O sistema nQ 7 foi adotado na maior parte do mundo, inclusive pelo Brasil para a rede pública, por se tratar de um sistema de concepção digital, baseado na rede de dados e adequado à RDSI.

Hz Todas as sinalizações de linha e entre registradores descritas até aqui são sistemas de sinalização associados ao canal de voz para cada ligação e denominadas SINALIZAÇÃO POR CANAL ASSOCIADO.

Esse sistema emprega enlaces de dados independentes do circuito de conversação, que pode ser do tipo analógico a 4,8 kbitls ou digital a 64 kbitls e utiliza um mecanismo de deteção e correção de falhas de transmissão garantindo elevada confiabilidade.

A padronização de sinalização entre centrais privadas de comutação telefõnica CPCT e a Rede Telefônica Pública e entre CPCT (entroncamentos analógicos e digitais que usam sinalização de canal associado)

Uma opção largamente utilizada nas centrais digitais CPA.T para o enlace de sinalização 136

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a 64 kbitls consiste em inseri-lo num canal de voz. no canal 16 dos sistemas PCM de 30 canais que interligam as centrais CPA.T. Cumpre ressaltar que este enlace de 64 kbitls. por ser distinto dos enlaces de comunicação. pode ter um roteamento ou encaminhamento através de uma rede de sinalização independente do roteamento dos enlaces de comunicação.

usado na interligação com PABX's de outros fabricantes. Por exemplo. a EQUITEl usa o protocolo proprietário "NETLlNK" entre os PABX's CPA.T Satumo 5000 e HCM.300. através de meio de transmissão digital. Um protocolo digital muito usado num meio de transmissão digital para interligação de PABX's de diferentes fabricantes é o: DPNSS. (Digital Private Network Signaling System). desenvolvido pela BRITISH TElECOM com o objetivo de não depender do fornecedor. Este sistema de sinalização, baseado no modelo de referência OSI de camadas, está descrito na especificação BRITISH TElECOM NETWORK REQUIREMENT 188. ISSUE 4. Cerca de 12 fabricantes de PABX fornecem' esta" facilidade. Apesar de se basear nos mesmos principios. a sinalização DPNSS não segue as recomendações da Rede Digital de Serviços Integrados (RDSI). Em junho de 1991. 378 redes no Reino Unido e 134 do resto do mundo. sendo 28 dos EUA. já o utilizavam. Entretanto. entre estas redes, poucas utilizam equipamentos de fornecedores diferentes, sendo que, nestas I poucas. são comuns os problemas de I incompatibilidade. Uma das razões é que os fornecedores consideram que seus equipamentos atendem aos requisitos do DPNSS a partir da .implementação das primeiras seis seções da especificação britânica. Estas seções meramente especificam procedimentos de chàmada básica e rejeição de outras mensagens de sinalização. A implementação dás 37 seções restantes é opcional, sendo que cada fornecedor escolheu um subconjunto diferente de seção a implementar.

Os sistemas de sinalização de linha E e M pulsada. E e M continua e R2 digital entre centrais digitais CPA.T através de um meio de transmissão digital utilizam também o canal 16 do sistema PCM. Nestes sistemas. a cada quadro de 2 Mbitls estão associados infonnações de sinalização de 2 canais de comunicação. No SCC nQ 7 envia-se no canal 16 um sinal de 64 kbitls. constituído de mensagens estruturadas em pacotes. com a sinalização comum a todos os canais e não associados a um detenninado canal.

7.8.3 Protocolos de Pabx's Digitais

Interligação

entre

As empresas vem implantando crescentemente suas redes corporativas para atender suas necessidades de comunicação. Estas redes incluem interligações entre PABX's digitais CPA.T de mesmo fabricante e de fabricantes diferentes. O meio de transmissão digital é o mais adequado. podendo ser fonnadas redes digitais integradas (RDI). As centrais são interligadas por feixes digitais de 2 Mbitls. correspondendo a uma interligação de 30 troncos. Meios analógicos ainda são muito encontrados. devendo coexistir com o digital durante um bom tempo. Neste caso. as interligações são feitas através de troncos analógicos.

.1 " Mesmo quando há suporte para a mesma função em equipamentos diferentes, podem haver diferenças na implementação. Recentemente. o correio inglês precisou operar centralizadamente três PABX's. sendo dois da GPT e um da NORTHERN TElECOM. Embora a função de operadora centralizada estivesse implementada pelos dois fornecedores e funcionasse perfeitamente em redes separadas. somente pode ser utilizada na rede mista com a operadora localizada no equipamento da

Para que haja uma integração de facilidades oferecidas pelos PABX's digitais. de forma que se tenha uma transparência de facilidades. mesmo que parcial, protocolos de interligação devem ser mais sofisticados que os descritos anterionnente. Estes protocolos são chamados de protocolos digitais e são protocolos de canal comum.

NT.

Não existe. hoje. uma padronização deste protocolo. Cada fabricante tem seu protocolo proprietário, não podendo ser 137

---------------------------------------r--

Estes problemas se somam ao fato de que determinados fornecedores relutam em conduzir lestes de interoperabilidade por medo de dar aos competidores acesso às suas fatias de mercado.

padronizada para interligação entre PA8X de fabricantes diferentes por ser baseada nos conceitos da RDSI, o que não é o caso do DPNSS. Os padrões Q.SIG estão sendo adotados pela ISO a nivel mundial, sendo esperadas as primeiras recomendações "Q.SIG" ISO para 1994.

A despeito destas turbulências, o DPNSS está longe de ser um fracasso. Os usuários sabem que podem dispor de um padrão que não será alterado por interveniência de um único fornecedor. A base instalada de DPNSS assegura também aos usuários que qualquer novo sistema de sinalização será necessariamente acompanhado de interfunclonamento com DPNSS. Além disso, a presença do DPNSS fomenta o crescimentoda competição.

Porém levará um certo tempo até que as funções e facilidades destes serviços suplementares sejam compatíveis àquelas hoje oferecidas pelos sistemas de sinalização proprietários de cada equipamento.

7.8.4 Protocolos de Interligação Pabx Dígital e a Rede Pública

A 8RITISH TELECOM e sua concorrente MERCURY estão planejando uma demonstração de suporte do DPNSS sobre redes públicas, oferecendo um meio de estender às redes privadas os serviços públicos disponíveis e,. num sentido mais amplo, mesclaras redes.

entre

A interligação digital de um PA8X CPA-T com uma central pública digital CPA-T começou recentementea ser realizada pelas empresas concessionárias telefônicas brasileiras. A sinalização de linha mais comum que vem sendo usada é a R2 digital, enquanto que a de registradores é a MF ou MFC.

Quando o meio é analógico, o protocolo digital equivalente é o APNSS (Analogue Private Network Signaling System), onde são usados modens e um canal exclusivode áudio para transportar a sinalização.

Para o caso da RDSI (Rede Digital de Serviços Integrados) o PA8X se interliga á central pública através do acesso primário (308+D), onde existem 30 canais de 64 kbitls e 1 de sinalização (D) por canal comum de 64 kbitls. . Usando-se este acesso, o estabelecimentode uma chamada toma-se rápido e melhora-se a qualidade de voz.

Outro protocolo que está sendo desenvolvido na Europa é o Q-SIG pela European Computer Manufacturer Association (ECMA). Alguns fabricantes já demonstraram a interoperalidade do software, mas os usuários não devem contar com a comercializaçãodas redes Q-SIG tão cedo.

Hoje, cada pais tem um sistema diferente de sinalizaçãopelo canal D. Na Europa está-se desenvolvendo um protocolo comum denominado EUROISDN,com o objetivo de se ter um protocolo padronizado.

Uma especificação chamada ISDN PBX Network Specification - IPNS (Especificação para redes de PA8X compatíveis com RDSI), que define um conjunto de serviços suplementares baseado no Q-SIG, está sendo desenvolvido pelo IPNS Forum, um grupo que inclui todos os maiores fornecedores de PA8X na Europa e liderado pela ALCATEL N.V. (Paris) e SIEMENSAG (Munique).

7.8.5 Recomendações Para o caso de interligação digital entre PA8X recomenda-se protocolo de canal comum. Considerando-se que não há ainda uma padronização de sinalização para interligação entre PA8X de fabricantes diferentes que proporcione uma verdadeira transferência de facilidades:

Em 1993 foi editada uma. lista de recomendações Q.SIG pela ECMA e ETSI (European Telecommunications Standards Institute). O Q.SIG deverá ser a sinalização 138

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- sena conveniente que, na medida do possivel, toda a rede telefônica fosse atendida por centrais de um só fabricante, onde poderia ser implantado o protocolo de canal comum proprietário do fabricante, proporcionando uma rede integrada com total transparência de facilidades e gerenciamento de toda a rede a partir de um único ponto. - exigir o protocolo DPNSS para interligação entre PABX CPA.T de fabricantes diferentes, atendendo a integração de um número minimo de facilidades, até que o protocolo mais desenvolvido, a.SIG, compatível com a RDSI, esteja disponível. -exigir a interoperabilidade dos Protocolos DPNSS e a.sIG.

-sendo o meio de transmissão analógico, exigir o APNSS para interligação entre PABX CPA.T para se ter alguma integração de facilidades -dentre as facilidades mlnlmas a serem integradas quando o protocolo usado for o OPNSS, além do estabelecimento da chamada (seçôes 0-6 da especificação da British Telecom), poderão estar incluídas; -plano de numeração único -transferência -exigir que as centrais suportem mais de um Protocolo de comunicação analógico/e/ou digital simultaneamente

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Facilidade identificação do assinante chamador rechamada automática quando livre estacionamento de chamada conferência a 3 desvio de chamada serviço notumo operadora centralizada

7.9 Referências

Secão da espec. da B.T.

0-6 9

12 13 11 25

Bibliográficas

1) European PBX Networks; Communications; February 1992 .

Data

2) Projeto de Nonna ABNT No. 03:012.05.004-Padronização de Sinalização entre CPCT e a Rede Telefônica Pública e entre CPCT (Entroncamentos Analógicos e Entroncamentos Digitais que usam Sinalização de Canal Associado) . 3) Redes Corporativas - apresentação EaUITEL 1992 . 4) RDSI para o Ambiente Privativo; Marcio Patusco Lobo, R.Perez e G.Moassas. 5) DPNSS1 PrOduct Infonnation Guide; Northem Telecom 1992.

139

ANEXO 8 REQUISITOS DE COMPATIBILIDADE ELETROMAG. NÉTICA

As Tabelas 9.1 e 9.2 apresentam relação de normas de referência para testes de isolação e ImUnidade que os equipamentos de telecomunicações devem atender.

8.1 Introdução 8.2 Ambientes de usinas e subestações

Os equipamentos de transmissão digital instalados em plantas de geração e transmissão de energia elétrica devem atender aos requisitos de isolação e compatibilidade eletromagnética (ElvIC - Electromagnetic Compatibility) típicos destes ambientes eletromagneticamente agressivos.

Os ambientes de usinas e subestações podem ser caracterizados como Classe C da subcláusula 6.2.3 da lEC 255-5. Níveis 2 e 3 do Apêndice A da lEC 801-4 e Classe 2 do Apêndice E da lEC 255-4. 8.3 Referências bibliográficas

O uso de fibras ópticas propicia o isolamento galvãnico entre os terminais de linha e elimina o efeito de interferências eletromagnéticas ao longo do meio de transmissão, entretanto. as interfaces de alimentação. saídas de alarmes e interfaces de voz e dados. dos equipamentos terminais. são do tipo elétrico. estando expostas a interferências eletromagnéticas.

[I] SCC/CENT, 1992 Guia de planejamento de redes digitais de telecomunícações para empresas de energia [2] Rec K II da ITU- T PrincipIes of protection against overvoltages and overcurrents [3] Rec. KI5 daITU-T Protection of remote-feeding systems and line repeaters against lightníng and interference from neighbouring electricity lines [4] Rec. K20 da ITU-T Resistibility of telecommunícation switching equipment to overvoltages and overcurrents [5] lEC 255-4 Síngle input energlZlng quantity measuring relays with dependent specified time [6] lEC 255-5 Insulation tests for electrical relavs [7] lEC 801-4 . Electromagnetic compatibility for industrial-process measurement and control equipment [8] lEC 834-1/2 Performance and testing of teleprotection equipment of power systems [9] IEC 870-2-1

A utilização em larga escala de circuitos integrados nos equipamentos tem aumentado a possibilidade de falhas causados por distúrbios elétricos e eletromagnéticos. Os requisitos aqui relacionados têm como objetivo evitar falhas e danos nos equipamentos, decorrentes de interferências ou induções eletromagnéticas causadas por elevação de potencial de terra, transientes e descargas causadas por descargas atmosféricas, operação de disjuntores, falhas de isoladores, etc. A ITU ..T e o lEC estabeleceram níveis de testes que os equipamentos devem suportar, havendo diferenças fundamentais entre os testes de isolação e imunídade, onde os primeiros têm como objetivo verificar a proteção de pessoas e equipamentos contra danos decorrentes de altas tensões, devendo serem realizados com o equipamento, sob teste, desenergizado, enquanto que os testes de imunídade têm como objetivo garantir a operação normal do equipamento sob influência de perturbações eletromagnéticas.

Telecontrol equipment and systems

140

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Teste Flutuação de Voltaeem Suoortabilidade a Ripple Variações Bruscas Transitórias Suportabilidade a Interrupções Suportabilidade a Sobre-tensões e Sobre-<;orrentes Isolação

Tipo ImunIdade Imunidade Imunidade Imunidade

Imu:udade Isolação

Fonte de Alimentacão !EC 870-2-1 (Item 5.3.1) IEC 870-2-1 (Item 533) !EC 870-2-1 (Item 5.JA) !EC 834-1 (Item 18.1) !EC 870-2-1 (Item SA) !EC 834-1 (Item 18.2) !EC 870-2-1 (Item SA) /EC 255-~ (Apêndice E) !EC 834-1 (Item 17.2) !EC 834-1 (Item 17.1) !EC 255-5 (Item 7) !EC 255-4 (Apêndice E)

Distúrbio de Alta Imunidade Frcoüência Imunidade Suportabilidade a !EC 801-4 Transitórios Rápidos (*) Interfaces de Linha de Assinantes em Centrais Telefõnicas NA - Não Aplicável N D. - Não Disponivel

Tabela 8-1 - Normas e recomendações

Interface de Linba Dieital (") NA NA N.D.

Alarmes e Saídas NA NA N.D.

NA !EC 834-1 (Item 172)

mJ-T

K.20

---

IEC 834-1 (Item 17.1)

ITIl-T K.20 N.D.

lEC 834-1 (Item 17.3) !EC 801-4

!EC 801-4

aplicáveis aos equipamentos

de telecomunicações

"" Teste

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Variações Bruscas Transitórias Suportabilidade a Interruocões Suportabilidade a Sobre-tensões e Sobre-<;orrentes Isolação Distúrbio de Alta FreQÜência Suportabilidade a Transitórios Ráoidos NA - Não Aplicável N.D. - Não Disponivel

Tipo

Teleproteção

Dados Dieitais

Imunidade

Freqüência de Voz Analóeica N.D.

N.D.

Imunidade

N.D.

Imunidade

ITIl-T K.20 ITIl-T K.17

!EC 834-1 (Item 17.2) nU-T K.17

!EC ~3*-1 (item 17.2)

Isolação

- ITIl-T

!EC 834-1 (Item 17.1)

Imurudade

K.20 !EC 834-1 (Item 17.1) N.D.

ITU-T K.20 !EC 834-1 (Item 17. I ) N.D.

!EC 834-1 (Item 173)

Imumdade

!EC 801-4

Tabela 8-2 - Normas e recomendações telecomunicações

aplicáveis às interfaces de equipamentos

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