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Sistemas e Redes de Telecomunicações

1. INSTITUTO SUPERIOR TECNICO Sistemas e Redes de Telecomunica es Jo o J O Pires Departamento de Engenharia Electrot cnica e de Computadores Instituto Superior T cnico 2006 O autor agradece que poss veis coment rios sobre gralhas ou incorrec es no texto sejam enviados para jpiresOlx it pt O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 ndice ndice NDICE 1 INTRODU O 11 Evolu o das telecomunica es 1 2 Normaliza o em Telecomunica es 1 3 Conceitos fundamentais e topologias 1 4 Arquitectura de rede 1 4 1 Plano de rede 1 4 2 Estratifica o em camadas 1 4 3 Hierarquiza o da rede 1 5 Tipos de redes de servi o 1 5 1 Rede telef nica p blica comutada 1 5 2 Rede Digital com Integra o de Servi os 1 5 3 Rede de dados p blica 1 5 4 Redes h bridas fibra coaxial 1 5 5 Redes celulares 1 6 Redes do S culo XXI 1 7 Problemas 1 8 Refer ncias 2 SERVI OS EM TELECOMUNICA ES 2 1 Tipos de servi os e suas exig ncias 2 2 Caracter sticas dos sinais de voz e de v deo e sua digitaliza o 2 21 Sinais de voz Dude Resposta do ouvido 2 23 Sinal de v deo 2 2 4 Digitaliza o 2 3 Codifica o de fonte 2 3 1 PCM n o linear leis A e u 2 3 2 T cnicas para realizar a codifica o n o uniforme J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es 10 10 11 13 14 14 21 22 24 26 28 29 30 32 32 34 34 35 36 37 45 46 48
2. 3 2 4 1 Caracteriza o da informa o digital A informa o gerada por uma fonte digital representada tendo em vista a transmiss o por s mbolos ou sinais elementares de dura o T Esses s mbolos pertencem a um alfabeto de M s mbolos como sejam por exemplo M n veis de amplitude ou M fases A velocidade f sica de transmiss o desses sinais elementares designa se por d bito de s mbolo D 1 T sendo expressa em baud bd Por sua vez a informa o gerada a uma velocidade designada por d bito bin rio D bit s Estas duas grandezas est o relacionadas por D D log M 3 45 Como consequ ncia o tempo de bit dado por S 3 46 T qm D logs M 3 2 4 2 Influ ncia do canal Como se sabe a partir do conhecimento da fun o de transfer ncia de um canal de transmiss o H f e da transformada de Fourier do sinal de entrada V f determina se de forma imediata a transformada de Fourier do sinal de sa da ver por exemplo 3 3 VD V PDH 3 47 As caracter sticas do canal de transmiss o dependem do meio de transmiss o usado Como se viu os meios de transmiss o estudados n o s o meios conformes introduzindo por isso distor es de amplitude e de fase Se o sinal transmitido for um sinal digital essa n o idealidade do canal de transmiss o vai originar interfer ncia entre os diferentes s mbolos a qual se designa na literatura t cnica por interfer ncia intersimb lica A presen a de i
3. Figura 4 20 Plano de frequ ncias dentro do canal telef nico usando DDF sendo fi e f as frequ ncias das portadoras usadas respectivamente nos sub canais de banda inferior e banda superior Para d bitos bin rios superiores a 4800 bit s torna se dif cil utilizar DDF em liga es full duplex Nessa situa o recorre se normalmente t cnica do cancelamento de eco Esta t cnica que ir ser analisada quando se estudar a linha digital de assinante permite que ambos os modems transmitam simultaneamente na mesma frequ ncia e sobre uma liga o a dois fios OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 116 Exemplo 4 1 O modem V 22 do ITU T permite realizar um transmiss o full duplex a 1200 bit s usada modula o 4 PSK e as duas portadoras t m respectivamente as frequ ncias de 1200 e 2400 Hz O d bito de s mbolo de 600 baud ou seja as duas portadoras s o moduladas a um ritmo de 600 baud Como consequ ncia a largura de banda m nima ocupada por cada uma das portadoras moduladas de 600 Hz Neste caso a banda do subcanal inferior estender se ia de 900 a 1500 Hz e a superior de 2100 a 2700 Hz Quais seriam os limites dos sub canais se as portadoras moduladas ocupassem a largura de banda m xima factor de excesso de banda igual a 1 Qual o d bito bin rio m ximo que poss vel transmitir com este modem Exemplo 4 2 O M QAM uma t
4. IST 2006 ndice ii 2 3 3 Algoritmo de codifica o para a lei A segmentada 2 3 4 PCM diferencial 2 4 Outros tipos de codifica o 2 4 1 LPC 2 4 2 Qualidade dos codificadores 2 5 Voz sobre IP 2 6 Problemas 2 7 Refer ncias 3 ASPECTOS DE TRANSMISS O 3 1 Suportes de transmiss o 3 1 1 Cabos de pares sim tricos 3 1 2 Cabos de pares coaxiais 3 1 3 Fibras pticas 3 2 Amplifica o versus regenera o 3 2 1 Transmiss o conforme e distor o 3 2 2 Amplifica o 3 2 3 Sistema de transmiss o com repetidores n o regenerativos 3 2 4 Transmiss o digital e regenera o 3 3 Codifica o de linha 3 3 1 Tipos de c digos 3 4 Problemas 3 5 Refer ncias 4 ASPECTOS DA INFRA ESTRUTURA DA REDE FIXA DE ACESSO 41 Estrutura da rede fixa de acesso 4 1 1 Rede convencional 4 1 2 Tipos de acessos Internet 4 1 3 Desagrega o do lacete local 4 2 Equipamento terminal para lacete de assinante anal gico 4 2 1 Equipamento terminal de assinante 4 2 2 Equipamento terminal da central local 4 3 Circuitos de 2 e 4 fios 4 4 Supressores e canceladores de eco 4 4 1 Origem do eco 50 52 55 55 56 57 59 61 62 62 62 69 71 75 75 76 79 81 87 88 90 92 94 94 94 97 98 99 99 102 104 107 107 O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 ndice iii 4 4 2 Controlo do eco 4 4 3 T cnicas de duplexagem 4 5 Lacete digital de assinante 4 5
5. es no sentido da sua digitaliza o Os primeiros sistemas PDH correspondiam a ilhas digitais num mundo anal gico com a desvantagem destas ilhas n o terem nenhuma liga o sincronismo entre si n o podendo por isso derivar o rel gio dos multiplexadores do rel gio da rede Esta limita o da tecnologia PDH que est directamente associada s condi es subjacentes sua g nese dificultou a sua aplica o no novo mundo das telecomunica es dominado pelo paradigma da digitaliza o total Embora fosse teoricamente poss vel ultrapassar as limita es dessa tecnologia atrav s do projecto de uma nova gera o PDH a tend ncia geral foi no sentido da concep o de um novo sistema com uma filosofia diferente ou seja a Hierarquia Digital S ncrona ou SDH Synchronous Digital Hierarchy Essa nova hierarquia foi definida pela ITU T em 1990 A sua normaliza o nos EUA foi anterior e tem a designa o de SONET Synchronous Optical NETwork pela simples raz o de que nesta rede as interfaces s o normalizadas para sinais pticos A filosofia associada SDH conduz constru o de uma rede em que todos os elementos operam de modo s ncrono sobre o controlo de um rel gio central da rede A nova hierarquia apresenta um conjunto de vantagens que s o analisadas em seguida por oposi o s limita es da PDH e D bitos de transmiss o elevados Na hierarquia plesi crona n o havia normas acima dos 140 Mbit s e havia incom
6. o da malha todas as topologias estudadas na Sec o 1 3 est o aqui representadas N cleo 100s 1000s km Malha Metro 10 100 km Anel Acesso lt 10 km Anel estrela etc ga MM Utilizadores E L Figura 1 10 Hierarquia de uma rede de telecomunica es A estrutura hier rquica definida transversal s redes de transporte e de servi os Por exemplo na rede de servi o usada para o transporte de dados rede de dados a componente do acesso tem a designa o de LAN Local Area Network a componente metro designa se por MAN Metropolitan Area Network e a componente do n cleo por WAN Wide Area Network Note se que na rede de n cleo e metropolitana a topologia f sica da rede imposta pela camada de transporte a qual vai proporcionar a conectividade necess ria para garantir s camadas de servi o as topologias l gicas requeridas No que diz respeito ao acesso as camadas de servi o t m um papel importante na defini o da topologia f sica Por exemplo no acesso telef nica a topologia t pica a estrela no cabo a rvore e nas LANs o barramento ou estrela 1 5 Tipos de redes de servi o 1 5 1 Rede telef nica p blica comutada Numa rede telef nica convencional o equipamento terminal essencialmente o telefone As vias de transmiss o incluem o meio de transmiss o cabos de pares sim tricos fibra ptica ondas hertzianas etc e os repetidores O equipamento de comuta o
7. o de Multiplexagem Sec o Regenera o F sica Multiplexador Regenerador Multiplexor ADM Multiplexador terminal terminal Figura 5 19 Ordem de processamento dos cabe alhos Nos elementos de rede LTM ADM e nos comutadores de cruzamento s o processados os dois cabe alhos de sec o RSOH e MSOH Por m no caso em que estes elementos de rede iniciam ou terminam um caminho para al m dos cabe alhos de sec o tamb m processado o cabe alho de caminho Tamb m aqui o termo processar tem o mesmo significado que anteriormente ou seja retirar o respectivo cabe alho na entrada do elemento de rede e adicion lo na sa da Cada caixa 1 octecto equivalente a 64 kb s de capacidade 9 linhas 270 colunas 9 colunas de cabe alho de trama EM Figura 5 20 Estrutura da trama SDH STM 1 OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 160 5 3 5 Estrutura da trama A filosofia associada ao processamento de informa o nas v rias partes da rede SDH completamente diferente da dos sistemas PDH Assim ser de esperar que a estrutura das tramas tamb m seja diferente Aqui a trama correspondente ao sinal STM 1 tamb m designada por quadro b sico usualmente representada numa forma bidimensional consistindo numa matriz de 9 linhas por 270 colunas contendo 2430 octetos como se representa na Figura 5 20 Este quadro repetido cada 125 us o que implica um
8. 177 179 180 IST 2006 ndice 6 1 Fundamentos da teoria do tr fego 6 1 1 6 1 2 6 1 3 6 1 4 6 1 5 6 1 6 6 1 7 6 1 8 6 1 9 Introdu o Caracter sticas do tr fego telef nico Medidas de tr fego Congestionamento Modela o de tr fego F rmula de Erlang para sistemas com perdas Sistemas com filas de espera Problemas Refer ncias 6 2 Comuta o 6 2 1 6 2 2 6 2 3 6 2 4 6 2 5 6 2 6 6 2 7 6 2 8 Aspectos gen ricos Evolu o da comuta o Comuta o espacial Comuta o digital Arquitecturas de comuta o digital Considera es finais Problemas Refer ncias 6 3 Sinaliza o 6 3 1 6 3 2 6 3 3 6 3 4 6 3 5 6 3 6 6 3 7 6 3 8 J o o Pires Objectivos e tipos de sinaliza o Fun es da sinaliza o Sinaliza o de assinante Tipos de sinaliza o de endere amento Sinaliza o na rede de troncas An lise do processmento de uma chamada telef nica Sinaliza o em canal comum Refer ncias Sistemas e Redes de Telecomunica es 180 180 180 181 183 184 189 191 193 195 196 196 196 197 208 214 218 219 220 221 221 222 223 224 225 226 229 240 IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 1 1 Introdu o 1 1 Evolu o das telecomunica es A rede de telecomunica es que nos dias de hoje cobre o globo terrestre sem d vida a mais complexa extensiva e cara de todas as cria es tecnol gicas e porventura a mais til de t
9. Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 208 6 2 4 Comuta o digital fd A comuta o digital tamb m conhecida por comuta o por divis o no tempo essencialmente porque neste tipo de comuta o o circuito associado a uma conversa o s activado durante o time slot correspondente a essa conversa o Assim pode se afirmar que a comuta o digital consiste em ligar um determinado time slot de uma determinada entrada do comutador a um certo time slot de uma certa sa da do comutador Este tipo de opera o implica necessariamente a convers o dos sinais de entrada para um formato TDM antes que qualquer opera o de comuta o tenha lugar Na figura 6 16 mostra se um exemplo de um sistema de comuta o digital em que o canal 3 time slot 3 da linha de entrada 1 comutado para o canal 31 time slot 31 da linha de sa da N Assume se que os sinais TDM t m 32 time slots Como se pode ver a comuta o tem lugar quer no dom nio do espa o da linha 1 para a linha N quer no dom nio do tempo do time slot 3 para o time slot 31 A exig ncia de uma comunica o bidireccional aqui garantida comutando o canal 31 da entrada N para o canal 3 da sa da 1 o qual vai ser usado para transmitir a informa o em sentido inverso 1 trama pa Figura 6 16 Princ pio de um sistema de comuta o digital Como se exemplificou a comuta o digital envolve opera es de comuta o espacial e temporal Nas se
10. E T h Em outros casos exige se uma informa o mais detalhada como seja o conhecimento da fun o densidade de probabilidade A distribui o usada normalmente para caracterizar a dura o das chamadas telef nicas a distribui o exponencial negativa Usando esta distribui o conclui se que a probabilidade de 7 ser superior a t dada por P T gt t exp t h 6 12 Para um grupo de N troncas o n mero de chamadas em progresso est compreendido entre O e N O comportamento deste grupo pode se descrever por uma cadeia de Markov com N 1 estados como se representa na Figura 6 5 O sistema est no estado j quando o n mero de troncas ocupadas igual a j A chegada de uma chamada faz aumentar o estado do sistema de 1 passando do estado j para o estado k k 1 A termina o de uma chamada faz com que o estado do sistema decres a de 1 ou seja se estiver no estado k passa para o estado j P j a probabilidade de o sistema se encontrar no estado j e P k a probabilidade do sistema se encontrar no estado seguinte k P a probabilidade do sistema transitar do estado j para o estado k enquanto Pj a probabilidade de transitar do estado k para o estado j Assim as probabilidades P 0 P 1 P N designam se por probabilidades de estado enquanto P Px s o designadas por probabilidades de transi o O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza
11. O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 146 alternando Fo F Fo O desmultiplexador usa este padr o para sincronizar a trama Depois de ter obtido este sincronismo procura o padr o estabelecido pelos bits M com valor l gico i Este ltimo n vel que divide a trama em quatro sub tramas necess rio para permitir identificar os bits C e J que t m a mesma defini o que no caso anterior O quarto bit M designado por bit X n o usado para fins de enquadramento mas sim como elemento de servi o alarme Exemplo 5 2 Um valor t pico para a precis o dos rel gios dos tribut rios da primeira hierarquia DS1 de 50 ppm partes por milh o Pretende se demonstrar que a presen a de 1 bit de justifica o por tribut rio na trama DS2 suficiente para compensar as flutua es dos d bitos associados precis o referida tendo presente que o d bito nominal do DS1 igual a 1 544 Mbit s Solu o Cada trama DS2 cont m 288 bits de informa o para cada um dos canais tribut rios os quais se reduzem para 287 quando se usa justifica o Assim o d bito bin rio m ximo por canal igual a 288 x 6 312Mbit s 1176 1 5458 Mbit s enquanto o d bito bin rio m nimo vem dado por 287 x 6 312Mbit s 1176 1 5404 Mbit s Esses d bitos correspondem a uma flutua o relativamente ao d bito bin rio nominal 1 544 Mbit s respectivament
12. O processo referido levou defini o do conceito de ponto de n vel de transmiss o PNT Cada ponto na rede onde os sinais convencionais de teste eram medidos designava se por ponto de n vel de transmiss o O n vel de transmiss o em cada ponto a rela o entre a pot ncia do sinal de teste nesse ponto e a pot ncia do mesmo sinal num ponto de refer ncia arbitr rio designado por ponto de n vel zero de transmiss o PNTO e expresso em dBr O ponto de n vel zero assim caracterizado por O dBr Nas redes telef nicas anal gicas o ponto de n vel zero era normalmente definido como um ponto na entrada de determinados centros de tr nsito prim rios A pot ncia de um sinal medida no ponto de n vel zero expressa em dBm 0 Se o sinal de teste for igual a O dBm0 no ponto de n vel zero ent o o valor do n vel de transmiss o igual pot ncia real do sinal de teste em cada PNT O facto da qualidade de uma liga o telef nica anal gica depender do percurso seguido deve se ao facto de nas redes anal gicas os factores perturbadores tais como perdas ru do e distor o se acumularem ao longo do percurso Este problema resolvido quando se usam t cnicas digitais devido ao facto dos sinais serem regenerados nos repetidores em alternativa simples amplifica o do caso anal gico Assim nas redes que usam transmiss o e comuta o digitais poss vel obter se um desempenho praticamente uniforme como o caso
13. constitu do pelos comutadores digitais localizados nas centrais de comuta o telef nica que ir o ser estudados no Cap tulo 6 J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 15 1 5 1 1 Estrutura geral A estrutura mais simples que poss vel conceber para uma rede telef nica comutada est representada na Figura 1 11 e consiste numa central de comuta o telef nica directamente ligada ao equipamento terminal dos utilizadores atrav s de uma linha telef nica central local de acordo com uma topologia f sica em estrela Central de comuta o telef nica L Telefone Figura 1 11 Rede em estrela com comuta o centralizada Quando a rea coberta pela rede em estrela e o n mero de utilizadores por ela servidos cresce o pre o da linha telef nica aumenta Ent o torna se mais econ mico dividir essa rede em v rias redes de pequenas dimens es cada uma delas servida pela sua pr pria central de comuta o telef nica Nesse caso o comprimento m dio da linha de assinante decresce diminuindo o seu custo total mas em contrapartida o custo associado comuta o aumenta Como se exemplifica na Figura 1 12 existe um n mero de centrais telef nicas ptimo para o qual o custo total m nimo n ptimo de centrais Custo custo total Ne a custo da comuta o custo da linha N mero de centrais de comuta o Figura 1 12 Varia o do cus
14. es e Gera transmite e recebe SUs correctamente delimitadas e sincronizadas e Detecta e corrige erros e Analisa a qualidade da transmiss o medindo a percentagem de SUs rejeitados e Realiza o controlo da congest o fazendo com que o SP STP receptor controlo o fluxo de SUs do STP emissor etc As SUs podem se dividir em MSU message signal unit a qual transfere a informa o proveniente do n vel 4 LSSU link status signal unit usada para iniciar a liga o e monitorizar o seu estado e FISU fill in sign unit transmitida quando n o h tr fego no sentido do terminal receptor saber que o outro est em estado inactivo Uma MSU pode ser vista como uma trama de comprimento vari vel que usada para transportar as mensagens provenientes do n vel 3 que s o enviadas em pacotes O formato de uma MSU est definido na Figura 6 44 Giba La a Ea o BIB FIB Figura 6 44 Estrutura de uma MSU 1 A informac o proveniente do n vel tr s ocupa o SIF signal information field a qual tem comprimento vari vel sendo constituida por n bytes n lt 272 As func es dos outros bits s o as seguintes e Flags S o usadas para delimitar as mensagens e apresentam o padr o 01111110 e FIB forward indicator bit BIB backward indicator bit FSN forward sequence number e BSN backward sequence number s o usados para a corre o de erros O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr
15. es designada normalmente por TMN Telecommunications Network Management Na PDH as funcionalidades descritas s o praticamente inexistentes e Fiabilidade As quantidades de informa o excepcionalmente elevadas transportadas pelas redes de telecomunica es modernas fazem com que os padr es de exig ncia relativos fiabilidade da rede sejam muito elevados A topologia f sica normalmente anel e as t cnicas de protec o espec ficas da SDH permitem garantir esses n veis de exig ncia assegurando tempos de restauro de servi o em presen a de falhas da ordem dos 50 ms valores muito inferiores aos t picos das redes PDH que variam entre v rios segundos at v rias minutos 34 Mb s Terminal de Terminal de p_ linha de cl linha de 140 Mb s 140 Mb s Figura 5 13 Extrac o de um canal a 2 Mb s de uma quarta hierarquia plesi crona O sinal SDH b sico designa se por m dulo de transporte s ncrono de n vel 1 ou STM 1 Synchronous Transport Module level 1 ao qual corresponde um d bito bin rio de 155 52 Mb s Os d bitos bin rios das hierarquias superiores s o m ltiplos deste valor por um factor de N 4 n 1 2 3 4 conduzindo aos sinais STM N como se indica na Figura 5 14 63 ais x Note se que nessa figura os d bitos est o aproximados O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 154 x 4 x4 STM 1 STM 4
16. indicada atrav s do cabe alho de sec o e o tr fego no percurso afectado comutado para um percurso protegido nas extremidades do arco segmento do anel Esta comuta o n o afecta os outros arcos e a comuta o num arco pode ocorrer independentemente da comuta o nos outros Uma desvantagem desta t cnica de protec o est associada ao facto de requerer dois ADMs em cada n Estes dois ADMs podem ser integrados num nico ADM designado por ADM 1 1 que termina as quatros fibras e disp e de um sistema de controlo nico A op o por qualquer uma destas solu es resulta de um compromisso entre custo e fiabilidade A solu o baseada no anel com dois ADMs independentes mais cara mas oferece um maior grau de fiabilidade relativamente a falhas nos ADMSs sendo por isso a solu o que oferece o maior grau de sobreviv ncia A solu o ADM 1 1 mais barata mas n o oferece protec o para falhas a n vel do ADM Figura 5 37 Anel bidireccional com quatro fibras com protec o a n vel de sec o a Estado normal b Estado comutado OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 177 Ser ainda de referir que o anel descrito poder ainda ser implementado usando s duas fibras e recorrendo a t cnicas WDM para simular um anel com quatro caminhos pticos ou seja transmitindo dois comprimentos de onda por fibra 5 4 Problemas 5 1 a Admita que um mul
17. o coseno sobreelevado tendo se assim Ts 0 lt f lt fl a VC 41 sin af fy a lt f lt fy0 a 3 49 lafy 2a EE i i f gt f0 a Nessa fun o a representa o factor de excesso de banda a pode variar entre Oe 1 e fy a frequ ncia de Nyquist que definida por Es 3 50 A equa o 3 49 e a Figura 3 16 sugerem que a largura de banda m nima de um canal de transmiss o que garante uma comunica o com interfer ncia intersimb lica nula igual a DD 3 51 OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 83 No caso concreto de uma transmiss o bin ria a largura de banda do canal m nima igual a D 2 claro que a fun o de transfer ncia que conduz banda m nima n o fisicamente realiz vel Por isso para um determinado d bito bin rio a largura de banda de transmiss o de um canal real sempre superior banda m nima V t fu 2n f Figura 3 16 Fun o coseno sobreelevado para dois valores do factor de excesso de banda 3 2 4 4 Regenera o A regenera o consiste em reconstituir t o fielmente quanto poss vel a informa o digital transportada por um sinal depois deste ter sido atenuado distorcido e perturbado em consequ ncia da sua propaga o num canal de transmiss o real A informa o reconstitu da entregue ao destinat rio regenerador terminal ou novamente transmitida pelo canal de transmiss o
18. o espacial usam tamb m comuta o temporal A necessidade de comuta o temporal compreende se facilmente se se tiver presente que os sistemas de linha presentes na entrada da central n o s o circuitos individuais mas sim sistemas a 2 Mbit s 32 canais ou 1 5 Mbit s 24 canais As centrais de comuta o digital s o tamb m centrais SPC ou seja centrais controladas por software 6 2 3 Comuta o espacial A Figura 6 6 mostra uma matriz de comuta o espacial constitu da por N linhas de entrada e M linhas de sa da apresentando NM pontos de cruzamento Os pontos de cruzamento podem ser implementados usando contactos mec nicos comutador crossbar rel s de palheta comutador electr nico ou portas l gicas comutador digital O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 198 Essa matriz n o apresenta bloqueio de interliga o conectividade total n o h chamadas perdidas a n o ser que os circuitos de sa da estejam congestionados O n mero de conex es que podem ser feitas M se M gt N ou N se N lt M Ponto de PY cruzamento N linhas M linhas Figura 6 6 Matriz de comuta o com uma arquitectura de barras cruzadas Um par metro caracter stico do desempenho das matrizes de comuta o a sua complexidade que est directamente associada ao seu custo Tradicionalmente a complexidade de uma matriz era dada pelo n mero d
19. t av t T 3 24 A esta identidade no dom nio temporal corresponde a seguinte identidade no dom nio frequencial V F aV f exp jaft 3 25 de onde resulta que e a atenua o 4 da transmiss o dever ser constante e independente da frequ ncia A 1 3 26 A 20log 20log y a e a desfasagem deve ser uma fun o linear da frequ ncia p arg AIV A 2ft ma 3 27 onde m indica um n mero inteiro As condi es 3 26 e 3 27 podem n o ser satisfeitas nos sistemas pr ticos Como j se viu os meios de transmiss o estudados introduzem dois tipos de distor o linear a distor o de amplitude reflectida no facto de atenua o 4 depender da frequ ncia ou seja de acordo com 3 4 AC Das la f JaBikm 3 28 e a distor o de fase resultante do facto de a varia o da desfasagem com a frequ ncia n o ser linear A desfasagem relaciona se com o coeficiente de fase atrav s de S D PAN 3 29 e como se viu a varia o de J com a frequ ncia nem sempre linear ver por exemplo a equa o 3 8 OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 76 Como consequ ncia das distor es lineares um sinal puramente sinusoidal na emiss o permanece sinusoidal na recep o mas qualquer outro tipo de sinal ver o seu espectro alterado Contudo como n o s o geradas novas componentes espectrais o princ pio da sobreposi o permanece
20. 4 5 3 2 Tecnologia de cancelamento de eco A tecnologia de cancelamento de eco baseada na transmiss o bidireccional simult nea a dois fios com cancelamento autom tico do eco recebido como se exemplifica na Figura 4 23 O sinal x t recebido da linha ap s a separa o atrav s do h brido do sinal transmitido y t constitu do por v rias componentes sobrepostas ao sinal emitido pelo terminal remoto sendo de destacar as seguintes e Uma pequena frac o do sinal transmitido y t em virtude do h brido n o estar perfeitamente adaptado OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 120 e Ecos m ltiplos originados por reflex es em diferentes pontos do par sim trico devido nomeadamente a desadapta es de imped ncia cujas causas j foram identificadas anteriormente e Ru do de origem t rmica e ru do impulsivo originado por diferentes sistemas el ctricos assim como diafonia devido aos outros pares e Interfer ncia intersimb lica resultante da transmiss o num meio com banda muito limitada v t Cancelador de ecos GOSE TT CELETTE Lacete de assinante 2 fios x Figura 4 23 Estrutura do NT1 real ando a componente de cancelamento de eco Como o sinal recebido sofre uma forte atenua o que pode atingir os 40 dB pode acontecer que as perturba es acima referidas sejam da mesma ordem de grandeza deste o
21. 7 define tr s entidades funcionais Ponto de sinaliza o ou SP signaling point ponto de transfer ncia de sinaliza o ou STP signaling transfer point e via de sinaliza o signaling link Os SPs s o os n s terminais da rede onde os pacotes designados por mensagens s o criados ou recebidos enquanto os STPs s o comutadores de pacotes respons veis pelo encaminhamento das mensagens de sinaliza o entre os v rios SPs As vias de sinaliza o s o liga es de dados capazes de suportar um d bito bin rio de 64 kb s O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 230 Rede de VOZ Central de Central de Comuta o Comuta o Rede de Sinaliza o STP B STP A Figura 5 36 Rede de telecomunica es mostrando a rede correspondente ao tr fego de voz e a rede de sinaliza o SP stP Figura 6 37 Arquitectura b sica da rede SS7 Um das exig ncias que se coloca a uma rede de sinaliza o de canal comum a sua elevada fiabilidade j que cada via transporta a sinaliza o de milhares de assinantes at 30 000 Assim numa rede SS7 qualquer SP est ligado a dois STP que por sua vez s o implementados aos pares STP g meos e separados geograficamente A rede ainda dimensionada para usar somente 40 da capacidade de cada STP de modo a que quando h um falha de um elemento do par o outro STP pode transportar todo o tr fego com
22. Isto imp e a transmiss o de d bitos de 160 kb s sobre os pares sim tricos de cobre usados na transmiss o telef nica anal gica o que n o uma tarefa f cil se se atender a que A dist ncia entre os assinantes e a central local elevada podendo ir chegar a dist ncias entre os 6 e 8 km As atenua es s o elevadas como consequ ncia do elevado d bito bin rio e das caracter sticas dos cabos sim tricos A linha do assinante em geral constitu da por tro os com caracter sticas diferentes nomeadamente diferentes di metros o que provoca reflex es devido desadapta o de imped ncias As caracter sticas da linha s o fortemente dependentes da frequ ncia por exemplo a imped ncia caracter stica cerca de 600 para a frequ ncias inferiores a 10 kHz e 150 Q para as altas frequ ncias Assim uma linha adaptada para as baixas frequ ncias poder estar desadaptada para as altas frequ ncias originando por conseguinte reflex es Os cabos t m um elevado n mero de pares sim tricos em muitos casos com mau isolamento o que origina n veis de diafonia elevados e um aumento do valor da atenua o Os cabos n o foram dimensionados para transmiss o a frequ ncias t o elevadas o que implica atenua es e distor es elevadas para essas frequ ncias OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 119 Para conseguir transmitir o
23. amplificadores menos as perdas do meio de transmiss o Outro par metro importante a atenua o do anel que dada por A YA B dB 4 4 A n o idealidade dos h bridos faz com que o circuito representado na Figura 4 16 se comporte como uma malha de realimenta o a qual se torna inst vel se e a atenua o do anel apresentar um valor negativo em dB ou seja se a malha apresentar ganho e seo sinal reflectido depois de uma volta completa na malha estiver em fase com o sinal principal ou seja quando a desfazagem total for m ltipla de 360 E Amplificador Figura 4 16 Sistema de transmiss o a 4 fios Como consequ ncia podem surgir oscila es autosustentadas para as frequ ncias do sinal em que se verificam essas condi es A amplitude dessas oscila es unicamente limitada pela satura o dos amplificadores Essa satura o ir inevitavelmente conduzir distor o dos sinais transmitidos nesse sistema Este fen meno de auto excita o singing assim extremamente perigoso e deve ser evitado a todo o custo Para isso necess rio garantir que a atenua o do anel positiva Para garantir uma margem de seguran a designada normalmente por margem de estabilidade toma se em geral A gt 6dB 4 5 OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 107 Nestas condi es tem se A gt 23 B dB 4 6
24. bito bin rio e al m disso est o em fase Contudo na primeira gera o de sistemas de multiplexagem digitais de ordem superior os diferentes tribut rios n o est o geralmente perfeitamente sincronizados Embora todos tenham o mesmo d bito bin rio nominal como as suas fontes de origem s o controladas por rel gios distintos e independentes ser de esperar ligeiras flutua es nesses d bitos dentro dos limites impostos pela toler ncia desses rel gios Esses tribut rios designam se por isso plesi cronos do grego pl sio significa quase e a hierarquia que lhes corresponde hierarquia digital plesi crona Exemplo 5 1 Considere se que o rel gio usado para controlar um multiplexador prim rio de 30 canais tem uma precis o de 50 partes por milh o ppm Pretende se determinar os limites da flutua o da frequ ncia desse rel gio Solu o Como se sabe a frequ ncia nominal desse rel gio igual a 2 048 MHz Assim a sua flutua o dada por Af 148 MHz 102 4 Hz Assim a frequ ncia desse rel gio flutuar entre 2 047898 MHz e 2 048102 MHz A segunda gera o dos sistemas de multiplexagem de ordem superior j baseada em tribut rios s ncronos e por isso designa se por hierarquia digital s ncrona OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 141 5 2 Hierarquia digital plesi crona Existem tr s conjuntos de normas incompat veis e
25. cnica de modula o popular nos modems Para calcular a largura de banda m nima necess ria para transmitir um sinal valer a pena recordar que esse sinal obtido somando duas portadoras com a mesma frequ ncia e em quadratura cada uma delas modulada por um sinal multin vel L VM Basicamente um modulador de M QAM tem a seguinte configura o Portadora gt Conversor S rie Paralelo A sequ ncia bin ria proveniente da fonte com o d bito bin rio de D convertida em duas novas sequ ncias com o d bito de D 2 O conversor de 2 para L n veis transforma estas duas sequ ncias em dois sinais PAM com L n veis e caracterizados pelo d bito de s mbolo de re Ph ad 2log L Estes sinais s o em seguida filtrados por filtros passa baixo Assumindo que estes filtros t m uma largura de banda m nima largura de banda de Nyquist com a 0 a largura de banda FI depois de modula o ser Batmin D e 2log A efici ncia espectral do M QAM pode se assim calcular facilmente resultando __ D Bp min 2log L bit s Hz Conclui se assim que o 16 QAM tem uma efici ncia espectral de 4 bit s Hz e o 64 QAM de 6 bit s Hz OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 117 Exemplo 4 3 Um sinal QAM pode se representar em termos de uma componente em fase e de uma componente em quadratura Para uma portadora de frequ ncia t
26. controlada pela mem ria de endere os Esta mem ria dever ter um n mero de c lulas igual ao n mero de time slots por trama e a dimens o de cada c lula dever ser suficiente para endere ar todas as c lulas da mem ria de dados Admitindo que a trama da via TDM de entrada e sa da possui w time slots cada um com 8 bits tem se que a dimens o da mem ria de dados dever ser 8xw bit enquanto a dimens o da mem ria de endere os dever ser wxlogzw bit A Figura 6 20 mostra um sistema de comuta o temporal simples fazendo uso de 5 time slots A escrita na mem ria de dados controlada por um contador O conte do do O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 212 TS1 a palavra A escrito na c lula 1 De modo id ntico o conte do do TS2 a palavra B escrita na c lula 2 e assim sucessivamente Os endere os de leitura s o armazenados na mem ria de endere os de acordo com a ordem requerida para a sequ ncia de sa da No caso em an lise o conte do da c lula 5 a palavra E da mem ria de dados dever ser lida durante o time slot 1 o que explica que a primeira c lula da mem ria de endere os tenha armazenado o endere o 5 A segunda c lula da mem ria de endere os cont m o endere o 4 indicando que a c lula 4 da mem ria de dados dever ser lida durante o time slot 2 de sa da A mesma l gica de racioc nio aplica se s outras c
27. da s o feitas atrav s de diferentes sub matrizes do andar interm dio que por sua vez s o diferentes das sub matrizes usadas para estabelecer as liga es entre o andar de entrada e as n 1 sa das da sub matriz C Isto quer dizer que n o h nenhuma liga o estabelecida entre a sub matriz A e a sub matriz C Como necess ria uma sub matriz adicional no andar interm dio s o necess rias no m nimo n D n D 1 2n 1 sub matrizes no segundo andar para obter uma matriz de tr s andares sem bloqueio em sentido estrito O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 203 Figura 6 11 Princ pio usado na demonstra o do teorema de Clos Usando o valor m nimo de k que verifica o teorema de Clos pode obter se a partir de 6 40 o n mero de pontos de cruzamento para uma matriz de tr s andares sem bloqueio em sentido estrito vindo NY C 3 2 2n DN 2n 2 6 46 n Esta express o mostra que para uma dada matriz NxN o n mero de pontos de cruzamento necess rios depende do n mero de entradas n das sub matrizes do andar de entrada ou das sa das das sub matrizes do andar de sa da visto que se est a admitir uma estrutura sim trica A dimens o ptima dessas sub matrizes determinada facilmente diferenciando C 3 em ordem a n e igualando a zero obtendo se a seguinte equa o 2n nN N 0 6 47 Para valores elevados de n a solu o desta equa
28. deslocamento Figura 3 19 Exemplo de um gerador de sequ ncias de comprimento 2 1 Tabela 3 3 Sequ ncias recomendadas pelo ITU T D bitos Comprimento do padr o Recomenda o ITU T 64 kb s 21 0 152 2 048 Mb s 24 0 151 34 368 Mb s Af 0 151 139 264 Mb s 2 1 0 151 J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 87 3 2 4 6 Sistema de transmiss o com repetidores regenerativos em cadeia Vai se estudar nesta sec o como calcular a probabilidade de erro de um sistema constitu do por m repetidores regenerativos regeneradores interm dios associados em cadeia considerando que cada repetidor caracterizado pela probabilidade de erro p Cada d gito transmitido pode estar sujeito a erros cumulativos medida que passa de repetidor para repetidor Se o n mero total de erros for par estes cancelam se Tem se um erro no fim da cadeia s se o n mero total de erros for mpar Para uma probabilidade p de errar um d gito a probabilidade de originar k erros em m repetidores dada pela distribui o binomial 3 58 P 2pta py A probabilidade de erro da cadeia obtida somando os valores de P para todos os valores de k mpares obtendo se 3 59 P 3 m ka mk k 7 gt k p mpar k 1 Nos sistemas reais em que p l e mp l essa express o simplifica se consideravelmente obtendo se P gt mp 3 60 Esta aproxima o mostra que no caso em que
29. es 46 S N gt 35dB 2 25 Devido dispers o estat stica do n vel m dio da voz necess rio que essa condi o seja respeitada n o s para os n veis m ximos do sinal mas tamb m num dom nio da ordem de 40 dB abaixo desse n vel Com codifica o uniforme tal exigira a utiliza o no m nimo de 12 bit amostra o que conduziria a um d bito para um canal de telefonia de 96 kbit s Para garantir essa exig ncia com um d bito de 64 kb s necess rio a utiliza o de t cnicas t cnicas de quantifica o n o uniformes Se se explorar a correla o existente entre as amostras de sinais tais como os sinais de voz e de v deo poss vel ainda garantir essas exig ncias com d bitos inferiores usando as denominadas t cnicas de codifica o diferencias 2 3 1 PCM n o linear leis A e yu J vimos nas sec es anteriores que associado ao processo de quantifica o existe sempre ru do de quantifica o o qual como processo irrevers vel que n o pode ser eliminado por meios t cnicos No PCM uniforme ou linear o efeito deste ru do pode tornar se t o pequeno quanto se deseje custa do aumento do n mero de n veis de quantifica o e do consequente d bito bin rio Consegue se no entanto reduzir o d bito bin rio e manter uma rela o sinal ru do de quantifica o desej vel usando quantifica o n o linear Essa quantifica o conseguida nos sistemas telef nicos usando uma caracter stica de
30. es de fase muito elevadas ver Figura 3 3 OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 66 Atenua o dB km 100 10 1 0 0 1 1 10 100 1000 Frequ ncia kHz Figura 3 2 Varia o da atenua o em fun o da frequ ncia Atraso de Grupo us km 9 0 10 20 30 40 Frequ ncia kHz Figura 3 3 Varia o do atraso de grupo em fun o da frequ ncia para um cabo 24 AWG O comportamento da atenua o em fun o da frequ ncia descrito anteriormente leva a considerar se em muitos casos a seguinte aproxima o o f amf to 3 13 onde q o coeficiente de atenua o frequ ncia fy As equa es 3 11 e 3 12 mostram que no caso em que a react ncia indutiva maior do que a resist ncia e o efeito pelicular n o significativo a linha tem um comportamento aproximadamente linear ou seja n o introduz nem distor o de amplitude nem distor o de fase No fim do s c XIX Pupin teve a ideia de reproduzir essas condi es nas baixas frequ ncias introduzindo na linha bobinas discretas em intervalos regulares Da a designa o de linhas pupinizadas ou linhas carregadas A presen a dessas indut ncias vai fazer com que a atenua o se mantenha sensivelmente constante at se atingir a frequ ncia de corte a partir da qual a atenua o cresce bruscamente ver Figura 3 4 Essa frequ ncia de corte pode ser calculada usando a equa o 1 3
31. fego comuta o e sinaliza o 237 O FSN o n mero de identifica o da MSU que est sendo transmitida enquanto o BSN designa o n mero da ltima MSU recebida correctamente O FIB indica que a MSU est sendo retransmitida no caso em que o seu valor o inverso do anterior Se o valor do FIB da MSU anterior e da actual s o o mesmo isto quer dizer que a MSU actual est a ser transmitida pela primeira vez Quando o BIB inverso do anterior foi detectado um erro na MSU recebida e requer se a sua retransmiss o Quando se mantem o mesmo isto quer dizer que n o foi detectado qualquer erro e LI length indicator d o comprimento da SU permitindo deste modo espeificar o tipo de SU LI 0 FISU LI 1 ou 2 LISU e LI gt 2 MSU e SIO service information octet cont m informa o sobre o tipo de utilizador Ex telefone dados RDIS e CK check permite detectar erros Quando um erro detectado a MSU ignorada e inicia se um processo de correc o de erros que implica a retransmiss o da mensagem errada N vel 3 Signaling network Define as fun es que s o necess rias numa rede com mais do que uma liga o assim respons vel pelo encaminhamento das mensagens e pela verifica o se as mensagens j chegaram ao destino Neste caso entrega as parte adequada do n vel 4 Al m disso promove a gest o das falhas e congestionamento das diversas liga es da rede sendo assim tamb m respons vel pela
32. neste caso os DSLAMs t m de ser deslocados para junto da ONUs e por isso os edif cios equipados com esta solu o ter o de dispor de uma casa de telecomunica es com capacidade para acomodar todo esta diversidade de equipamento proporcionando ao mesmo tempo uma alimenta o el ctrica fi vel o que normalmente requer a utiliza o de um banco de baterias el ctricas Uma alternativa mais econ mica designada por FTTC consiste em deslocar a ONU para um ponto de 7 Nesta solu o o plano de gest o do operador ter de penetrar profundamente no acesso de modo a poder gerir todo o equipamento presente na casa das telecomunica es J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 129 distribui o na rede de acesso e usar a infra estrutura de pares sim tricos preexistente para interligar as instala es dos clientes s ONUs O modo como as diferentes ONUs est o interligadas OLT define a arquitectura da componente ptica da rede de acesso Essa interliga o pode assumir uma das seguintes formas e Liga o ponto a ponto e Rede ptica passiva PON 8 e Rede em anel Na liga o ponto a ponto tem se uma fibra dedicada para interligar cada ONU o que corresponde implementa o de uma topologia f sica em estrela Na rede ptica passiva a fibra ptica partilhada por v rios utilizadores 16 32 usando para isso um reparti
33. nica fibra e duplexagem por divis o no comprimento de onda como se mostra na Figura 4 31 Esta t cnica de demultiplexagem requer a utiliza o de um dispositivo ptico adicional em cada ONU para fazer a multiplexagem desmutiplexagem dos dois comprimentos de onda usados A figura indica os comprimentos de onda usados nas PONSs de primeira gera o designadas por APON Nestas redes a conectividade era garantida usando ATM ou seja o fluxo de informa o segmentado em c lulas as quais s o entregues ONU apropriada de acordo com o seu endere o de destino contido no cabe alho da c lula A comunica o ascendente requer a utiliza o de um protocolo MAC apropriado para ultrapassar a limita o associada ao facto do meio ser partilhado Para al m disso o receptor ptico 8 Passive Optical Network Embora n o representado na figura a OLT ter de usar um dispositivo id ntico Medium Access Control O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 130 usado na OLT tem de ser concebido para receber rajadas de bits em vez de sequ ncias continuas como acontece nos receptores convencionais e al m disso para receber sinais com diferentes amplitudes devido ao facto do espa amento dos diferentes ONUs OLT ser vari vel Como consequ ncia o limiar de decis o ter de ser ajust vel de rajada para rajada requerendo por isso a presen a de um pre mb
34. o 187 Pos Ps Pan Figura 6 5 Diagrama de transi o de estados para N troncas Considere se um intervalo de tempo infinitesimal t com in cio em t e admita se que a probabilidade de ocorrerem dois ou mais eventos desprez vel Os eventos que podem ocorrer em t s o os seguintes e Chegada de uma chamada com probabilidade P a e Termina o de uma chamada com probabilidade P b e Aus ncia de mudan as de estado com probabilidade 1 P a P b A equa o 6 3 permite concluir que o n mero m dio de chamadas que chegam durante o intervalo de tempo t A t h Atendendo ao facto de t ser um intervalo infinitesimal tem se que 4 t h lt lt 1 representa a probabilidade P a de uma chamada chegar no intervalo de tempo t Assim P P a A t h 6 13 Se o tempo m dio de dura o de uma chamada h e o n mero de chamadas em progresso k espera se que no intervalo h terminem em m dia k chamadas O n mero m dio de chamadas terminadas em amp ser por conseguinte k t h Com base num racioc nio id ntico ao do caso anterior pode se escrever que P P b k tlh 6 14 Tendo presente que a probabilidade de existirem j chamadas em progresso no instante t P j ent o a probabilidade de transi o de j para k no intervalo de tempo t dada por PO gt k P y P a P j A th 6 15 Se a probabilidade de haver k chamadas no instante t P k ent o a probabilidade de uma transi o do estado k para
35. o caracterizados por uma capacidade de 4 bit s requerendo por isso a utiliza o de 16 QAM Sub canal n 1 Rela o sinal ru do Capacidade bits s mbolo Frequ ncia Figura 4 26 Princ pio da atribui o de capacidade na modula o DMT A Figura 4 27 apresenta um esquema simplificado de um modulador DMT considerando a presen a de n sub portadoras ou seja n sub canais A sequ ncia digital com o d bito bin rio D entra num conversor s rie paralelo sendo por este convertida em tramas constitu das por M bits Os bits da trama s o agrupados em n sub blocos Bi B2 Bn sendo a dimens o de cada sub bloco determinada pela dimens o da constela o corresponde ao sub canal associado a esse sub bloco Esses bits s o ainda reordenados e por isso para al m do conversor s rie paralelo ter de existir uma mem ria tamp o adicional Amplitude Conversor s rie paralelo amp frequ ncia mem ria f f2 fn Figura 4 27 Esquema simplificado de um modulador DMT Por conven o os sub blocos s o ordenados de acordo com a dimens o da constela o que lhe corresponde Os sub blocos correspondentes s menores constela es s o os primeiros a serem memorizados enquanto os correspondentes s maiores constela es s o menorizados em ltimo lugar No presen a de constela es com a J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes
36. o da ordem de chegada A primeira das condi es irrealiz vel No entanto desde que N seja superior a 4 a equa o de Erlang C pode ser usada com um grau de precis o razo vel 6 1 8 Problemas 6 1 Durante uma hora de ponta foi observada a seguinte distribui o de chamadas telef nicas num grupo de 5 troncas correspondentes a 20 assinantes Tronca 1 Tronca 2 Tronca 3 Tronca 4 Tronca 5 In cio Dura o In cio Dura o In cio Dura o In cio Dura o In cio Dura o min min min min min min min min min min 8 4 2 4 6 6 4 10 2 4 22 6 10 6 22 2 20 6 12 10 38 2 24 2 38 6 30 4 36 48 8 34 8 50 8 46 12 48 2 E 52 4 54 2 Determine a O andamento do tr fego instant neo K t K t 1 se a tronca est activa K t 0 se a tronca est inactiva b O volume de tr fego e a intensidade de tr fego a partir deste c A dura o m dia das chamadas J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 194 6 2 6 3 d O tr fego m dio por assinante Uma central telef nica serve 6000 assinantes Durante uma hora de ponta a taxa de chamadas de 1 3 de chamadas por assinante e a dura o m dia das chamadas de 3 minutos Sabendo que o n mero m dio de chamadas perdidas durante uma hora de ponta de 10 calcule para esse intervalo a O n mero m d
37. o entre hierarquia Line Terminal Multiplexer PDH e a hierarquia SDH Multiplexadores Terminais de Linha Permite extrair ou inserir sinais plesi cronos ou s ncronos de baixo d bito no sinal STM N que passa e n o termina no equipamento Este Multiplexadores de Inser o Extrac o ADM Add Drop Multiplexer Comutador de Cruzamento Digital DXC Digital Cross Connect System Regenerador SDH REG Regenerator J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es elemento de rede representa uma das grandes vantagens da nova hierarquia um sinal de um n vel hier rquico superior n o necessita de ser desmultiplexado para que seja efectuada uma extrac o ou adi o de um tribut rio Permitem estabelecer ou modificar as liga es entre v rios canais de entrada e de sa da actuando desde o n vel El at ao n vel STM 1 Note se que a sua reconfigura o realizada por controlo do sistema de gest o enquanto os comutadores respondem sinaliza o do cliente Para dist ncias de transmiss o superiores a 60 km necess rio recorrer a regeneradores Estes para al m de fazerem a simples regenera o do sinal t m capacidades de monitoriza o de desempenho e capacidades de alarme e vigil ncia IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 156 5 3 3 Arquitecturas de Redes SDH As redes SDH s o constru das interligando diferentes elementos de rede com vias de transmiss o p
38. o met licos ver Figura 4 2 A maior ou menor profundidade de penetra o da fibra ptica na rede de acesso permite definir diferentes solu es ver Sec o 4 6 sendo a FTTC ea FTTB aquelas que habitualmente aparecem associadas ao VDSL A primeira solu o consiste em levar a fibra ptica at um ponto no passeio onde alimenta um equipamento designado por ONU optical network unit enquanto a segunda solu o aproxima um pouco mais a fibra ptica do subscritor j que a ONU est situada no interior do edif cio Termina o de linha Modem VDSL a ptica e Par sim trico Central local Instala es de cliente Figura 4 29 Utiliza o do VDSL como complemento de uma solu o FTTx A Figura 4 29 exemplifica as solu es descritas Na central local os sinais destinados a todos os utilizadores servidos por uma ONU s o agregados usando uma t cnica de multiplexagem apropriada e convertidos para o dom nio ptico usando um equipamento Fiber To The Curb Fiber To The Building O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 127 designado por OLT optical line termination A bidireccionalidade no dom nio ptico pode ser garantida usando uma t cnica de duplexagem por divis o no comprimento de onda O sinal ptico transmitido atrav s de fibra ptica at ONU onde o processo revertido Os diferentes sinais depoi
39. para o tornar totalmente compat vel com o n vel 3 do OSI O TC ISP TC intermediate part realiza as fun es dos n veis 4 a 6 do OSI e o TCAP TC application part as do n vel 7 Note se que a OMAP operations maintenance and administration part tamb m realiza fun es do n vel 7 do OSI N veis N veis OSI TC MTP Signalling Network MTP Signalling link i MTP Signalling data link Figura 6 43 Rela o entre os n veis do SS7 e do OSI MTP O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 236 MTP Message Transfer Part O protocolo MTP tem como fun o a transfer ncia fi vel de mensagens de sinaliza o entre pares de SPs atrav s de vias de sinaliza o linhas digitais e STPs Este protocolo encontra se estruturado nos seguintes n veis N vel 1 Signalling data link Define as caracteristicas f sicas el ctricas e funcionais das liga es Por exemplo o d bito bin rio o qual o ITU T recomenda que seja igual a 64 kb s e o tipo de c digo de linha a usar na transmiss o No caso do modo de opera o associado usa se o time slot 16 de uma trama de um sistema de 2 Mb s como via de sinaliza o N vel 2 Signaling link respons vel pela transfer ncia de informa o estruturada em tramas que aqui se designam por SU signaling unit entre os n s da rede de sinaliza o adjacentes desempenhando nomeadamente as seguintes fun
40. usado para fun es de justifica o como ser visto posteriormente O valor do ponteiro correspondente ao deslocamento entre a posi o O e a posi o actual do octeto J1 transportado como um n mero bin rio usando parte da palavra de 16 bits correspondente aos octetos H1 e H2 Como esse n mero poder variar entre O e 782 s o necess rios 10 bits para o codificar Os bits usados para esse fim s o os dois bits menos significativos do octeto H1 e os oito bits do octeto H2 como se pode ver a partir da Figura 5 25 Os 4 bits mais significativos do octeto H1 NNNN constituem o indicador de novos dados ou NDF New Data Flag Quando o valor do ponteiro introduzido inicialmente ou quando necess rio fazer uma mudan a n o unit ria do valor do ponteiro ex ressincroniza o da trama tem se NDF 1001 Neste caso o novo valor do ponteiro deve ser recebido tr s vezes consecutivas para o valor antigo ser substitu do Em condi es de funcionamento normal tem se NDF 0110 Os dois bits restantes s o conhecidos por bits S e indicam o tipo de contentor virtual Ex SS 10 para o VC 3 O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 166 N mero bin rio entre O e 782 Figura 5 25 Formato do ponteiro Os 10 bits usados para transmitir a informa o do ponteiro constituem duas palavras de cinco bits cada uma Uma a palavra I e a outra a palavra D As palavras I e
41. vel discreto de amplitude Obviamente a opera o de quantifica o introduz distor o no sinal designada normalmente por ru do de quantifica o A pot ncia deste ru do depende do n mero de n veis de quantifica o usados Aumentando o n mero de n veis reduz se o ru do de quantifica o mas requer se um maior n mero de bits para codificar cada n vel o que conduz a um aumento do d bito bin rio Ser assim necess rio encontrar uma solu o de compromisso Para a transmiss o telef nica de voz 256 n veis com espa amento uniforme permitem garantir uma qualidade tal que o ru do de quantifica o dificilmente se distingue dos outros ru dos de fundo presentes no canal telef nico Para garantir na televis o uma qualidade semelhante de televis o radiodifundida s o tamb m usados 256 n veis uniformes 2 2 4 3 Codifica o No sentido de aproveitar a imunidade dos sinais digitais ao ru do os n veis de quantifica o s o normalmente transmitidos usando um c digo bin rio como se representa na Figura 2 5 O n mero de d gitos bin rios requeridos para representar cada amostra igual a N log L 2 1 onde L representa o n mero de n veis de quantifica o O d bito bin rio assim igual a N vezes a frequ ncia de amostragem o que d para o sinal de voz telef nico 8x8 64 kb s considerando que se usam 8 bits por amostra Para o sinal de televis o usando os dados apresentados ter se ia cerca de 1
42. 14 fes m L Cd J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 67 onde L o valor de indut ncia das bobinas de carga e d a dist ncia entre as bobinas Atenua o dB 4 Linha n o pupinizada Linha pupinizada 2 0 0 1 2 3 4 Frequ ncia kHz Figura 3 4 Compara o da atenua o de uma linha pupinizada com a de uma n o pupinizada Escolhendo convenientemente o valor da indut ncia das bobinas de carga e do espa amento entre estas poss vel garantir que na banda necess ria para a transmiss o de voz anal gica a atenua o dos pares sim tricos seja aproximadamente constante Esta solu o particularmente interessante quando os utilizadores est o muitos afastados da central local como acontece nas zonas rurais No entanto ser importante real ar que os pares carregados n o podem ser usados para a transmiss o da voz digitalizada e por conseguinte n o podem servir de infra estrutura de transmiss o nos lacetes digitais de assinante Ser de notar que os pares sim tricos tamb m s o muito usados nas redes de dados particularmente nas LANs Para estas aplica es est o dispon veis os pares n o blindados ou UPT unshielded twisted pair e os pares blindados Os primeiros s o os mais usados particularmente para d bitos at 10 Mbit s Quando os d bitos em jogo e o n mero de pares num cabo s o elevados mais aconselh vel usar os
43. 1994 O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006
44. 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 167 Na Figura 5 26 ilustra se o mecanismo de justifica o positiva e negativa considerando uma sequ ncia de cinco AU 3 em cinco tramas seguidas A descri o efectuada sobre o papel do ponteiro AU 3 em termos gerais v lida para o ponteiro da AU 4 A diferen a mais saliente reside no facto do ponteiro da AU 4 que identificado normalmente como o ponteiro do sinal STM 1 ver Figura 5 23 ter 9 octetos Neste caso t m se tr s octetos H3 para efeitos de justifica o mas a estrutura da componente do ponteiro usada para indicar a posi o do contentor virtual exactamente igual estrutura usada no ponteiro da AU 3 ou seja constitu da pelos octetos H1 e H2 Os octetos X e Y s o octetos com um valor invari vel X 11111111 Y 10011011 Como no caso da AU 4 se t m 2349 261x9 octetos e o ponteiro s pode endere ar 783 posi es um incremento ou decremento do ponteiro de uma unidade corresponde a uma desloca o do contentor virtual de 3 octetos 5 3 8 Transporte dos contentores de ordem superior Como a Figura 5 23 indica uma trama STM 1 pode suportar uma AU 4 ou tr s AU 3 A AU 4 pode ser por exemplo usada para transportar um canal E4 139 264 Mb s enquanto a AU 3 pode ser usada para transportar um DS3 44 736 Mb s ou um E3 34 368Mby s ou conjuntos de canais de d bitos mais baixos Para uma melhor compreens o do processo de multiplexagem ser til analisa
45. 3 8 3 9 refrac o da fibra ptica de 1 5 determine o n mero de bits que est o em tr nsito entre essas duas cidades Determine o valor da pot ncia de ru do t rmico num canal de fonia 4 kHz e num canal de v deo 6 MHz admitindo que a temperatura ambiente de 290 K exprimindo o resultado em dBW e dBmp no primeiro caso Dois amplificadores ligados em cascata t m as seguintes especifica es Tj 3To G 10 dB F 13 2 dB e G 10 dB Se a sua largura de banda for de 100 kHz e a temperatura equivalente de ru do na entrada do primeiro igual a T 107 determine a pot ncia do sinal na entrada para garantir uma rela o sinal ru do de 30 dB Exprima essa pot ncia em pW dBW e dBm T 290 k 3 10 Considere a seguinte cadeia de quadripolos Zs G 15dB G gt 30dB F 8 dB Fo 6 dB Admitindo que 4 10 kHz e Z 600 Q determine a A pot ncia dispon vel de ru do sa da e a pot ncia transmitida a uma carga de Z 7150 b A rela o sinal ru do na carga Z 75 Q admitindo que o valor eficaz do sinal sinusoidal de 2 mV 3 11 Considere um filtro de recep o passa baixo ideal cujo m dulo da fun o de transfer ncia dado por 1 se f B lt 1 EO E se f B l gt 1 Suponha que tem entrada do filtro uma fonte de ru do t rmico branco e Gaussiano com uma densidade espectral de pot ncia de Ny f Ny2 Sabendo que M 110 dBm Hz e B 600 kHz determine a A densidade espectral de p
46. 7 67 4 42 30 8 29 0 26 1 92 76 6 73 6 68 3 43 31 7 29 9 26 9 93 71 5 74 3 69 1 44 32 6 30 8 2717 94 78 4 75 4 70 0 45 33 4 31 6 28 5 95 79 3 76 3 70 9 46 34 3 32 5 29 3 96 80 3 77 2 71 8 47 35 2 33 3 30 1 97 81 2 78 2 72 6 48 36 1 34 2 30 9 98 82 2 79 1 73 5 49 37 0 35 1 31 7 99 83 2 80 0 74 4 50 37 9 35 9 32 5 100 84 0 80 9 75 3 O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 193 Neste caso a chamada atrasada em vez de ser perdida Se o tr fego oferecido maior que o n mero de troncas designadas nos sistemas com filas de espera por servidores a fila ir crescer continuamente em comprimento e a probabilidade de a chamada ser atrasada aproxima se da unidade Como h sempre a possibilidade de haver outras chamadas em fila de espera a probabilidade de atraso sempre superior probabilidade de bloqueio para os sistemas com perdas admitindo um sistema com as mesmas dimens es A probabilidade de atraso D pode se relacionar com a probabilidade de bloqueio B usando a segunda equa o de Erlang tamb m designada por equa o de Erlang C Esta equa o dada por NE 4 6 36 Eus td N A 4E 4 Onde D E y 4 e B E y 4 A validade da equa o de Erlang C baseada nos mesmos pressupostos que a equa o de Erlang B Al m disso considera se que e afila pode aceitar um n mero infinito de chamadas em espera e as chamadas s o processadas em fun
47. D servem para incrementar ou decrementar o valor do ponteiro e em conjunto com o octeto H3 s o usadas para efeitos de justifica o de trama Como j se referiu devido ao cont nuo processamento dos cabe alhos podem surgir discrep ncias entre a fase da trama e a fase do contentor virtual Pode se ter assim por exemplo uma situa o em que o contentor virtual flui temporariamente a um ritmo superior ao da trama AU 3 no presente exemplo Este problema resolvido na SDH usando o octeto H3 para transportar um octeto do contentor virtual justifica o negativa e diminuindo o valor do ponteiro de 1 correspondente a 1 octeto A diminui o do valor do ponteiro precedida da invers o dos bits D enquanto o valor de NDF permanece igual a 0110 Em alternativa quando temporariamente o contentor virtual se apresenta mais lento enviado 1 octeto sem informa o ou seja em branco justifica o positiva a seguir a H3 e o valor do ponteiro aumentado de 1 correspondente a 1 octeto Nesta situa o o incremento do ponteiro antecedido da invers o dos bits I e da manuten o do NDF no seu estado normal In cio dos dois primeiros VC 3 Trama 1 Trama amp 2 E Justifica o negativa Trama 3 Trama 4 E o e E Figura 5 26 Mecanismo de justifica o positiva e negativa para o caso da AU 3 Justifica o positiva Trama 5 OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST
48. Gest o da rede Sinais usados para efeitos de manuten o diagn stico e opera o O sinal de linha uma combina o das frequ ncias de 350 e 440 Hz O sinal de linha impedida corresponde transmiss o das frequ ncias de 480 Hz e 620 Hz estando ligado 0 5 s e desligado o mesmo tempo O sinal de tronca ocupada enviado quando a central ou a linha de troncas est o ocupadas corresponde s mesmas frequ ncias que o caso anterior mas com uma frequ ncia de repeti o dupla O estado ligado e desligado duram 0 25s 6 3 3 Sinaliza o de assinante A sinaliza o de assinante deve ser o mais simples poss vel sendo tradicionalmente obtida pela presen a ou aus ncia de corrente no lacete de assinante Central Local Telefone Telefone na posi o de descanso 48 V I I T Central Local Telefone l I I I Telefone levantado I I I 48 V EL b Figura 6 31 Lacete do assinante a Corrente da linha reduzida b Corrente elevada O telefone alimentado por corrente cont nua a partir da central local com baterias que geram uma tens o de 48 V Quando o auscultador est na posi o de descanso a corrente que circula na linha do assinante nula ver Figura 6 31 Quando o auscultador levantado fecha se o lacete de assinante e por conseguinte estabelece se um fluxo de O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 224
49. Ka66 K C Kao e G A Hockman Dielectric fiber surface waveguides for optical frequencies Proc IEE 133 p g 1151 1158 Julho 1966 Mc90 J C McDonald Fundamentals of Digital Switching 2 edi o Plenum Press 1990 Nu92 M S Nunes e A J Casaca Redes Digitais com Integra o de Servi os Editorial Presen a 1992 Ra94 T Ramateke Networks Prentice Hall International Inc 1994 Sa99 R Santos Olhos de Boneca Edi es Colibri Portugal Telecom 1999 Sh99 W A Shay Understanding data communications amp networks 2 edi o Brooks Cole Publishing Company 1999 OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 32 2 Servi os em Telecomunica es 2 1 Tipos de servi os e suas exig ncias O objectivo de uma rede de telecomunica es fornecer servi os tais como voz v deo e dados aos clientes Em geral esses clientes est o sobretudo interessados no tipo na qualidade e no custo dos servi os incluindo a tarifa da rede e os custo dos terminais sendo lhes indiferente a arquitectura da rede que os suporta No entanto os servi os e as redes constituem um todo n o sendo conceb veis os primeiros sem as segundas e vice versa As redes de telecomunica es convencionais foram moldadas pelo crescimento dos servi os telef nicos ao longo de v rias d cadas No entanto a expans o da Internet o aparecimento de novas tecnologias co
50. No caso limite em que a linha est em curto circuito ou em circuito aberto B 0 dB ter se A gt 3dB 4 7 Repare se que a atenua o do anel uma grandeza aleat ria que flutua em torno do seu valor nominal As causas dessas flutua es s o variadas podendo referir se como exemplo a varia o do ganho do equipamento com a temperatura e com o envelhecimento desadapta es varia o do ganho dos circuitos entre a frequ ncia de teste e as outras frequ ncias vocais etc Essas flutua es s o normalmente modeladas usando uma distribui o normal cuja vari ncia aumenta com o n mero de circuitos ligados na cadeia Deste modo o valor de 42 deve ser seleccionado de modo a que mesmo nas piores condi es de funcionamento ainda se consiga garantir uma margem de estabilidade conveniente Uma regra simples adoptada por alguns operadores a seguinte A 4 0 0 5n 4 8 onde n representa o n mero de troncas circuitos de 4 fios presentes na liga o 4 4 Supressores e canceladores de eco 4 4 1 Origem do eco Uma outra consequ ncia nefasta do facto de a atenua o transh brido n o ser infinita o aparecimento de sinais parasitas designados por ecos Existem dois mecanismos distintos associados gera o dos ecos os quais est o esquematizados na Figura 4 17 O eco de falante que corresponde ao locutor ouvir uma vers o atrasada da sua pr pria voz enquanto no eco de ouvinte o ouvinte ouve uma vers o a
51. OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 42 Os quantificadores com um n mero par de n veis Figura 2 6a n o podem originar um n vel de sa da zero enquanto o segundo descodifica os sinais fracos com uma sa da de n vel zero como j se viu Contudo neste ltimo caso se a amplitude do sinal semelhante largura do intervalo de quantifica o ou se houver uma componente cont nua no sinal teremos tamb m problemas de ru do do canal de repouso Um problema adicional ocorre quando a amplitude do sinal anal gico ultrapassa os valores extremos do quantificador Os sinais nessa situa o dizem se na regi o de corte e est o sujeitos a distor o de sobrecarga a qual ir ser analisada na sec o seguinte Em conclus o o comportamento de um quantificador pode se equacionar identificando as seguintes regi es e Regi o de quantifica o e Regi o de canal em repouso e Regi o de corte 2 2 4 5 Distor o de sobrecarga Na an lise realizada nas sec es anteriores considerou se que o sinal de entrada tinha uma amplitude limitada ao intervalo V V onde V Lg 2 tamb m designada por gama de entrada autorizada Qualquer sinal entrada do quantificador que esteja fora desse intervalo quantificado com o n vel m ximo permitido ou seja V g 2 Os sinais com essas caracter sticas dizem se que est o na regi o de corte Na presen a de sinais co
52. STM 16 STM 64 155 5 Mb s 622 Mb s 2 5 Gb s 10 Gb s Figura 5 14 Hierarquia digital s ncrona No caso do SONET o sinal b sico designa se por STS 1 Synchronous Transport Signal level 7 e corresponde a 51 84 Mb s concluindo se assim que um sinal STS 3 do SONET equivalente ao sinal STM 1 do SDH ver Tabela 5 7 Note se que o sinal STS N um sinal el ctrico e particularmente para d bitos elevados s existe no interior do equipamento A interface para outro tipo de equipamento obtida baralhando scrambling o sinal STS N e convertendo o para o dom nio ptico O sinal correspondente de acordo com a nomenclatura do SONET designa se por OC N optical carrier level N Assim por exemplo ao STS 3 corresponde no dom nio ptico o sinal OC 3 O d bito do sinal b sico do SONET foi escolhido de modo a acomodar os sinais plesi cronos DS1 e DS3 enquanto o d bito b sico da SDH foi escolhido de modo a acomodar os sinais plesi cronos El E3 e E4 assim como a hierarquia americana com excep o do DS4 Os d bitos dos sinais do SONET de hierarquias superiores primeira coincidem com os d bitos da SDH Tabela 5 8 Caracter sticas dos sinais s ncronos mais comuns Sinal SDH Sinal SONET D bito Mb s STM 0 STS 1 51 84 STM 1 STS 3 155 52 STM 4 STS 12 622 08 STM 16 STS 48 2488 32 STM 64 STS 192 9953 28 n o est normalizado 5 3 1 A SDH como Tecnologia de Transporte Na Sec o 1 4 2 do Cap tulo 1 refer
53. TEMAS IO O tr fego transportado pela tronca 2 vem dado por A 4of2 4of3 APA P 2 6 30 Id ntico racioc nio para a tronca N permite escrever que ANE INI 6 31 Aa Aw AP N 0 A In n 0 Tendo presente que existem unicamente N troncas tem se que o tr fego perdido pela tronca N que teoricamente igual ao tr fego oferecido inexistente tronca N 1 dividido pelo tr fego inicial oferecido ao conjunto das N troncas d precisamente o grau de servi o oferecido por estas troncas ou seja A AYIN 6 32 B E y 4 u DA n 0 Esta express o conhecida como f rmula de Erlang B e desempenha um papel relevante na teoria do teletr fego A f rmula de Erlang B pode se ainda simplificar por O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 191 A 6 33 A Br cd a Nle express o id ntica da distribui o de Poisson que por vezes conhecida como f rmula de Grinstead Essa simplifica o baseou se na aproxima o a A 6 34 a a qual s v lida para valores tais que 4 N lt lt 1 A f rmula de Erlang B pode ainda ser calculada por um m todo iterativo recorrendo f rmula de recorr ncia AE wa 6 35 E A Lu Cd N 4E ni 4 tendo presente que E 4 1 Outro procedimento usual para calcular a f rmula de Erlang faz uso de tabelas apropriadas ver por exemplo a Tabela 6 1 Exem
54. a 1 Os tr s bits seguintes 5 6 7 funcionam como etiqueta de sinal indicando o tipo de mapeamento associado ao tribut rio em quest o n o h transporte de carga ass ncrono sincronizado em bit sincronizado em octeto etc O ltimo bit um indicador de defeito distante RDI remote defect indication e funciona como um alarme remoto que enviado para o elemento de rede onde o caminho originado quando por qualquer raz o os dados n o s o entregues no destino REI RFI Etiqueta ro 1 2 3 4 5 6 7 8 bits Figura 5 32 Formato do octeto V5 O octeto J2 usado para validar o caminho de ordem inferior tra o de caminho de ordem inferior funcionalidade id ntica desempenhada por J1 para o caminho de ordem superior ou seja usado como canal a 64 kb s para enviar ciclicamente para a termina o do caminho uma determinada mensagem de modo a verificar a integridade do caminho em quest o O octeto N2 usado para fun es de supervis o nas liga es em J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 171 cascata enquanto o K4 usado como um canal com fun es de comuta o de protec o autom tica similar ao K1 K2 e K3 O contentor virtual VC 12 transportado numa unidade tribut ria TU 12 Para isso necess rio adicionar o ponteiro de unidade tribut ria constitu do pelos octetos V1 V2 e V3 Estes octetos t m fun es semelhantes aos H1
55. a 160 kb s corresponde a um d bito de 144 kb s dois canais B de 64 kb s cada e um canal D de 16 kb s para o utilizador mais um canal de 16 kb s para fun es de controlo de sincroniza o Os canais B s o usados para o tr fego de voz e dados e o canal D para sinaliza o Como se referiu no Cap tulo 1 est ainda normalizado um outro acesso designado por acesso prim rio ou acesso 30B D 30 canais B 1 canal D no caso da Europa Neste caso a trama do sinal multiplexado semelhante do El Network termination of type 1 Line termination O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 118 com o time slot O destinado ao sincronismo e o time slot 16 ao canal D Tem se assim um d bito bin rio de 2 048 Mb s associado ao acesso prim rio Neste caso a transmiss o feita com quatro fios e o meio de transmiss o pode ser a fibra ptica ou pares sim tricos com repetidores para dist ncias superiores a 1 5 km Termina o de rede NT Termina o de linha Par sim trico Central local Instala es do Interface T cliente Figura 4 21 Configura o o acesso b sico RDIS 4 5 3 1 Tecnologias de transmiss o para o DSL Aquando da normaliza o do RDIS considerou se que a transmiss o no lacete de assinante deveria ser a dois fios de modo a aproveitar a infra estrutura de cabos de pares sim tricos da rede anal gica j existente
56. aspecto funcional como um conjunto de camadas paralelas onde cada camada corresponde ao padr o de interliga es associado a um determinado time slot Mc90 Na Figura 6 27 mostra se por exemplo para uma matriz 4x4 o padr o de interliga es no time slot 1 camada 1 e no time slot camada 7 A partir destas considera es f cil concluir que para garantir o mesmo grau de conectividade requerer se iam matrizes anal gicas com a mesma dimens o da matriz digital Camada 1 Camada Figura 6 27 Equivalente anal gico de uma matriz espacial digital O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 218 Este comportamento da matriz espacial digital faz com que o grafo de canal do comutador TST seja id ntico ao das matrizes espaciais com tr s andares com sub matrizes no andar interm dio ver Figura 6 28 l Figura 6 28 Grafo de canal de um comutador TST Designando por w o n mero de time slots canais externos e tendo presente que nenhum dos andares individuais do comutador TST introduz bloqueio tem se a seguinte express o para a probabilidade de bloqueio de interliga o da estrutura em an lise 6 7 EER 6 60 onde w 6 61 PiS Pa l O bloqueio de interliga o no comutador TST ocorre somente quando n o h time slots internos dispon veis para estabelecer uma liga o entre o andar temporal de entrada e o andar temporal de sa
57. associado Aqui a rede tamb m faz recurso de STPs para fins de encaminhamento mas o trajecto seguido pelas mensagens pr definido Por exemplo na Figura 6 41 o tr fego de voz entre as centrais A e C transportado pela liga o directa enquanto a correspondente sinaliza o encaminhada atrav s do n B que tem tamb m fun es de STP O modo quase associado muitas vezes usado como alternativa no caso da falha de uma liga o de sinaliza o Voltando de novo Figura 6 41 podia se por a hip tese de as centrais A e B operarem em modo associado e fazerem recurso ao modo quase associado em caso de falha do primeiro STP Rede de sinaliza o Rede Telef nica Figura 6 41 Modo n o associado O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 234 SPb STP Rede de Sinaliza o Rede Telef nica Figura 6 42 Modo quase associado Normalmente quando o tr fego entre duas centrais elevado faz se recurso ao modo associado Por exemplo no caso de se ter 200 circuitos entre suas centrais teria de se usar 7 sistemas de transmiss o digital a 2 Mb s um dois quais seria usado para transportar a via de sinaliza o de canal comum no intervalo de tempo n 16 6 3 7 4 Vantagens e desvantagens da sinaliza o em canal comum As principais vantagens s o as seguintes e As duas redes sinaliza o e dados podem evoluir independentemente uma da
58. bit de justifica o a localiza o do referido bit codificada em bits existentes na trama para esse fim que se designam por bits de indica o de justifica o Com base na informa o transmitida pelos bits de indica o de justifica o os bits de justifica o s o removidos no desmultiplexador Mem ria el stica D2 Mem ria el stica A Dn Mem ria el stica Padr o de fn enquadram Controlo de Rel gio d justifica o maed sincronismo p Figura 5 10 Estrutura de um multiplexador TDM plesi crono J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 144 Assim a informa o gerada a um d bito superior ao nominal pode ser acomodada pelo multiplexador substituindo alguns bits de justifica o por bits de informa o Em contrapartida qualquer redu o do d bito do canal de entrada pode ser compensada adicionando mais bits de justifica o Outra op o consiste em usar justifica o positiva negativa Com esta t cnica o rel gio de leitura opera velocidade nominal do canal de chegada de modo que quando o d bito do tribut rio ultrapassa o seu valor nominal h bits de informa o que s o removidos e transmitidos em posi es predefinidas na trama como bits de justifica o negativa Por sua vez quando o d bito de entrada decresce s o enviados bits de Justifica o exactamente como no caso da justifica o positiva Os sistemas ple
59. com o meio ambiente a pot ncia de ru do sa da igual pot ncia de ru do entrada Ent o pode se demonstrar que o factor de ru do do conjunto cabo amplificador m apresenta um factor de ru do linear dado por fa 3 39 amp c m fm onde f o factor de ru do do amplificador A partir do conhecimento do ganho e do factor de ru do de cada um dos m conjuntos pode se caracterizar a cadeia constitu da pelos m tro os de cabo e pelos m amplificadores Assim o ganho da cadeia dado por g 8 Zy Djs Em 3 40 enquanto o factor de ru do descrito por 1 1 1 41 fef aa GE dan 3 41 81 8182 8182 Em Dentro da hip tese simplificativa que o ganho e o factor de ru do dos diferentes conjuntos da cadeia s o iguais respectivamente ao ganho e ao factor de ru do do conjunto as express es anteriores simplificam se conduzindo a g 8 3 42 rn l g 3 43 e a pr 6l k 181 O conhecimento de g e de f permite relacionar a pot ncia do sinal na sa da da cadeia s com a pot ncia do sinal na entrada s assim como a pot ncia do ru do na sa da n com a pot ncia do ru do na entrada n tendo se So ES 5 3 44 n gafn fn J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 81 Como se conclui facilmente a equa o anterior traduz uma outra forma de apresentar a equa o 3 37 3 2 4 Transmiss o digital e regenera o
60. d bito bin rio de 155 52 Mb s ou seja um d bito por octeto de 64 kb s A ordem de transmiss o a seguinte come a se pelos bits do canto superior esquerdo do quadro e transmite se linha a linha at concluir a transmiss o dos 2430 octetos Num quadro b sico podem se identificar tr s tipos de blocos um bloco correspondente ao cabe alho de sec o um bloco correspondente ao ponteiro e um terceiro bloco correspondente carga digital transportada As primeiras 9 colunas s o reservadas para os primeiros dois blocos enquanto as restantes 261 colunas 261x9x64 150 336 Mb s est o reservadas para o transporte da carga digital Esta carga inclui a informa o dos tribut rios plesi cronos assim como octetos adicionais apropriados para organizar de modo adequado essa informa o na trama STM 1 io 270colunas Ss 9 colunas gt 1 Cabe alho de Regenera o Carga Transportada 9 linhas Cabe alho de Figura 5 21 Estrutura da trama STM 1 Como se ilustra na Figura 5 21 as primeiras 3 linhas do bloco correspondente ao cabe alho de sec o s o usadas para o cabe alho de sec o de regenera o e as cinco ltimas para o cabe alho de sec o de multiplexagem A quarta linha corresponde ao bloco do ponteiro O ponteiro permite identificar o in cio da carga digital e acomodar justifica es positivas ou negativas como se ir ver posteriormente Os sinais multiplex SDH de ordem superior s o obtidos por i
61. da Certamente que a probabilidade de bloqueio ir se reduzir se o n mero de time slots internos aumentar e por analogia com o caso anal gico tem se que para que o comutador TST n o introduza bloqueio dever se verificar a condi o 1 gt 2w 1 6 62 6 2 6 Considera es finais Em s ntese pode se referir que para comutadores de pequenas dimens es at 250 circuitos pode se usar um nico andar T um nico andar S n o apropriado devido a introduzir um bloqueio elevado Os comutadores de capacidade mais elevada como aqueles que s o requeridos pelas centrais de comuta o telef nica resultam da combina o de v rios andares S e T As estruturas com dois andares ST ou TS permitem realizar comutadores com capacidades m dias mas introduzem bloqueio cuja probabilidade aumenta com o aumento das suas dimens es Por conseguinte estruturas com m dias ou altas capacidades e probabilidades de bloqueio reduzidas requerem no m nimo tr s andares O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 219 As primeiras centrais digitais usavam uma arquitectura STS Contudo a partir do fim da d cada de 70 a arquitectura TST tornou se predominante e hoje usada invariavelmente nos comutadores digitais multiandar A utiliza o inicial das estruturas STS devia se ao custo elevado das mem rias e necessidade de minimizar a componente temporal Com o desenvolv
62. das redes digitais integradas ou das redes digitais com integra o de servi os que s o usadas nos dias de hoje 1 5 1 3 Rede Digital Integrada Uma Rede Digital Integrada RDI definida como sendo uma rede na qual todas as centrais de comuta o s o digitais e o tr fego nas jun es e nas troncas transportado em sistemas de transmiss o digital Al m disso a sinaliza o entre as centrais que como se viu da responsabilidade do plano de controlo assumida como sendo do tipo canal comum como o caso do Sistema de Sinaliza o n 7 Dentro da RDI todos os canais de tr fego s o em formato digital PCM sendo por conseguinte a convers o anal gico digital requerida somente nas suas fronteiras que geralmente se situam na entrada das centrais locais ver Figura 1 16 O passo seguinte de evolu o consiste em proporcionar transmiss o digital at ao utilizador e neste caso somos levados s Redes Digitais com Integra o de Servi os RDIS que ser o analisadas posteriormente Outro aspecto digno de realce nestas redes que a comuta o digital sempre feita a quatro fios de modo que todos os circuitos dentro da RDI s o circuitos a quatro fios A qualidade de transmiss o de uma RDI apresenta os seguintes atributos e As perdas de transmiss o s o independentes do n mero de tro os e centrais presentes numa liga o e As liga es apresentam um n vel mais baixo de ru do do que as anal gicas corres
63. de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 2 o problema da falta de privacidade as operadoras podiam ouvir facilmente as conversas entre os interlocutores Foi exactamente a falta de privacidade das centrais manuais que levou Strowger a inventar a primeira central telef nica de comuta o autom tica com patente concedida em 1891 Essa inven o compreendia dois elementos b sicos 1 Um dispositivo disco para ser usado pelo assinante que gerava sequ ncias de pulsos de corrente correspondentes aos d gitos de O a 9 2 Um comutador localizado na central telef nica no qual um bra o rotativo se movia passo a passo num arco semi circular com dez contactos cada um ligado a uma linha de assinante sendo o movimento controlado pelos pulsos de corrente enviados pelo assinante As centrais autom ticas Strowger tiveram uma grande expans o em todo o mundo e aplica o generalizada at aos anos 70 Embora a primeira central de comuta o autom tica tivesse sido inaugurada em Lisboa Central Telef nica da Trindade em 1925 e a digitaliza o da comuta o se tivesse iniciado em 1987 em 1994 ainda existiam na rede telef nica nacional cerca de 160 000 linhas servidas por centrais Strowger No campo da comuta o autom tica ser tamb m de referir o papel dos CTT que desenvolveu tecnologia pr pria a qual foi introduzida na sua rede em 1956 esta es tipo ATU 52 e ATU 54 e se continuou a usar at ao in cio da
64. de acesso 125 mesma dimens o s o armazenados na mem ria em primeiro lugar os sub blocos pertencentes s portadoras com o menor ndice Na figura 4 28 representa se o processo de ordenamento descrito considerando uma trama com 22 bits e um sistema com 6 sub canais De acordo com essa figura o tom 4 modulado usando 4 QAM os tons O e 5 usam 8 QAM o tom 3 usa 16 QAM e por fim os tons 1 e 2 usam 32 QAM Note se ainda que a dura o de cada trama igual a 250 us o que corresponde portanto a um d bito de s mbolo por sub canal igual a 4 kbaud k Trama Ty 250 us bo bi EMENDA bs be b AAA ds b13 Dia bis bis DE OD 4 0 o 3 G 2 D n do tom Figura 4 28 Atribui o do conte do da trama ADSL aos diferentes sub canais Exemplo 4 4 A largura de banda de um canal passa banda dada por B B min 1 0 onde a o factor de excesso de banda e Bmin igual ao d bito de s mbolo ou seja Bmin D Por sua vez viu se no Cap tulo 3 que o d bito bin rio se relaciona com o d bito de s mbolo atrav s da rela o D DJog gt M onde M descreve o n mero de s mbolos distintos da t cnica de modula o No caso espec fico do ADSL a largura de banda dispon vel igual a 1104 kHz e essa banda suporta 256 sub canais por isso a largura de banda de cada sub canal igual a B 4 3125 kHz Como o d bito de s mbolo por sub canal de D c 4 kbaud a formula o anterior permite concluir que o factor de e
65. de corrente partilhado por v rios telefones e Supervis o Como as centrais digitais n o permitem um caminho met lico entre os assinantes envolvidos numa chamada a supervis o do lacete de assinante realizada na periferia da central ou seja na parte anal gica do ILA contrariamente s centrais anal gicas onde era realizada no interior da pr pria central A fun o essencial da supervis o consiste em analisar o estado do lacete de assinante detectando a presen a ou a aus ncia do fluxo de corrente cont nua nesse lacete e converter este estado num sinal apropriado para ser interpretado pelo sistema de controlo da central Esta tarefa requer um sensor normalmente um rel com capacidade para discriminar eficientemente qualquer que seja o comprimento da linha telef nica entre a corrente correspondente ao estado fora do gancho telefone levantado e a corrente resultante do ru do e das correntes de fuga e Codifica o Corresponde s fun es A D e D A as quais foram analisadas com detalhe no Cap tulo 2 e H brido O h brido respons vel pela convers o de 2 fios para 4 fios e vice versa O seu funcionamento j foi analisado a prop sito do estudo do telefone A nica diferen a a salientar que o h brido da ILA dever ser projectado para um equil brio t o perfeito quanto poss vel e Teste Esta fun o requer o acesso ao lacete local e aos circuitos da central para detectar poss veis falhas e proporciona
66. de erro Normalmente assume se que essa estat stica Gaussiana embora essa hip tese possa ser um tanto grosseira em fen menos como a interfer ncia intersimb lica e a diafonia O passo seguinte consiste em calcular a rela o sinal ru do dentro da hip tese da aproxiam o Gaussiana entrada do circuito de decis o e em seguida deduzir uma express o adequada para a probalilidade de erro Se se considerar como exemplo o c digo AMI e se admitir que a tens o do sinal tem uma tens o de pico de v volts tem se a seguinte express o para a probabilidade de erro 35 Seguindo a mesma l gica os amplificadores podem ser designados por repetidores IR OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 85 1 fs 3 52 onde erfc x a fun o complementar de erro s a pot ncia m dia do sinal v2 2 9 en a pot ncia m dia de ru do A fun o complementar de erro pode se aproximar por FEJ 3 53 fi gt 3 erfe x P x A pot ncia de ru do ser calculada tendo em conta as diferentes perturba es presentes no sistema Para exemplificar considere se um sistema de transmiss o cujo igualador com fun o de transfer ncia f elimina completamente a interfer ncia intersimb lica e cujo desempenho condicionado pelo ru do t rmico e pela diafonia Nesta situa o a pot ncia de ru do tem duas componentes ou seja n 07 03 3 54 onde o e o repres
67. de tempo entre os instantes de chegada representado por 7 Para um processo de chegada de Poisson 7 uma vari vel aleat ria cont nua com distribui o exponencial negativa cuja fun o densidade de probabilidade descrita por p r 4e t20 6 9 A partir de 6 9 imediato o c lculo do valor m dio de 7 vindo OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 186 Es 6 10 E r podr 9 A enquanto a vari ncia vem dada por c 1 2 A probabilidade que o intervalo de tempo T seja superior a t dado por je 6 11 P t2t Afe dr e 4 t Exemplo 6 4 Considere uma central local com 20 000 assinantes Tendo presente que cada assinante gera uma chamada por hora determine a frequ ncia com que ocorrem duas chamadas com um intervalo inferior a 0 02 s Solu o A probabilidade de o intervalo entre duas chamadas ser inferior a 0 02 s dada por P t lt 0 02 1 P t 2 0 02 1 e740 Por sua vez 20000x 1 3600 5 56 chamadas s o que conduz a P 1 lt 0 02 0 105 ou seja 10 5 das chamadas ocorrem com um intervalo inferior a 0 02 s Como a taxa de chegada de 5 56 chamadas por segundo obt m se para a frequ ncia pedida o valor de 5 56x0 105 0 584 s Outro factor importante na teoria do tr fego a dura o das chamadas 7 Em algumas aplica es suficiente conhecer o tempo m dio de dura o das chamadas ou seja
68. de um bit individual ser detectado incorrectamente e que os erros s o independentes tem se que a probabilidade de tomar uma decis o errada sobre o padr o indicador de justifica o PIJ dada por Pis gt par 5 4 i n 1 2 onde n o n mero de bits C que constituem o padr o indicador de justifica o Para os casos de interesse pr tico em que a probabilidade de erro p muito reduzida a express o anterior pode ser aproximada por n 5 5 peru br X onde x n 1 2 Para o caso em que se usa um padr o de tr s bits a presen a de erros no canal de transmiss o pode levar recep o das seguintes sequ ncias 000 001 010 100 011 110 101 111 Como se sabe destas sequ ncias s duas correspondem a padr es correctos 000 e 111 Assim de acordo com a regra de decis o por maioria sempre que o n mero de bits iguais a zero superior ou igual a 2 admite se que n o h bit de justifica o e decide se pela sua presen a em caso contr rio Deste modo para as primeiras quatro sequ ncias n o h remo o do bit de justifica o enquanto para as quatro ltimas esse bit eliminado De acordo com a regra de decis o referida apenas se toma uma decis o errada sobre o PIJ quando ocorrem dois ou tr s erros no padr o de indica o de justifica o Assim usando 5 4 tem se 5 4 P PIJ z o p REM que nos casos em que p muito pequeno se reduz a P PIJ 3p Exemplo 5 3 Considere qu
69. descendente 0 4 25 130 1104 f khz Figura 4 25 Ocupa o da largura de banda de um sistema CE ADSL Como j se referiu a diafonia pode ser um factor muito limitativo particularmente quando se usa a duplexagem baseada no cancelamento de eco A atenua o outro dos factores que condiciona grandemente o alcance dos sistemas ADSL No cap tulo 3 analisaram se essas limita es e verificou se que a atenua o dos pares sim tricos cresce com a raiz da frequ ncia Esta varia o faz por exemplo com que a um coeficiente da atenua o de IdB km frequ ncia de 1 kHz corresponda um coeficiente da atenua o de 16 dB km frequ ncia de 1 MHz Estas limita es v o fazer com que o alcance dos sistemas ADSL se reduza medida que o d bito bin rio aumenta como est patente na Tabela 4 3 que Note se que o efeito da paradiafonia nos sistemas DDF ADSL desprez vel porque os dois sentidos de comunica o fazem uso de bandas de frequ ncias diferentes J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 123 inclui os valores das dist ncias alcan veis com um par sim trico de 0 5 mm de di metro para diferentes d bitos do tr fego descendente Note se que o ADSL convencional s permite atingir os primeiros tr s valores dos d bitos bin rios apresentados nessa tabela Os dois d bitos interm dios 9 e 13 Mb s s o conseguidos usando a vers o ADS
70. detalhadas no Cap tulo 5 1 5 1 2 Crit rios de qualidade e plano de transmiss o Atendendo ao car cter internacional das telecomunica es qualquer rede nacional deve obedecer a crit rios de qualidade bem definidos de modo a que a qualidade dos circuitos estabelecidos nas liga es internacionais seja t o independente quanto poss vel do percurso entre o emissor e o receptor da informa o No planeamento das redes de telecomunica es anal gicas um dos aspectos mais importantes era o controlo da atenua o Dentro desse enquadramento foi definido um par metro o equivalente de refer ncia que foi adoptado no passado por muitas empresas de telecomunica es para dimensionarem as suas redes O caminho completo de uma liga o telef nica inclui o percurso do sinal sonoro no ar desde a boca do locutor at ao microfone e do altifalante at ao canal auditivo do ouvinte para al m do percurso do sinal el ctrico atrav s de todo o sistema de comunica o A atenua o total deste caminho constitui o equivalente de refer ncia ER A t tulo de exemplo apresentar se o significado de alguns equivalentes de refer ncia e 0 dB corresponde a uma pessoa falando a 4 cm do ouvido de quem escuta voz normal e 25 dB corresponde a dois interlocutores conversando a uma dist ncia de 70 cm voz normal e 36 dB corresponde a dois interlocutores conversando a uma dist ncia de 3 m voz normal O antigo CCITT actual I
71. digo NRZ polar Admita que a Os repetidores s o amplificadores que compensam exactamente a atenua o do cabo e apresentam um factor de ru do de 8 dB b Os repetidores s o regeneradores 3 15 Considere um sistema de transmiss o digital operando a 8 Mb s na dist ncia de 75 km com 25 repetidores O meio de transmiss o o cabo coaxial de calibre 1 2 4 4 m caracterizado pelos par metros a 0 07 b 5 15 e c 0 005 O c digo de linha usado o AMI e o filtro receptor apresenta uma resposta Butterworth de 2 ordem a Determine a atenua o total do cabo b Atendendo aos resultados da al nea anterior determine a pot ncia a injectar na entrada do sistema de modo a garantir uma taxa de erros de 10 admitindo que os repetidores s o amplificadores com um ganho de 32 dB e um factor de ru do de 7 dB c Admitindo que cada repetidor um regenerador determine a pot ncia a injectar na entrada do cabo tendo presente que cada regenerador compensa uma atenua o de 40 dB e o seu sistema de amplifica o apresenta um factor de ru do de 7 dB d Desenhe um regenerador apropriado para esse sistema 3 16 Um sistema de transmiss o digital operando a 1 544 Mbit s usa como meio de transmiss o um cabo de pares sim tricos cuja atenua o de 10 dB km a 1 MHz e como c digo de linha o c digo bipolar Este sistema opera com uma taxa de erros bin rios de 10 e limitado pela diafonia Quais as modifica es que teria de re
72. e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 238 complexas ou para outras fun es como por exemplo o estabelecimento de um canal de dados adicional SLS xx0x SP SLS xx1x SLS xx11 Figura 6 46 Exemplo de utiliza o do SLS N vel 4 SCCP O SCCP foi criado para aumentar as potencialides do MTP de modo a que juntos possam garantir ao SS7 a realiza o dos servi os de rede n vel 3 do modelo OSI O objectivo do SCCP permitir a transfer ncia de dados entre dois n s mesmo quando n o est o envolvidos circuitos de voz como o caso do acesso a base de dados Proporciona nomedamente controlo do fluxo e controlo da sequ ncia das mensagens Possibilita ainda a transfer ncia de mensagens quer usando datagramas quer circuitos virtuais N vel 4 ISUP O ISUP ISDN User Part um protocolo que proporciona as fun es b sicas de controlo de chamadas ISDN para o estabelecimento manuten o e termina o de liga es comutadas na rede telef nica Pode interagir tanto com o SCCP como com o MTP dependendo do n vel do servi o exigido para o transporte das suas mensagens de sinaliza o Nivel 4 TUP O TUP Telephone user part que o antecessor do ISUP suporta unicamente liga es de voz usando linhas anal gicas N vel 4 DUP O DUP data user part define o protocolo para realizar servi os comutados de dados N vel 4 TC Suporte de aplica es
73. ei ISPs s o entidades comerciais que proporcionam servi os aos utilizadores finais da Internet Estes servi os abrangem a enorme variedade de servidores Web dispon veis em todo o mundo e al m deste tamb m servidores de udio e de v deo J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 98 DSL ou DSLAM localizados na mesma esta o onde se encontra a central local Cada DSLAM interliga v rias centenas de modems ADSL rede da banda larga Para permitir a exist ncia do servi o de banda estreita seja anal gico ou RDIS no mesmo par sim trico os sinais de banda estreita e banda larga s o combinados na esta o local usando um filtro apropriado sendo a situa o revertida nas instala es do assinante de modo a separar os sinais correspondentes ao servi o telef nico dos sinais correspondentes aos servi os de banda larga como se ilustra na Figura 4 6 Filtro Filtro Rede de Comutador E l circuitos S E Ee Par sim trico Acesso rede IPK EPAF atrav s da rede ATM Esta o local Instala es do cliente Figura 4 6 Acesso local com ADSL 4 1 3 Desagrega o do lacete local O termo desagrega o do lacete local descreve a obriga o dos operadores da rede fixa hist ricos de alugarem ou venderem a sua infra estrutura de acesso baseada nos pares sim tricos a operadores de telecomunica es alternativos E
74. enquadramento foi adquirido quando se encontra o PET em M tramas consecutivas confirma o Para calcular Ta considera se o pior caso que corresponde situa o em que se inicia a pesquisa no bit consecutivo ao primeiro bit do verdadeiro padr o de trama Tem se assim um n mero m nimo de M tramas para adquirir o enquadramento Por m este procedimento complica se porque existe sempre a probabilidade 2 de aparecer uma sequ ncia bin ria que imite o PET Quando isto ocorre a procura suspensa at trama seguinte no sentido de confirmar o padr o encontrado Normalmente basta um intervalo de trama para detectar um falso padr o Considera se que em m dia se t m h suspens es Neste caso pan 5 12 F Para calcular h deve se ter presente que no pior caso devem examinar se L h padr es sendo A de entre estes detectados como padr es de enquadramento de modo que h 5 13 o que permite escrever L 5 14 Note se que h diminui com N de acordo com o afirmado anteriormente O tempo m dio total pior caso para detec o de perda e aquisi o de enquadramento ser dado por 5 15 kement 2 1 T T T E OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 152 5 3 Hierarquia Digital S ncrona Com a introdu o da tecnologia PCM e da hierarquia digital plesi crona em meados dos anos sessenta iniciou se a evolu o das redes de telecomunica
75. especiais n o ligadas a chamadas telef nicas como por exemplo o acesso a bases de dados gest o do trafego etc constitu do por duas partes o ISP Intermediate Service Part que realiza as fun es 4 a 6 do modelo OSI e o TCAP Transaction Capability Application Part que proporciona as fun es 7 O ISP requerido quando o TC baseado no servi o que usa circuitos virtuais Quando o servi o usa datagramas as fun es do ISP n o s o necess rias e os n veis de 4 a 6 podem ser considerados como transparentes O TCAP constitu do pela sub camada de transac o transation sub layer e na sub camada de componente component sub layer J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 239 2 A primeita respons vel por estabelecer e manter a liga o entre dois pontos de sinaliza o enquanto a segunda respons vel por iniciar uma ac o num n remoto e retornar os resultados dessa ac o N vel 4 OMAP Respons vel por fun es de opera o manuten o e administra o da rede Na Figura 5 47 apresenta se um exemplo de aplica o dos diferentos elementos da arquitectura do SS7 Nessa figura duas centrais de comuta o telef nica est o ligadas por v rios circuitos de voz a cheio Considere se como exemplo que o ISUP da central A recebe um pedido para estabecer um circuito de voz A central A reconhece que essa chamada requer info
76. logo que a chamada termine 6 2 2 Evolu o da comuta o As primeiras centrais de comuta o usavam operadores humanos para ligar os circuitos de entradas aos circuitos de sa da e da designarem se por centrais manuais O desenvolvimento das redes telef nicos tornou impratic vel este tipo de opera o conduzindo automatiza o da comuta o As primeiras centrais telef nicas autom ticas usavam comuta o electromec nica A evolu o tecnol gica conduziu em seguida s centrais electr nicas e posteriormente s centrais digitais Os tipos b sicos de comutadores electromec nicos s o o comutador passo a passo ou Strowger e o comutador de barras cruzadas crossbar O elemento de comuta o b sico de um comutador passo a passo o selector Na sua forma mais simples um selector consiste num conjunto de escovas que se movem sobre um conjunto de contactos fixos conhecido por banco de contactos em resposta directa aos sinais dec dicos gerados pelo telefone O movimento das escovas pode ocorrer quer na vertical quer na horizontal O primeiro d gito do sinal dec dico faz com que o primeiro selector se mova na vertical um n mero de n veis correspondente ao d gito marcado e em seguida na horizontal at encontrar uma linha de sa da livre para o segundo selector O segundo selector responde ao segundo d gito do sinal de endere amento marcado de modo similar O processo cont nua atrav s de tantos selectores quantos o
77. lulas Em opera o em cada time slot 1 o conte do do TS1 da via TDM de entrada palavra A escrito na primeira c lula de mem ria de dados usando o endere o gerado pelo contador No mesmo time slot o conte do da c lula 5 da mem ria de dados palavra E lida usando o endere o armazenado na mem ria de endere os Durante os time slots 2 3 4 e 5 s o lidas as palavras PCM D A C e B Assim o conte do do TS1 da via TDM de entrada sofre um atraso de 3 1 2 time slots De modo similar poder se ia calcular os atrasos sofridos nos outros time slots Um aspecto relevante a reter que durante cada time slot tem lugar uma opera o de escrita e leitura na mem ria de dados Para evitar problemas de conflitos de escrita leitura nos casos em que o atraso nulo a opera o de escrita ocorre na primeira metade do time slot e a opera o de leitura executada na segunda metade do time slot como se mostra na Figura 6 20 Endere o da c lula Trama Entrada Trama Sa da k AERE a Leitura C clica Contador de1a5 Trama lt gt Mem ria TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 de dados Leitura Aleat ria EJD A C B E L E LJE L E L EL Mem ria de endere os Tempo Aloca o do tempo de escrita leitura Figura 6 20 Princ pio de funcionamento de um TSI A sequ ncia de procedimentos descrita repete se trama a trama at que o conte do da mem ria de endere os seja alterado pelo sistema de controlo da central d
78. modo id ntico uma matriz com sete andares pode ser desenhada partindo de uma matriz com tr s andares na qual as sub matrizes do segundo andar s o substitu das por estruturas com cinco andares F195 Normalmente as matrizes sem bloqueio em sentido estrito n o s o muito usadas em sistemas de comuta o espaciais porque n o s o econ micas Deste modo no projecto desses sistemas necess rio contabilizar o efeito do bloqueio de interliga o o que ir ser feito na sec o seguinte 6 2 3 2 C lculo da probabilidade de bloqueio de interliga o atrav s dos grafos de Lee A probabilidade de bloqueio de interliga o em matrizes de comuta o espacial pode ser realizada usando um formalismo desenvolvido por Lee em 1955 Le58 Este formalismo faz uso da teoria dos grafos para representar a matriz Um grafo uma colec o de pontos designados por v rtices ligados por linhas designadas por arcos Na Figura 6 13 representa se o grafo de uma matriz espacial 3x3 Como se pode ver esse grafo baseia se na representa o das interliga es entre as sub matrizes que s o simbolizadas atrav s de pontos A representa o de uma matriz atrav s de um grafo pode J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 205 ainda ser simplificada desenhando unicamente os caminhos usados para estabelecer uma liga o entre uma determinada entrada e uma determinada sa da O gra
79. na Tabela 4 2 OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 121 Tabela 4 2 C digo 2B1Q Palavra quatern ria Para o d bito de 160 kb s tem se um ritmo de s mbolo de 80 kbaud o que como se sabe conduz a um banda de canal m nima de 40 kHz 4 5 4 ADSL O Lacete Digital de Assinante Assim trico ou ADSL Asymmetric Digital Subscriber Loop uma tecnologia que proporciona transfer ncia de informa o de modo assim trico sendo o d bito no sentido descendente central assinante em regra superior ao d bito no sentido ascendente assinante central O ADSL uma tecnologia que usa tal como o DSL a infra estrutura de cabos de pares sim tricos e surgiu no in cio dos anos 90 tendo por finalidade fornecer servi os de v deo a pedido A aplica o desta tecnologia nesse contexto n o teve contudo grande sucesso porque requeria fortes investimentos em equipamentos para distribui o centralizada de vido digital e para al m disso a qualidade do v deo digital obtido na altura usando a norma MPEG 1 era bastante fraca O desenvolvimento da Internet e a necessidade de tecnologias que suportassem o acesso de banda larga levou a que por volta de 1997 o ADSL fosse redireccionado para aplica es de acesso Internet O ADSL permite a transmiss o simult nea no mesmo par sim trico de sinais digitais e do sinal associado ao servi o de telefonia anal gi
80. na medida em que a concentra o envolve a exist ncia de bloqueio como se ir analisar no Cap tulo 6 isto quando o n mero de pedidos de chamada superior ao n mero de canais da via 3 q A diferen a essencial entre concentradores e comutadores que contrariamente aos segundos os primeiros n o efectuam a comuta o directamente entre dois terminais J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 97 de transmiss o existem um certo n mero de pedidos que n o s o atendidos Probabilidades de bloqueio entre 0 1 e 0 5 s o perfeitamente aceit veis No modo n o concentrado n o h bloqueio porque o n mero de canais dispon veis no sinal multiplexer igual ao n mero de assinantes Note se ainda que quando essa unidade funciona como concentrador para al m do equipamento j referido tamb m necess ria a presen a de algum equipamento de comuta o 4 1 2 Tipos de acessos Internet O acesso Internet pode se classificar como directo ou indirecto O acesso directo usado normalmente pelos utilizadores empresariais e requer a presen a de um router IP nas instala es do utilizador O acesso indirecto usado pelos utilizadores dom sticos e pressup e o estabelecimento de uma liga o tempor ria ou permanente a um ISP Internet Service Provider sendo a liga o feita por interm dio de um ponto de presen a ou POP
81. no sincronismo de redes N vel Stratuml Siratum _Stratum3 _ Stratum4 Precis o 1x10 1 6x10 4 6x10 3 2x10 Outro aspecto a ter em considera o quando se analisa a problem tica da sincroniza o de elementos de rede rela o de temporiza o entre sinais Dois sinais is cronos dizem se s ncronos se tiverem a exactamente a mesma frequ ncia e o seu desvio de fase for constante Por sua vez dois sinais is cronos dizem se pl siocronos se as suas frequ ncias nominais forem id nticas mas as frequ ncias reais s o diferentes Os sinais gerados por dois rel gios oscilando independentemente s o sempre pl siocronos Por isso para gerar sinais s ncronos necess rio que todos os rel gios sejam sincronizados a partir de um rel gio central No caso espec fico das redes de telecomunica es este rel gio central normalmente um rel gio at mico c sio ou rub dio e designa se por refer ncia prim ria ou PRC Primary Reference Clock As redes em que esta estrat gia seguida designam se por redes s ncronas e requerem a exist ncia de uma rede de sincroniza o 6 Tamb m se pode usar o sistema GPS Global Positioning Satellite System OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 138 apropriada para distribuir o sinal de rel gio proveniente da refer ncia prim ria a todos os elementos de rede ver Figura 5 6 Sinal de rel gio Elemento de
82. nota o anglo sax nica l ADSL transmission unit O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 122 apontado como alvo m ximo um d bito de 640 kb s no sentido ascendente e de cerca de 6 MHz no sentido descendente A segunda variante designada por CE ADSL baseia se no facto de a banda de frequ ncias ascendente estar sobreposta banda descendente requerendo por isso a utiliza o de canceladores de eco para separar os sinais nos dois sentidos Como mostra a Figura 4 25 o tr fego descendente ocupa a banda entre os 25 e os 1104 kHz que se sobrep e com a banda ascendente localizada entre os 25 e 130 kHz Esta segunda variante embora mais cara do que a primeira usa a banda de frequ ncias dispon vel de modo mais eficiente e deste modo permite atingir d bitos m ximos de cerca de 800 kb s para o tr fego ascendente e 8 Mb s para o tr fego descendente claro que o d bito m ximo alcan ado vai depender tamb m das caracter sticas dos cabos e neste caso particular o efeito da paradiafonia na banda entre os 20 e 130 kHz pode ter uma ac o muito limitativa Densidade Espectral de Pot ncia Voz telefonia Sentido ascendente Sentido descendente 0 4 25 138 150 1104 f khz Figura 4 24 Ocupa o da largura de banda de um sistema DDF ADSL Densidade Espectral de Pot ncia Voz telefonia Sentido ascendente Sentido
83. o as seguintes e Duplexagem por divis o na frequ ncia DDF e Duplexagem por divis o no tempo ou TCM Time Compressed Multiplexing e Cancelamento de eco CE OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 112 4 4 3 1 Duplexagem por divis o na frequ ncia A t cnica de duplexagem por divis o no dom nio da frequ ncia DDF uma t cnica estabelecida j h muito tempo e consiste em dividir a largura de banda do canal em duas bandas uma para o percurso ascendente utilizador central local e outra para o percurso descendente central local utilizador Para evitar interfer ncias entre as duas bandas ser conveniente usar uma banda de guarda Ser de salientar que em termos de efici ncia ser conveniente escolher uma banda de guarda t o reduzida quanto poss vel mas por sua vez a redu o da interfer ncia aconselha a aumentar essa banda fazendo com que para projectar de modo adequado os filtros a usar seja necess rio encontrar um ponto de equil brio 4 4 3 2 Duplexagem por divis o no tempo ou TCM A ideia subjacente a esta t cnica consiste em separar as direc es de transmiss o no dom nio do tempo A sua implementa o relativamente simples baseando se na transmiss o alternada de blocos de informa o num sentido e no outro sobre um nico par sim trico como se indica no diagrama de blocos da Figura 4 18 No TCM a sequ ncia
84. o coeficiente de atenua o expresso em Neper por quil metro Np km e 2 o coeficiente de fase expresso em radianos por quil metro rad km Note se que para obter o coeficiente de atenua o em dB km necess rio um factor multiplicativo de 20log e 8 68 dB Np Zo w J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 64 Uma linha diz se que est adaptada se for terminada por uma carga igual sua imped ncia caracter stica Uma linha de comprimento adaptada nas duas extremidades apresenta uma fun o de transfer ncia dada por H p EED eD gta pe 3 3 V f0 onde Ve f 0 e Vf 1 a transformada de Fourier da tens o respectivamente no in cio e no fim da linha A partir de 3 3 pode se calcular a atenua o da linha para a frequ ncia f resultando Aus F D 20108 Hf D 8 68610 1 3 4 Como se pode concluir atrav s de 3 4 a atenua o de uma linha aumenta directamente com o comprimento da linha sendo tamb m uma fun o crescente da frequ ncia como aparente a partir de 3 2 Outra caracter stica importante dos meios de transmiss o o atraso de grupo expresso em s km que n o mais do que o inverso da velocidade de grupo e por conseguinte dado por ap 3 5 E rdf Quando o atraso de grupo de um determinado meio uma constante isto significa que esse meio introduz um atraso de propaga o constante para todas as fr
85. o estado j durante O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 188 p k gt j PPD PU k t Ih 6 16 Neste ponto conv m fazer uma outra hip tese simplificativa admitindo se que existe um estado de equil brio estat stico Segundo esta hip tese o n mero m dio de chamadas em progresso mant m se constante ou haver aproximadamente tantas chegadas ao sistema como termina es o que faz com que a probabilidade de abandonar o estado j seja igual probabilidade de mudan a para ele o que leva a escrever PU gt k pk gt J 6 17 ou ainda P P q k Repetindo a equa o 6 18 n vezes chega se a A 6 19 P n P 0 n A hip tese de um tr fego puramente aleat rio implica a exist ncia de um n mero de fontes muito elevado Assim pode se considerar que n varia entre zero e infinito de modo que a condi o de normaliza o de probabilidade adquire a forma Pa 1 6 20 n 0 Usando 6 19 e 6 20 f cil demonstrar se que A 6 21 A e P n n A equa o 6 21 mostra que o n mero de chamadas em progresso segue uma distribui o de Poisson o que consequ ncia do facto de se admitir que a chegada de chamadas tamb m descrita por uma estat stica de Poisson Esta estat stica requer um n mero de troncas infinito para escoar as chamadas Como o n mero de troncas necessariamente finito haver
86. o no tempo De acordo com o teorema da amostragem um sinal banda base com largura de banda B Hz pode ser univocamente determinado a partir das suas amostras desde que estas sejam tomadas em intervalos de tempo uniformemente espa ados de T lt 1 2B Como o sinal amostrado est em estado desligado uma parte significativa do tempo pode se aproveitar esses intervalos sem sinal para transmitir as amostras correspondentes a outros sinais De forma resumida este o princ pio do TDM Este princ pio est ilustrado na Figura 5 3 Segundo essa figura os sinais passa baixo correspondentes aos diferentes canais s o amostrados usando portas l gicas que s o activadas num curto intervalo de tempo pela ac o das sequ ncias de pulsos representadas na Figura 5 3 b Todas as sequ ncias t m a mesma frequ ncia de repeti o mas est o desfasadas no tempo O sinal O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 135 TDM resulta da interposi o das sequ ncias de pulsos moduladas pelos sinais provenientes dos diferentes canais Filtro Porta de Porta de Passa Baixo Emiss o Recep o Canal 1 o Canal 1 Canal 2 canals Caino Canal n Multiplexador Desmultiplexador a Sinal p T Sinal pn Jc o Hm b Figura 5 3 Princ pio do TDM No desmultiplexador as portas s o activadas por sequ ncias de pulsos sincronizadas com as usadas no multiplexador Assim par
87. onde para al m dos sinais de voz se t m outros sinais como por exemplo os sinais gerados pelos modems A ideia que subjaz aos vocoders a transmiss o de um certo n mero de par metros caracter sticos do sinal de voz que possibilitem a sua futura s ntese no receptor Podem se assim identificar duas fases no processo de codifica o an lise ou gera o desses par metros no emissor e s ntese do sinal no receptor Existem v rios tipos de vocoders Aqui iremos simplesmente tecer algumas considera es sobre a t cnica LPC Linear Predictive Coding que usada n o s nos vocoders mas tamb m nos codificadores h bridos No mbito dos vocoders esta t cnica de codifica o uma boa solu o sempre que se requerem d bitos entre 1 2 2 4 kbit s e a qualidade da voz n o um factor determinante 2 4 1 LPC O processo de an lise do sinal de voz realizada por um codificador LPC permite modelar a fun o de transfer ncia do tracto vocal e o tipo de excita o associados aos sinais de voz A fun o de transfer ncia descrita por um filtro transversal o que como j se viu implica a defini o de um conjunto de coeficientes Para al m destes necess rio definir um termo de ganho associado amplitude do sinal de voz A caracteriza o do tipo de excita o envolve a defini o do tipo dos sons vozeados ou n o vozeados e no caso do vozeados do seu pseudo per odo ou pitch Esses par metros que s o a
88. os telef nicos anal gicos e aos servi os RDIS A duplexagem baseada no CE como de esperar requer a sobreposi o das sub bandas associadas ao tr fego nos dois sentidos Esta sobreposi o faz com que o efeito da paradiafonia que desprez vel nos sistemas DDF contribua para degradar fortemente o desempenho dos sistemas EC devido s levadas frequ ncias usadas Como no estado actual da tecnologia os canceladores de ecos s podem ser aplicados at frequ ncias da ordem de 1 MHz tal implica que a t cnica de duplexagem que faz uso destes dispositivos n o possa ser aplicada no VDSL sim trico gt Usando comprimentos de onda diferentes para a transmiss o nos dois sentidos O modo assim trico usado para aplica es residenciais e o sim trico empresariais J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 128 Quanto s t cnicas de modula o a DMT tamb m a t cnica mais usada no contexto dos sistemas VDSL Uma outra t cnica desenvolvida no contexto destes sistemas foi a SDMT Synchronized DMT A principal novidade associada a esta t cnica consiste na utiliza o do TCM para garantir a duplexagem dos sinais Densidade Espectral de Pot ncia Voz telefonia Sentido descendente 4 RDIS Sentido ascendente 0 12 03 0 7 1 10 30 f MHz fmin fmax Figura 4 30 Ocupa o da largura de banda de um sistema DDF VDSL 4 6 Solu es ptic
89. para os sinais de voz e um comutador de pacotes para o tr fego de dados Devido aos elevados custos o RDIS de banda larga nunca viu a luz do dia mas ficou a tecnologia ATM que foi adoptada pela ind stria de telecomunica es como uma boa solu o para a comuta o de dados a muito alta velocidade 1 5 3 Rede de dados p blica Uma rede de dados uma rede que permite a troca de informa o digital entre computadores terminais e outros dispositivos processadores de informa o usando diferentes liga es e n s Como j foi referido a rede de dados pode se segmentar em tr s grupos LAN que uma rede localizada numa rea geogr fica limitada edif cio ou campus e geralmente pertencente a uma nica organiza o MAN uma rede cujos pontos de acesso se localizam numa rea metropolitana WAN pode estender se por v rias cidades e mesmo pa ses A rede telef nica cujos tra os gerais j foram analisados n o apropriada para a transmiss o interactiva de dados pois esta projectada para fornecer servi os com maior dura o e com frequ ncias de pedidos de acesso rede menor Nem os elementos de controlo nos comutadores nem a capacidade dos canais s o capazes de acomodar pedidos com muita frequ ncia para mensagens muito curtas Surgiu assim a necessidade de projectar uma rede com uma filosofia de opera o claramente distinta da das redes telef nicas A tecnologia de encaminhamento base escolhida para essas rede
90. para protec o Assim num anel com capacidade STM N os m dulos STM N transferidos nos dois sentidos reservam as AU 4 numeradas de 1 a N 2 para o transporte do tr fego de servi o e os AU 4 numerados de N 2 1 a N para o transporte do tr fego de protec o Na Figura 5 36 a representa se um anel bidireccional em estado normal onde metade da capacidade dos m dulos STM N que se propagam no sentido dos ponteiros do rel gio AC e em sentido contr rio C gt A reservada para fun es de protec o No caso de um corte das fibras entre os n s B e C todo o tr fego interrompido A falha indicada ao n vel do cabe alho de sec o de multiplexagem e o processo de restauro iniciado usando um mecanismo APS que leva comuta o autom tica do tr fego para a capacidade reservada nos m dulos STM N ver Figura 5 36b Como esta comuta o feita a n vel de time slots os ADMs usados nesta opera o t m de apresentar uma funcionalidade TSI time slot interchange a qual ir ser estudada no Cap tulo 6 J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 175 Servi o Protec o Figura 5 36 Anel bidireccional com duas fibras com protec o a n vel de secc o a estado normal b estado de protec o O protocolo APS aplicado no contexto dos an is bidireccionais faz tamb m uso dos octetos K1 e K2 do cabe alho de sec o Os primeiros quatro bits 1 a 4 de K1
91. point of presence O acesso indirecto pode ser de banda estreita ou de banda larga O acesso indirecto de banda estreita realizado atrav s de modems que operam na banda da voz que permitem enviar o fluxo de informa o gerado pelo computador atrav s da linha telef nica A escolha do POP apropriado para uma determina liga o feita pela rede telef nica de um modo transparente para o utilizador sendo posteriormente a chamada encaminhada para esse POP O POP da rede telef nica pode por sua vez estar ligado aos POPs dos diferentes ISPs usando circuitos alugados ou canais virtuais permanentes estabelecidos usando uma rede ATM constitu da por v rios comutadores como se exemplifica na Figura 4 5 Canal virtual Rede telef nica POP amp t permanente Comuta o de circuitos Modem na banda de voz Rede de banda Central larga ATM local Figura 4 5 Acesso indirecto de banda estreita O acesso da banda larga pode ser feito usando a tecnologia ADSL ou outras solu es alternativas que ir o ser detalhadas ao longo deste cap tulo No caso em que se usa a tecnologia ADSL a rede de acesso que faz uso da infra estrutura de pares sim tricos existente entre os utilizadores e a central local interligada aos ISPs usando tamb m uma rede de banda larga baseada geralmente no ATM A rede de acesso neste caso inclui para al m dos modems ADSL nas instala es do cliente os multiplexadores de acesso 40 a i Pr E gs
92. quando o meio de transmiss o for conforme Em todos os outros casos necess rio usar um dispositivo apropriado para compensar as distor es referidas que se designa por igualador Como exemplo de uma rede em que o meio de transmiss o pode ser considerado aproximadamente conforme pode se referir a rede h brida usada como infra estrutura de OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 17 suporte na distribui o de televis o por cabo O meio de transmiss o da parte el ctrica o cabo coaxial cuja atenua o se pode considerar aproximadamente constante na banda de transmiss o usada B Frequ ncia Figura 3 11 Caracter stica de transfer ncia de um amplificador 3 2 2 2 Ru do Qualquer amplificador introduz ru do num sistema de transmiss o Admitindo que o amplificador perfeitamente linear este ru do tem a sua origem em duas fontes e Agita o t rmica na resist ncia de entrada do amplificador ru do termico e Ru do electr nico ou interno gerado pelos elementos activos transistores no interior do amplificador O ru do t rmico como conhecido um ru do branco e Gaussiano com densidade espectral de pot ncia unilateral dada por S f kT 3 34 23 onde k a constante de Boltzman 1 38 x 10 J K e T a temperatura ambiente em K A pot ncia de ru do equivalente na entrada do amplificador facilmente obtida a partir da densidade
93. quanto o valor do algarismo marcado No caso da Figura 6 32 verifica se que existem quatro interrup es da corrente na linha correspondendo portanto ao n mero 4 Estado inactivo Figura 6 32 Sinaliza o dec dica Notar que o atraso de marca o depende dos d gitos marcados Um zero requer 10 pulsos e como cada pulso requer 100 ms necessita se de 1 s para marcar um zero Outro inconveniente da sinaliza o dec dica resulta do facto desses pulsos se distorcerem mediada que se propagam na linha Essa distor o induzida pela capacidade da linha e aumenta com o comprimento da linha Como o equipamento tem unicamente possibilidade de suportar um determinado grau de distor o ser de concluir que este tipo de sinaliza o contribui para limitar o comprimento do lacete de assinante Sinaliza o multifrequ ncia de dois tons rede local Com a sinaliza o multifrequ ncia de dois tons todos os d gitos s o transmitidos com o mesmo atraso cerca de 120 ms A marca o de um n mero activa dois geradores de O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 225 frequ ncias diferentes Por exemplo quando o n mero 2 marcado os tons de 697 Hz e 1336 Hz s o sobrepostos e transmitidos Para al m de requerer um tempo de atraso menor e id ntico para todos os n meros esta t cnica usa tecnologia do estado s lido a qual compat vel com os comutado
94. que transmitida directamente sobre o meio f sico O STM 1 obtido adicionando ao AUG o cabe alho de sec o Em termos gerais o STM N obtido combinando N AUGs e N cabe alhos se sec o usando interposi o de octeto O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 164 DS3 44 736 Mb s STMN Nx155 52 Mb s E3 34 368 Mb s STM N xN DS2 6 312 Mb s El 2 048 Mb s DS1 1 544 Mb s EA 139 264 Mb s gt Alinhamento C Contentor VC Contentor Virtual TU Unidade Tribut ria gt Multiplexagem TUG Grupo de Unidade Tribut ria AU Unidade Administrativa Em existe processamento de ponteiros AUG Grupo de Unidade Administrativa gt Mapeamento Figura 5 23 Estrutura de multiplexagem SDH Como se pode ver a partir da Figura 5 23 para transportar as hierarquias El E3 e E4 usam se respectivamente os contentores C12 C3 e C4 Ser de destacar que o processo de inser o de um tribut rio plesi crono num contentor envolve uma opera o de justifica o similar que tem lugar nas multiplexagens plesi cronas de ordem superior Contudo neste caso o canal plesi crono sincronizado n o com o rel gio do multiplexador mas sim com a frequ ncia do contentor que por sua vez s ncrona com a estrutura b sica da t
95. que dificulta o processo de cancelamento de ecos e de iguala o Como foi visto na sec o 4 4 2 o cancelador de ecos um filtro adaptativo cujo objectivo simular a fun o de transfer ncia do eco r t de modo a originar uma r plica P t deste t o perfeita quanto poss vel a qual vai ser subtra da ao sinal No caso ideal em que a r plica perfeita tem se um cancelamento total do eco Para reduzir o efeito da interfer ncia intersimb lica o receptor usa um igualador Como as caracter sticas de transmiss o dos pares sim tricos n o s o est ticas variando constantemente devido a factores v rios temperatura interfer ncias electromagn ticas etc esses igualadores ter o de ser necessariamente adaptativos Esta tecnologia ainda que mais complexa do que a anterior preferida actualmente pois permite atingir comprimentos de liga o superiores da ordem dos 6 a 7 km 4 5 3 3 C digos de linha Normalmente o transmissor da Figura 4 23 inclui um codificador de linha e o receptor inclui o correspondente descodificador Como a banda do canal muito restrita procura se escolher c digos que conduzam a um d bito de s mbolo inferior ao d bito bin rio C digos como o AMI e HDB3 n o t m aqui tanto interesse como na transmiss o digital de longa dist ncia Um c digo consideravelmente popular no DSL o c digo 2B1Q onde 2 bits s o convertidos num s mbolo quatern rio segundo a regra de codifica o apresentada
96. que faz uso de tr s centrais 7 O sinal de chamada enviado para o destinat rio para o avisar da presen a da chamada Este sinal constitu do por uma corrente AC 25Hz que activa a campainha do telefone Simultaneamente enviado o tom de chamada para o assinante chamador 8 O sinal de resposta estabelecimento da corrente DC enviado pelo assinante chamado A transmiss o pode agora iniciar se atrav s do caminho seleccionado na matriz de comuta o O sinal de chamada e o tom de chamada s o removidos e a conversa o pode iniciar se atrav s da liga o entretanto estabelecida 9 Durante o progresso da conversa o tem ainda lugar a supervis o respons vel pela tarifa o e pela detec o do momento em que um dos assinantes desliga J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 229 10 Quando o sinal de aclarar aus ncia de corrente DC no lacete do assinante directo gerado pelo assinante chamador e o sinal de aclarar inverso gerado pelo assinante chamado s o recebidos o equipamento usado na central libertado e disponibilizado para outras liga es Na Figura 6 34 descrevem se os procedimentos associados realiza o de uma chamada local Quando os dois assinantes envolvidos pertencem a centrais diferentes s o necess rias as seguintes fun es de sinaliza o inter central 11 A central origin ria da chamada envia um sinal de apresar
97. redes de distribui o de televis o e os canais via r dio usados nas redes celulares ou nas redes de comunica o via sat lite Os elementos de rede englobam nomeadamente o equipamento de comuta o o equipamento terminal os servidores e os sistemas de sinaliza o e de gest o O equipamento de comuta o inclui por exemplo as centrais de comuta o nas redes telef nicas ou os routers nas redes de dados e tem por objectivo assegurar o encaminhamento apropriado da informa o Nas redes telef nicas a comuta o feita usando comuta o de circuitos ou seja antes do in cio da conversa o estabelece se por interm dio de sinaliza o uma liga o bidireccional entre os utilizadores intervenientes circuito Nas redes de dados a informa o fragmentada em pacotes aos quais se adicionam um cabe alho que contem entre outra informa o o endere o do destinat rio O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 6 O encaminhamento feito com base na informa o contida no cabe alho e por conseguinte a t cnica designa se por comuta o de pacotes Os equipamentos terminais servem de interface entre a rede e o utilizador e t m por objectivo processar a informa o veiculada pela rede de modo apresent la numa forma intelig vel ao utilizador Estes equipamentos podem apresentar diferentes graus de complexidade podendo ir deste um simples telefone a um PPCA Posto Particu
98. reservada para cada canal anal gico de 8 MHz sendo que a largura de banda de v deo nominal de 5 MHz A via de retorno situada entre os 5 e 65 MHz funciona como canal ascendente para comunica o entre os clientes e a cabe a da rede e desempenha um papel importante na implementa o dos servi os interactivos Canais de TV Canais Upgrade Via de Canais E RS Retorno FM anal gicos digitais futuro ma EK i 5 65 88 108 111 550 750 1000 f MHz Figura 1 18 Espectro de radiofrequ ncia t pico de uma rede h brida A exist ncia de uma banda de retorno com uma gama deveras limitada 60 MHz uma das principais limita es das redes h bridas e ir ser um condicionante importante na utiliza o dessas redes como plataformas de acesso de banda larga no futuro Como o meio partilhado o n mero de utilizadores activos em cada c lula vai influenciar directamente o d bito que cada um deles pode usufruir Para conseguir aumentos significativos nesses d bitos ser necess rio reduzir o n mero de assinantes por c lula que implica aproximar a fibra ptica do utilizador Essa estrat gia ir conduzir elimina o de toda a componente de amplifica o de r dio frequ ncia dessas redes e transforma o da rede coaxial numa rede totalmente passiva Para analisar com mais detalhe a estrutura de uma rede h brida concentremo nos na Figura 1 19 Nessa figura a liga o entre a cabe a de rede e o n de acesso realizada por u
99. segmentos com sete positivos e sete negativos sendo os dois segmentos que passam pela origem colineares e por isso s o contabilizados como um nico segmento designado por central O segmento central tem um declive igual a 16 o que corresponde ao declive dado por 2 28 Os declives dos segmentos est o em OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 49 progress o geom trica com raz o igual a 1 2 ver Figura 2 10 No interior de cada segmento a quantifica o uniforme com 16 n veis 32 no segmento central Como resultado quando o sinal aumenta o passo de quantifica o tamb m aumenta de um factor 2 de um segmento para o seguinte sinal sinal anal gico codificador descodificador analogico compressor j expansor uniforme uniforme codificador tradutor Tiat descodificador uniforme digital EEE di ai uniforme E fino ts fino 12 bits 12 8 bits 8 12 bits 12 bits codificador descodificador n o uniforme n o uniforme Figura 2 9 T cnicas de codifica o n o uniformes y n do segmento 1 7 6 5 2 1 4 4 1 k 8 1 2 16 1 16 1 ij 1 8 1 4 1 2 1 x 1 64 1 32 1 16 Figura 2 10 Caracter stica de compress o digital com 13 segmentos valores positivos Cada palavra PCM de 8 bits codificada do seguinte modo o primeiro bit indica a polaridade os tr s bits seguintes identificam o segmento 000 e 001 correspondem ao segm
100. segundos pois a blindagem permite reduzir as interfer ncias electromagn ticas entre pares e assim reduzir os efeitos perniciosos da diafonia os quais se v o estudar na subsec o seguinte 3 1 1 3 Diafonia Como j se referiu os pares sim tricos n o s o mais do que dois fios de cobre isolados e entrela ados Os cabos de pares sim tricos podem por exemplo ser constru dos agregando v rios grupos de pares sim tricos como se mostra na Figura 3 5 Figura 3 5 Cabo de 90 pares sim tricos estruturado em 5 grupos OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 68 A proximidade dos pares no cabo vai originar interfer ncias m tuas entre os diferentes pares designadas por diafonia ou crosstalk Estas interfer ncias t m origem fundamentalmente no acoplamento capacitivo entre os condutores de dois pares assim como no acoplamento indutivo resultante do campo magn tico de um dos pares atravessar o campo dos outros pares A diafonia uma limita o s ria dos cabos de pares sim tricos principalmente no que diz respeito transmiss o digital Podem se identificar dois tipos de diafonia a paradiafonia e a telediafonia Estes tipos s o ilustrados conceptualmente na Figura 3 6 Fd Nessa figura admite se que o sinal v t aplicado entrada do par perturbador medida que este sinal se propaga vai induzir dois tipos de sinais interferentes no par adjacente desi
101. sem perdas Um servi o sem perdas significa que ou todos os dados s o entregues no destino ou em caso de perdas o expedidor informado da situa o O segundo por sua vez um protocolo n o orientado liga o e baseado no melhor esfor o n o oferecendo fiabilidade nem um servi o sem perdas O protocolo UDP tem contudo a vantagem de requerer um cabe alho mais reduzido do que o TCP 8 versus 20 octetos e garante que o processo de expedi o de dados mais r pido Devido a estas vantagens este protocolo mais apropriado para aplica es em tempo real como o caso da voz sobre IP Das diferentes normas que est o dispon veis para o transporte de voz sobre IP UDP a norma mais usada aquela que corresponde recomenda o do ITU T H 323 Esta norma inclui n o s especifica es para a transmiss o da informa o do utilizador mas tamb m para a transmiss o na rede IP de sinais de controlo e de sinaliza o adequados para iniciar manter e terminar as liga es telef nicas ver Figura 2 16 Para compensar o facto do protocolo UDP n o garantir um servi o fi vel e sem perdas a recomenda o H 323 prop e a utiliza o adicional do protocolo RTP Real Time Protocol do modo como se descreve na Figura 2 16 O objectivo garantir com esse protocolo um servi o que permita associar a cada pacote o tipo de utiliza o voz v deo etc que permita a numera o de sequ ncia de modo a ser poss vel ordenar na rece
102. simult nea a dois fios usando um cancelador de ecos do tipo estudo na sec o 4 4 2 de modo a eliminar as perturba es originadas pela n o idealidade do h brido ou por reflex es ocorridas na linha 4 5 Lacete digital de assinante 4 5 1 Limita es da tecnologia usada Como j se viu a rede de acesso ou local corresponde parte da rede situada entre o assinante e a central local A infra estrutura respons vel pela transmiss o nessa rede baseada fundamentalmente em tecnologia de cobre ou seja cabos de pares sim tricos Como se viu no Cap tulo 3 as caracter sticas el ctricas desses cabos s o dependentes da frequ ncia e das dimens es dos condutores Para a transmiss o digital as principais caracter sticas de interesse s o atenua o velocidade de grupo imped ncia caracter stica diafonia e ru do impulsivo e gaussiano A diafonia ou seja a interfer ncias el ctricas num par sim trico induzida pelos pares vizinhos um dos factores mais limitativos da transmiss o digital bidireccional nesses cabos Atrav s da f rmula de Shannon pode se determinar a limita o na capacidade devida diafonia Essa f rmula pode escrever se na seguinte forma C B loga 1 S N bit s 4 16 onde C representa a capacidade do canal B a largura de banda do canal e S N a rela o sinal ru do devida unicamente diafonia a pot ncia da diafonia calculada usando a equa o 3 56 Com base nessa equa o representa se na
103. total do sistema 100 a 5 dB km 20 10 5 0 Fibra multimodal 2 0 de ndice gradual 1 0 0 5 Fibra monomodal 0 2 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1000 Frequ ncia MHz Figura 3 8 Compara o da atenua o entre os meios met licos e as fibras pticas Fundamentalmente uma fibra ptica um guia diel ctrico cil ndrico constitu do por um n cleo e por uma bainha sendo o ndice de refrac o do n cleo n1 superior ao ndice de refrac o da bainha n2 ver Figura 3 9 As fibras pticas dividem se em dois grupos as fibras multimodais e as fibras monomodais Como se sabe dos estudos de propaga o realizados em disciplinas anteriores as primeiras suportam v rios modos de propaga o enquanto as ltimas suportam um nico modo para ser mais rigoroso dois modos ortogonais As fibras monomodais apresentam um di metro do n cleo de poucos micr metros 2 a 10 um As fibras multimodais s o de mais f cil manuseamento porque o di metro do n cleo maior entre 25 e 100 um mas em alternativa apresentam uma dispers o mais elevada o que conduz a uma largura de banda menor As principais caracter sticas de transmiss o das fibras pticas s o a atenua o e a dispers o A atenua o total apresentada por uma fibra ptica dada por A dB al 3 20 onde o comprimento da fibra em km e a o coeficiente de atenua o em dB km O valor do coeficiente de atenua o depende do co
104. transfer ncia fi vel de mensagems entre centrais mesmo em caso de falha do n vel 1 ou do 2 O cabe alho definido por este n vel de acordo com o padr o ITU T tem 32 bits ver Figura 6 45 14 14 4 Figura 6 45 Cabe alho introduzido pelo n vel 3 Cada ponto de sinaliza o dentro da rede identificado por um c digo do ponto isto um endere o ou c digo de 14 bits que nico dentro da rede O DPC destination point code identifica o ponto de sinaliza o destinat rio da mensagem e o OPC originating point code identifica o ponto origin rio da mensagem O SLS signalling link selection usado para identificar a via de sinaliza o usada para transferir a mensagem Como j se viu por raz es de fiabilidade os STS s o duplicados havendo deste modo sempre mais do que uma via de sinaliza o entre dois pontos de sinaliza o Assim quando uma mensagem para ser envida o n vel 3 do SP selecciona aleatoriamente um SLS de um conjunto poss vel de modo a originar uma distribui o uniforme do tr fego Este SLS define o percurso ao longo da rede entre o SP emiss rio e o SP destinat rio Por exemplo de acordo com a Figura 6 47 a sele o do SLS xx10 conduziria ao seguinte percurso SP A gt STP A2 gt STP BI gt SP B Note se que para a topologia apresentada s o necess rios s mente dois bits do c digo SLS Os outos bits poderiam ser usados ou para implementar topologias mais O o o Pires Sistemas
105. um certo n mero de chamadas que s o perdidas ou atrasadas nas redes de pacotes e a estat stica das chamadas em progresso deixa de ser Poissoniana Na sec o seguinte ir se analisar esta quest o considerando um sistema com perdas isto um sistema em que as chamadas s o perdidas no caso de n o haver troncas livres O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 189 6 1 6 F rmula de Erlang para sistemas com perdas Para se calcular o n mero de chamadas em progresso para um sistema com um n mero de troncas finito vai admitir se que s o v lidas as seguintes condi es e tr fego puramente aleat rio e existe equil brio estat stico isto o n mero de chamadas originadas num determinado per odo ex exemplo hora mais carregada em m dia igual ao n mero de chamadas terminadas nesse per odo e acesso completo ou seja se as chamadas que chegam s o ligadas s troncas de sa da por comutadores estes n o introduzem bloqueio destaque se que em grande n mero de casos pr ticos isto n o verdade como se ir ver mais tarde e sistema com perdas ou seja as chamadas chegadas que n o encontram troncas livres s o perdidas A condi o do sistema com perdas tem impl cito que qualquer chamada perdida n o ocupa o equipamento durante nenhum tempo e que o n mero m ximo da chamadas em progresso n o pode ultrapassar o n mero N de troncas
106. via de sa da Os endere os seleccionados s o armazenados na mem ria de conex o ordenados por time slot de acordo com o plano de interliga es Isto para a coluna 1 o endere o do ponto de cruzamento a ser activado durante o time slot 1 armazenado na primeira c lula da mem ria de conex o da coluna 1 o endere o do ponto de cruzamento a ser activado no time slot 2 armazenado na c lula 2 e assim sucessivamente A dimens o das c lulas palavras da mem ria de endere os dever ser suficiente para armazenar um endere o bin rio para os n pontos de cruzamento de cada coluna mais um endere o para manter todos os pontos de cruzamento desactivados S o necess rios n 1 endere os cada um identificado por uma palavra bin ria de comprimento log gt n 1 Es Descodificador de endere os Mem rias de conex o Figura 6 17 Estrutura de uma matriz de comuta o digital espacial A ac o do sistema de controlo consiste em primeiro lugar em carregar os endere os dos pontos de cruzamento de acordo com o plano de interliga es para em seguida proceder leitura do conte do de cada c lula de mem ria durante o time slot apropriado O endere o lido usado para seleccionar o ponto de cruzamento correspondente o qual permanecer activado durante todo o time slot Este processo continua at que todas as c lulas de mem ria tenham sido lidas e os correspondentes pontos de cruzamento processado
107. 08 Mbit s para o sinal de lumin ncia Por m nos sistemas policrom ticos para reproduzir a cor necess rio transmitir dois sinais adicionais cada um com um d bito de 54 Mbit s Considerando ainda a necessidade de algum overhead para fun es de sincronismo tem se para um canal de v deo z policrom tico um d bito de 243 Mbit s Outro sinal com interesse a m sica 2 Recomenda o 601 do ITU T O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 39 Usualmente para grava o usa se uma frequ ncia de amostragem de 44 1 kHz e uma codifica o uniforme com 16 bits amostra o que conduz a um ritmo de transmiss o da ordem de 0 7 Mb s 11 6 8 E 9 3 N vel de quantifica o OIL ONO 1000 1001 0011 C digo bin rio Sinal transmitido Figura 2 4 Codifica o bin ria 2 2 4 4 Ru do de quantifica o uniforme No processo de quantifica o todas as amostras do sinal pertencentes a um determinado intervalo de quantifica o s o representadas por um valor discreto correspondente ao centro do intervalo de quantifica o Erro de quantifica o x t X q 2 X x q 2 t t Figura 2 5 Erro de quantifica o em quantifica o uniforme Considere se uma amostra do sinal x t tirada no instante t a qual se encontra no intervalo x q 2 gt x t gt x q 2 Esta amostra ir ser quantificada pelo n vel x como se
108. 1 Limita es da tecnologia usada 4 5 2 Transmiss o de dados usando modems na banda da voz 4 5 3 RDIS e digitaliza o do lacete de assinante 4 5 4 ADSL 4 5 5 VDSL 4 6 Solu es pticas para a rede de acesso 4 6 1 Aspectos b sicos 4 6 2 PON 4 7 Refer ncias 5 TECNOLOGIAS DE TRANSPORTE 51 Princ pios do FDM e do TDM 5 1 1 Multiplexagem por Divis o na Frequ ncia 5 1 2 Multiplexagem por divis o no comprimento de onda 5 1 3 Multiplexagem por divis o no tempo 5 2 Hierarquia digital plesi crona 5 2 1 Acomoda o das flutua es dos tribut rios 5 2 2 Estrutura das tramas das segundas hierarquias plesi cronas 5 2 3 Indica o de justifica o 5 2 4 Perda e aquisi o de enquadramento 5 3 Hierarquia Digital S ncrona 5 3 1 A SDH como Tecnologia de Transporte o Elementos da Rede de Transporte SDH 5 3 3 Arquitecturas de Redes SDH 5 3 4 Estrutura Estratificada da Rede 5 3 5 Estrutura da trama 5 3 6 Estrutura de multiplexagem 5 3 7 O papel dos ponteiros das unidades administrativas 5 3 8 Transporte dos contentores de ordem superior 5 3 9 Transporte dos contentores de ordem inferior 5 3 10 Aspectos de protec o 5 4 Problemas 5 5 Refer ncias 6 TR FEGO COMUTA O E SINALIZA O OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es 109 111 113 113 114 117 121 126 128 128 129 130 132 132 132 133 134 141 142 144 146 148 152 154 155 156 158 160 163 164 167 169 171
109. 2 3 e 2 4 conclui se que S 412 gt dBj 10log 778 20l0g A7 N el 2 ogo 4 7q 2 5 Para garantir uma qualidade m nima exige se na transmiss o de voz digitalizada uma rela o sinal ru do de quantifica o para o PCM uniforme n o inferior a 26 dB Para al m de proporcionar uma qualidade elevada para sinais de baixa amplitude um sistema telef nico deve ter capacidade para transmitir uma grande gama de amplitudes o que se designa por gama din mica A gama din mica geralmente expressa como a rela o em dB entre a amplitude m xima As max a sua amplitude m nima A min OU seja max GD 2010 de 2 6 s min Um valor t pico para a gama din mica 30 dB Considere se um quantificador uniforme ou seja um codificador em que a largura q de todos os intervalos de quantifica o a mesma Se se designar por L o n mero de n veis de quantifica o ent o vem que 2 7 OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 41 onde 4 amplitude m xima do sinal que poss vel quantificar sem distor o de Ss max corte Inserindo 2 1 e 2 7 em 2 5 chega se a o 1 76 6 02N zoroa 2 8 N sima Como se conclui da Eq 2 8 para um determinado n mero de bits por amostra constante a rela o sinal ru do de quantifica o aumenta com a amplitude 4 do sinal a quantificar Isto significa que os sinais com baixa
110. 2 Exemplo de uma rede e do seu grafo equivalente o A Topolooia f si SPSS Topologia l gica Figura 1 3 Compara o entre a topologia f sica e l gica Nas de redes de telecomunica es encontra se uma grande variedade de topologias Essas topologias condicionam partida a estrat gia de desenvolvimento e o tipo de servi os que a rede pode fornecer e por isso a defini o adequada da topologia constitui uma etapa importante no processo de planeamento da rede A topologia mais simples a topologia em barramento Bus Como se mostra na Figura 1 4 nessa topologia a via de transmiss o partilhada por todos os elementos de rede O facto do meio ser partilhado dificulta significativamente o processo de comunica o e imp e a exist ncia de um protocolo de comunica o de modo a evitar colis es entre os sinais enviadas simultaneamente pelos diferentes n s A topologia em barramento Bus muito usada nas redes Ethernet nas quais aparece normalmente associada ao protocolo CSMA CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection para detalhes sobre este protocolo ver refer ncia Sh99 OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 8 Barramento Anel Malha Figura 1 4 Grafos correspondentes a diferentes tipos de topologias Na topologia em anel cada n s est interligado aos n s vizinhos No caso de querer comunicar com outros n s as mensagens ter o de ser enviadas at
111. 4 Ta86 H Taub D L Schiling Principles of Communication Systems McGraw Hill 1986 OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 62 3 Aspectos de Transmiss o 3 1 Suportes de transmiss o O meio de transmiss o dominante na rede de acesso das redes telef nicas p blicas o cabo de pares sim tricos que como j se referiu baseado em pares de cobre entrela ados da essa designar se rede de cobre Por sua vez na rede de transporte usa se ou a fibra ptica ou meios radio el ctricos como os feixes hertzianos e os sat lites O cabo coaxial teve o seu per odo ureo na transmiss o anal gica antes do aparecimento da tecnologia ptica Contudo a crescente implanta o das redes de distribui o de televis o por cabo baseadas na tecnologia h brida fibra coaxial fizeram ressurgir a import ncia deste meio de transmiss o Nesta sec o ir se o analisar as principais caracter sticas de transmiss o atenua o distor o e diafonia dos cabos de pares sim tricos dos cabos coaxiais e das fibras pticas Os meios de transmiss o radio el ctricos ser o estudados em outras disciplinas 3 1 1 Cabos de pares sim tricos q Um par sim trico n o mais do que uma linha de transmiss o constitu da por dois condutores isolados e entrela ados O material usado nos condutores normalmente o cobre enquanto como isolador se usa o polietileno No sentido
112. 4 51 conjuntos PET bits de4bits bits de 4 bits pits de 4 bits hits bits de 4 bits Padr o de enquadramento servi o da trama controlo de justifica o justifica o O padr o de enquadramento de trama o seguinte 1111010000 Considere que h perda de enquadramento da trama quando s o recebidos 4 padr es de enquadramento errados Por sua vez o enquadramento considerado recuperado quando se detectam 3 padr es de enquadramento correctos Tendo presente que a probabilidade de erro de bit 104 determine a O n mero de bits trama b O n mero de bits tribut rio c Taxa m xima de justifica o tribut rio d Probabilidade de declarar indevidamente a perda de enquadramento da trama O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 178 5 4 5 5 5 6 5 7 5 8 5 9 e Tempo m dio entre declara es indevidas de perda de enquadramento de trama f Probabilidade de decis o errada sobre a justifica o g Tempo m dio de aquisi o do enquadramento de trama Uma c lula ATM ocupa 53 octetos Quantas c lulas ATM podem ser transportadas num VC 4 Descreva o processo associado ao empacotamento de um sinal E4 140 Mb s numa trama STM1 da hierarquia digital s ncrona Determine o n mero de sinais El 2 Mb s que s o transportados num sinal CEPT4 Compare esse n mero com o n mero de sinais El que poss vel tansportar na trama STM1 usando conten
113. A primeira classe constitu da pelos sons vozeados vogais e certas consoantes tais como j l m v etc que s o gerados pela vibra o das cordas vocais A segunda classe inclui os sons n o vozeados f s p ch etc que s o gerados pelo fluxo de ar na boca modulado pelos articulantes maxilares l ngua e l bios N o ser surpresa que essas duas classes de sons apresentem caracter sticas espectrais muito distintas Os sons vozeados apresentam uma amplitude elevada e uma varia o pseudo peri dica com um per odo T determinado pela vibra o das cordas vocais O seu espectro discreto com uma frequ ncia fundamental de 100 a 200 Hz nos homens e 200 a 400 Hz nas mulheres ver Figura 2 1 Os sons n o vozeados apresentam em geral amplitudes baixas e uma varia o praticamente aleat ria O seu espectro cont nuo e estacion rio Espectro gt pe 1 T frequ ncia Figura 2 1 Espectro discreto de um som vozeado O dom nio de frequ ncias dos sinais de voz estende se de 80 Hz a 12 kHz com elevada percentagem da riqueza espectral concentrada na banda entre os 150 e 8000 Hz No entanto testes subjectivos de inteligibilidade demonstram que a qualidade em geral J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 35 satisfat ria se se restringir a banda passante a um dom nio entre os 300 e os 3400 Hz embora possam surgir problemas com a distin o de certo
114. B 0 005 B 0 001 troncas B 0 01 B 0 005 B 0 001 1 0 01 0 005 0 001 51 38 8 36 8 33 4 2 0 15 0 105 0 046 52 39 7 37 6 34 2 3 0 45 0 35 0 19 53 40 6 38 5 35 0 4 0 9 0 7 0 44 54 41 5 39 4 35 8 5 1 4 1 1 0 8 55 42 4 40 3 36 7 6 1 9 1 6 1 1 56 43 3 41 2 37 5 7 2 5 2 2 1 6 57 44 2 42 1 38 3 8 3 2 2 1 2 1 58 45 1 43 0 39 1 9 3 8 3 3 2 6 59 46 0 43 9 40 0 10 4 5 4 0 3 1 60 46 9 44 7 40 8 11 5 2 4 6 3 6 61 47 9 45 6 41 6 12 5 9 53 4 2 62 48 8 46 5 42 5 13 6 6 6 0 4 8 63 49 7 47 4 43 4 14 74 6 6 5 4 64 50 6 48 3 44 1 15 8 1 74 6 1 65 51 5 49 2 45 0 16 8 9 8 1 6 7 66 52 4 50 1 45 8 17 9 6 8 8 7 4 67 53 3 51 0 46 6 18 10 4 9 6 8 0 68 54 2 51 9 47 5 19 11 2 10 3 8 7 69 551 52 8 48 3 20 12 0 11 1 9 4 70 56 0 53 7 49 2 21 12 8 11 9 10 1 71 57 0 54 6 50 1 22 13 7 12 6 10 8 12 58 0 55 5 50 9 23 14 5 13 4 11 5 73 58 9 56 4 51 8 24 15 3 14 2 12 2 74 59 8 57 3 52 6 25 16 1 15 0 13 0 75 60 7 58 2 53 5 26 16 9 15 8 13 7 76 61 7 59 1 54 3 27 17 7 16 6 14 4 71 62 6 60 0 592 28 18 6 17 4 15 2 78 63 6 60 9 56 1 29 19 5 18 2 15 9 79 64 5 61 8 56 9 30 20 4 19 0 16 7 80 65 4 62 7 58 7 31 21 2 19 8 17 4 81 66 3 63 6 58 7 32 22 1 20 6 18 2 82 67 2 64 5 59 5 33 23 0 21 4 18 9 83 68 1 65 4 60 4 34 23 8 22 3 19 7 84 69 1 66 3 61 3 35 24 6 23 1 20 5 85 70 1 67 2 62 1 36 25 5 23 9 21 3 86 71 0 68 1 63 0 37 26 4 24 8 221 87 71 9 69 0 63 9 38 27 3 25 6 22 9 88 72 8 69 9 64 8 39 28 2 26 5 23 7 89 73 7 70 8 65 6 40 29 0 27 3 24 5 90 74 7 71 8 66 6 41 29 9 28 2 25 3 91 75 6 12
115. CN data public communication network ATM e IP Por sua vez a rede de transporte baseada na tecnologia OTN optical transport network que surge como fruto da converg ncia entre as tecnologias PDH SDH e WDM Um equipamento fundamental nessa rede a plataforma de acesso multiservi o Essa plataforma actua como interface entre o mundo IP MPLS e os diferentes servi os Por exemplo no caso do servi o telef nico funciona como central local no caso dos servi os Ethernet como 5 A tecnologia PDH plesiochronous digital hierarchy ir ser estudada no Cap tulo 6 O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 29 comutador Ethernet no caso do ADSL como DSLAM etc Esse programa tamb m coloca muita nfase sobre a utiliza o da fibra ptica no acesso Essa utiliza o poder conduzir substitui o total do cobre no caso das novas constru es ou sua substitui o parcial no caso das constru es j existentes Plataforma de acesso Camada de rede de servi o multiservi o Camada de rede de Transporte Utilizador Figura 1 21 Vis o esquem tica da rede BT 21 Century Network Este movimento iniciado por uma operadora que tem sido pioneira na inova o tecnol gica ir certamente em breve estender se a outros pa ses incluindo Portugal claro que as solu es tecnol gicas a adoptar poder o n o ser exactamente as mesmas Por exemplo a tecnologi
116. Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 215 respons vel pela troca do ndice do time slot i gt j Por sua vez durante o time slot j a matriz espacial assegura o contacto entre a linha de entrada k e a linha de sa da n ou seja assegura a troca dos ndices k gt n No tipo de arquitectura em an lise ocorre bloqueio sempre que dois utilizadores ocupando diferentes time slots da mesma linha de entrada pretendem ligar se ao mesmo time slot em diferentes linhas de sa da A Figura 6 23 mostra um caso em que isso acontece Admitindo que se encontra activa a liga o entre os canais 1 2 e N 15 a liga o 1 8 gt 2 15 bloqueada j que existe um conflito pela utiliza o do time slot 15 da linha de sa da do primeiro bloco TSI O problema do bloqueio referido pode ser ultrapassado adicionando um outro andar de comuta o espacial estrutura TS de modo a que os interc mbios dos TS2 gt TS15 e TS8 gt TS15 sejam efectuados por TSI diferentes Esta estrutura conhecida como um comutador espa o tempo espa o STS Em alternativa pode se considerar uma estrutura tempo espa o tempo TST Comuitador Espacial Figura 6 23 Origem do bloqueio num comutador T S 6 2 5 2 Arquitectura STS A Figura 6 24 apresenta a estrutura de um comutador STS Nesta arquitectura existem dois andares de comuta o espacial separados por um andar de comuta o temporal Comutador Comutador Espacial Espacial F
117. Figura 4 19 a capacidade de transmiss o de um par sim trico com o di metro de 0 5 mm em fun o do seu comprimento Da pode se concluir que s a diafonia limita o comprimento a valores de 3 km para d bitos bin rios da ordem dos 750 kb s O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 114 C kb s 750 500 250 0 2 4 6 8 dist ncia km Figura 4 19 Capacidade de um par sim trico com um di metro de 0 5 mm em fun o do seu comprimento entrando unicamente em conta com a diafonia A transmiss o digital sobre a rede de acesso com infra estrutura convencional usada fundamentalmente em tr s aplica es e Transmiss o dados usando modems na banda de voz e Rede Digital com Integra o de Servi os e Lacete Digital de Assinante Assim trico ou ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line 4 5 2 Transmiss o de dados usando modems na banda da voz A transmiss o de dados usando modems foi o primeiro servi o digital a ser proporcionado usando a infra estrutura de cabos de pares sim tricos Como os circuitos telef nicos convencionais eram anal gicos e os computadores originam uma informa o digital era necess ria uma interface entre os dois Essa interface designa se por modem que uma contrac o das palavras modulator e demodulator Um modem desempenha assim duas fun es fundamentais A sequ ncia de bits originada por um computado
118. H2 e H3 do ponteiro de unidade administrativa AU 3 ou seja o V1 e V2 indicam o in cio do contentor virtual VC 12 apontando para o octeto V5 enquanto o V3 usado para a opera o de justifica o negativa A unidade tribut ria TU 12 tamb m estruturada numa multitrama com a dura o de 500 us Essa multitrama est representada na Figura 5 33 onde o octeto V4 n o tem fun es normalizadas Outra representa o usual para essa multitrama consiste num conjunto de quatro quadros cada um dos quais com quatro colunas e nove linhas Multiplexando por interposi o de octeto tr s TU 12 obt m se um TUG 2 e agregando sete TUG 2 obt m se um TUG 3 como j se referiu anteriormente Como um VC 4 suporta tr s TUG 3 ver Figura 5 23 pode se concluir que um canal STM 1 tem capacidade para transportar 63 tribut rios El Os contentores C 11 e C 2 t m respectivamente uma capacidade de 25 e 106 octetos e o seu processo de transporte similar ao do C 12 Contudo neste caso um TUG 2 s permite alocar um TU 2 ou quatro TU 11 144 octetosem 500 us TU 12 VAR VC 12 V2 VC 12 V3 VC 12 Z VC 12 36 72 108 144 octectos Figura 5 33 Estrutura de uma multitrama TU 12 5 3 10 Aspectos de protec o Como j se referiu as fun es de suporte operacional dos sistemas plesiocr nos s o muito limitadas enquanto em alternativa os sistemas SDH disp em de um cabe alho com capacidade suficiente para monitorizar o estado da rede troca
119. LZ2 enquanto os ltimos dois d bitos s podem ser suportados com a tecnologia VDSL very high speed digital subscriber line Tabela 4 3 Alcance dos sistemas ADSL D bito bin rio Dist ncia Mb s km 1 5 5 4 2 0 4 8 6 0 3 6 9 0 2 7 13 0 1 35 26 0 0 9 52 0 0 3 A t cnica de modula o mais usada nos sistemas ADSL e modula o multi tom discreta conhecida usualmente pela designa o de DMT discrete multitone A ideia base desta modula o consiste em dividir a largura de banda operacional do ADSL num n mero elevado de sub canais e usar em cada um dos sub canais uma portadora tom diferente A largura de banda associada a cada sub canal deve ser suficientemente reduzida de modo a que o coeficiente de atenua o e o atraso de grupo possam ser considerados aproximadamente constantes nessa banda fazendo com que o meio de transmiss o possa ser considerado n o distorcivo como se viu na sec o 3 21 Usualmente a banda de frequ ncias do ADSL entre O e 1 104 MHz dividida em 256 sub canais numerados de 1 a 256 o que conduz a uma largura de banda de 4 3125 kHz por sub canal Os primeiros 6 sub canais correspondem banda usada para suportar os servi os de telefonia anal gicos e n o s o por isso usados O tr fego ascendente ocupa 24 sub canais enquanto tr fego descendente ocupa 222 sub canais na variante DDF ADSL e 248 na variante CE ADSL As portadoras usadas no centro de cada sub canal s o por sua vez moduladas us
120. P S Q Figura 2 11 Estrutura de uma palavra PCM lei A O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 51 Dada uma amostra com amplitude x amplitude m xima admiss vel pelo codificador de 4096 a primeira etapa consiste em determinar o identificador do segmento S Os diferentes segmentos s o identificados pelos seus pontos extremos finais os quais na lei A s o 32 64 128 256 512 1024 2048 e 4096 Assim o identificador S pode ser determinado como sendo o menor valor de a que verifica a rela o 432202 a 0 1 7 2 33 Depois de o segmento que cont m a amostra ter sido identificado necess rio obter o intervalo de quantifica o dentro desse intervalo Como primeiro passo obt m se o res duo r ou seja a diferen a entre a amplitude da amostra e o ponto extremo inicial do segmento x S 0 r x 16x2 S 1 2 7 2 34 O valor de Q corresponde agora ao intervalo de quantifica o que cont m o res duo r sendo igual ao menor valor de b que verifica a rela o r lt 2 b 1 S 0 2 35 lt 25 b 1 S 12 7 Depois de S e Q serem determinados estes s o codificados respectivamente com tr s e quatro bits Estes bits s o concatenados e formam uma palavra de 7 bits a qual corresponde um inteiro entre 0 e 127 que em s ntese identifica um dos 128 intervalos de quantifica o associados a cada polaridade O processo de descodifica o comp
121. ST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 111 Elt z P x rt P t 4 13 Filtro Adaptativo Figura 4 17 Princ pio do cancelador de eco Repare se que no caso ideal em que a r plica perfeita P t r t o efeito do eco completamente suprimido de modo que o sinal de erro igual a x t Nos casos pr ticos tem de se ir ajustando dinamicamente a fun o de transfer ncia do filtro adaptativo usando um algoritmo de adapta o apropriado para sintetizar uma r plica t o perfeita quanto poss vel Uma das poss veis estrat gias para esse ajuste consiste em minimizar o valor quadr tico m dio do sinal de erro e t Nas redes telef nicas normalmente s se recorre ao uso de canceladores de ecos nas redes com atrasos mais significativos e estes s o colocados logo a seguir ao h brido na componente a 4 fios Nas redes celulares ou de voz sobre IP o uso de cancelador de eco quase obrigat rio devido aos atrasos elevados e esses canceladores s o inclu dos nas MSCs das redes celulares ou nos gateways das redes VoIP que fazem a liga o s redes telef nicas 4 4 3 T cnicas de duplexagem Para conseguir transmitir os sinais digitais sobre uma infra estrutura de cabos de pares sim tricos necess rio recorrer a t cnicas especiais para garantir a bidireccionalidade numa transmiss o As t cnicas de transmiss o bidireccional ou de duplexagem usadas numa liga o a 2 fios s
122. Sinaliza o n 7 usado nas redes de telefonia fixa e celulares O plano de gest o tem vindo a ter a ter uma import ncia cada vez maior nas redes de telecomunica es pois fundamental para garantir elevados graus de fiabilidade tempos de detec o e correc o de falhas muito reduzidos e flexibilidade reconfigura o r pida dos elementos de rede de modo a responder por exemplo a picos de tr fego As fun es asseguradas por este plano s o muito diversas podendo referir se entre outras fun es ao n vel de detec o diagn stico e correc o de falhas gest o de falhas fun es ao n vel da modifica o das configura es da rede gest o de configura o fun es ao n vel de monitoriza o do desempenho da rede gest o de desempenho e fun es ao n vel de identifica o valida o e autoriza o de acesso rede gest o de seguran a Exemplificando um corte de um cabo vai gerar uma s rie de alarmes que v o ser analisados pelo sistema de gest o atrav s da funcionalidade de gest o de falhas de modo a dar uma resposta adequada Essa resposta pode ser por exemplo a gera o de uma alarme que avise o operador do sistema da ocorr ncia do problema e ainda a reconfigura o da rede de modo a gerar percursos alternativos para o tr fego afectado pela falha Note se que as fun es deste plano aparecem muitas vezes associada abreviatura OAM que corresponde s iniciais de opera o administra
123. TU T recomendava um equivalente de refer ncia m ximo entre assinantes de 36 dB considerando uma liga o na qual estavam envolvidos dois pa ses de tamanho m dio Este equivalente distribu do do seguinte modo Embora muitos dos conceitos apresentados nesta sub sec o tenham sido introduzidos no contexto das redes anal gicas ainda frequente aparecerem hoje em dia na literatura especializada OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 19 e 20 8 dB para a rede nacional do lado do emissor e 12 2 dB para a rede nacional do lado do receptor e 3 dB para a rede internacional Os 3 dB da rede internacional correspondem ao m ximo de 6 liga es a 4 fios em cadeia 6x0 5 dB A distribui o dos equivalentes de refer ncia numa rede de telecomunica es era feita de acordo com um plano de transmiss o O plano de transmiss o devia definir os valores m ximos extremo a extremo para os principais factores condicionantes da transmiss o atenua o ru do ecos diafonia etc e indicar a distribui o desses valores pelas diferentes partes constituintes da a rede Na Figura 1 15 representa se um exemplo de um plano de transmiss o que surge em consequ ncia directa das recomenda es do ITU T Note se que nesta figura se usa a defini o de rede local proposta pelo ITU T Um plano de transmiss o apresentava n o s os valores dos equivalentes de refer ncia m ximos mas tamb
124. a o Em cada trama transmite se a informa o de sinaliza o de dois canais Para transmitir a informa o dos 30 canais s o necess rias 15 tramas Adicionando mais uma para efeitos de enquadramento tem se uma multitrama constitu da por 16 tramas Os tipos de sinaliza o referidos pertencem todos fam lia dos sistemas de sinaliza o em canal associado j que se usa o mesmo meio f sico para transmitir o sinal de voz e o de sinaliza o Como j se viu este tipo de sinaliza o ainda se pode dividir em sinaliza o na banda e fora da banda Notar que esta ltima usa o mesmo meio f sico que a voz mas uma diferente banda Pode assim ser vista como uma multiplexagem de frequ ncia dentro do circuito de voz A sinaliza o usando a presen a ou aus ncia de uma corrente DC pode ser integrada neste tipo de sinaliza o Como j se viu em alternativa tem se a sinaliza o em canal comum Neste caso tem se uma rede distinta para transmitir os sinais de voz e os sinais de sinaliza o Para al m disso a informa o de sinaliza o digitalizada podendo se em alguns casos usar o canal 16 da trama El para transmitir essa informa o S que nestes sistemas a estrutura o em multitrama n o relevante A capacidade dentro desse canal atribu da dinamicamente de acordo com as necessidades dos diferentes canais Por exemplo se o canal de voz 30 necessitasse de transferir informa o de sinaliza o seria usada t
125. a a divis o na frequ ncia FDM frequency division multiplexing e a divis o no tempo TDM time division multiplexing Nos sistemas de transmiss o em fibra ptica usual falar se em multiplexagem por divis o do comprimento de onda WDM wavelength division multiplexing para designar os sistemas FDM 5 1 1 Multiplexagem por Divis o na Frequ ncia A multiplexagem FDM baseia se no princ pio de que o espectro de um sinal modulado em amplitude exactamente o espectro do sinal em banda base transladado para a banda de frequ ncias centrada na frequ ncia da portadora Assim para transportar na mesma via de transmiss o diferentes sinais basta que eles se encontram modulados por portadoras com frequ ncias tais que as diferentes r plicas espectrais n o interfiram entre si Filtro Filtro de Passa Banda Multiplicador Banda Lateral Sinal FDM Figura 5 1 Esquema de blocos de um multiplexador FDM OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 133 Na Figura 5 1 apresenta se o esquema de blocos de um multiplexador FDM Os sinais de udio presentes na entrada s o filtrados de modo a garantir que o espectro desses sinais n o excede a banda entre os 300 e os 3400 Hz Cada um dos sinais de udio filtrado em seguida multiplicado usando um modulador equilibrado por uma portadora com uma determinada frequ ncia Tem se assim uma modula o de banda lateral dupla com su
126. a SDH da nova gera o tamb m poder ter um papel importante na concep o das futuras camadas de transporte sempre que se requererem n veis de capilaridade maiores e uma din mica mais r pida do que aqueles que s o permitidos pelas tecnologia OTN Fica ainda uma outra certeza essas mudan as requerem investimentos colossais enormes corpos de engenharia e quando se iniciarem em Portugal colocar o desafios e ao mesmo tempo apresentar o oportunidades como a engenharia das telecomunica es portuguesa nunca esteve sujeita 1 7 Problemas 1 1 Qual a principal limita o das topologias em barramento e em rvore Como que essa limita o pode ser ultrapassada 1 2 Explique se o plano de controlo interv m no processo de estabelecimento de uma chamada telef nica 1 3 Indique quais s o as diferen as ess ncias entre uma rede de transporte e uma rede de servi os D exemplos de redes de servi o 16 As funcionalidades do DSLAM digital subscriber line access multiplexer ser o estudadas no Cap tulo 5 17 As redes OTN s permitem caminhos com d bitos iguais ou superiors a 2 5 Gb s Pode haver interesse para alguns servi os d bitos inferiores a estes maior capilaridade 8 Para detalhes sobre o OTN ver as normas do ITU T G 709 6 872 e 6 959 J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 30 1 4 Admita que a rede de servi o representada na Figura 1 9 requer que a
127. a al m dos pulsos correspondentes aos canais de informa o necess rio transmitir um sinal apropriado para sincronizar os pulsos respons veis pelo controlo das portas l gicas do multiplexador e do desmultiplexador O sinal transmitido durante um per odo de repeti o T constitu do por um determinado n mero de hiatos temporais time slots sendo por exemplo um destinado ao sinal de O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 136 sincroniza o e os outros s amostras dos diferentes canais O sinal completo designado por trama e o sinal de sincronismo por sinal de enquadramento de trama Trama T Sinal 1 Sinal 2 Sincron Sinal 1 Sinal N Sinal N Time slot Figura 5 4 Estrutura da trama TDM O sistema TDM representado na Figura 5 3 usa modula o de pulsos em amplitude PAM pulse amplitude modulation da designar se por TDM PAM Este m todo de modula o como se sabe anal gico n o sendo por isso apropriado para transmiss o a grandes dist ncias Como consequ ncia usado na generalidade dos casos PCM para a transmiss o do TDM TDM PCM T m se duas t cnicas para obter um sinal TDM PCM A primeira consiste em multiplexar as amostras anal gicas seguida de codifica o A segunda realiza primeiro a codifica o e em seguida a multiplexagem dos bits correspondentes No primeiro caso a multiplexagem anal gica e usa se um code
128. a comuta o de circuitos nas redes telef nicas 2 Os protocolos X 25 e Frame Relay usados nas redes p blicas s o baseados em circuitos virtuais OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 24 mas h uma diferen a fundamental No caso do circuito virtual a liga o n o dedicada ou seja diferentes circuitos virtuais podem partilhar a mesma liga o Para que isso seja poss vel os pacotes recebidos est o sujeitos a um processo de armazenamento expedi o em cada n Neste caso o cabe alho do pacote necessita de conter a identifica o do circuito virtual e em cada n n o necess rio tomar decis es sobre o encaminhamento da informa o como acontecia nas liga es com datagramas Esta simplifica o permite s redes com circuitos virtuais escoar tr fego com d bitos mais elevados e com maior rapidez do que as redes com datagramas Perde se no entanto a seguran a flexibilidade e fiabilidade associadas tecnologia dos datagramas Em s ntese pode dizer se que a comuta o baseada em circuitos virtuais mais adequada para transmiss es longas e com d bitos elevados enquanto a comuta o com datagramas prefer vel para transmiss o de dados de curta dura o O paradigma de comuta o ATM tamb m baseado em circuitos virtuais A diferen a essencial que na comuta o de pacotes os pacotes t m dimens o vari vel enquanto no ATM t m valor fixo e uma d
129. a de teste Por cada bit PET acordo 1 desacordo 0 Armazenado Figura 5 11 Configura o b sica de um detector de padr es de enquadramento de trama Um circuito de sincronismo de trama tem dois estados b sicos de opera o como se mostra na Figura 5 12 Quando o PET observado continuamente na posi o esperada diz se que o circuito est em estado de manuten o Quando ocorrem K viola es sucessivas do PET o circuito muda para o estado de procura A presen a do circuito no estado de procura significa que o sistema TDM em quest o perdeu o sincronismo de trama e por isso durante todo o per odo em que estiver nesse estado esse sistema colocado fora de servi o No estado de procura o circuito pesquisa sistematicamente a sequ ncia bin ria transmitida no sentido de encontrar o PET Quando este padr o encontrado em M tramas sucessivas o circuito volta de novo para o estado de manuten o M detec es correctas sucessivas do PET Modo de Modo de procura manuten o PET continua a n o PET continua a ser encontrado ser reconhecido K viola es sucessivas do PET Figura 5 12 Diagrama de transi o de estados de um circuito de sincronismo de trama A efici ncia de uma determinada estrat gia de sincroniza o de trama pode ser caracterizada especificando os seguintes par metros e Tempo em que uma trama est sincronizada ou seja o tempo m dio entre declara es de p
130. a de uma rede de acesso Cabo de pares R tid Interface de sim tricos ipa linha de Comutador assinante e j A 2 fios Cord o Figura 4 3 Estrutura simplificada da central local O repartidor funciona como termina o dos cabos de alimenta o e o mesmo tempo permite fazer a interliga o entre os pares sim tricos e as interfaces de linha de assinante ILA da central usando para isso dispositivos designados por cord es ver Figura 4 3 Assim para desligar o telefone de um assinante basta remover o cord o que interliga o par sim trico atribu do a esse assinante A ILA cujas funcionalidades ir o ser detalhadas na Sec o 4 2 2 usada nomeadamente para passar de 2 para 4 fios e vice versa e fazer a convers o anal gica digital e assim gerar o sinal PCM a 64 kbit s correspondente ao sinal vocal gerado pelo equipamento terminal Depois dessa opera o o sinal digital gerado agregado juntamente com outros sinais num multiplexador antes de ser encaminhado para a rede atrav s do comutador A estrutura e o funcionamento do multiplexador e do comutador ir o ser estudados respectivamente nos Cap tulos 5 e 6 No sentido inverso o sinal digital na sa da do comutador vai ser desmultiplexado antes de ser convertido do dom nio digital para anal gico e transmitido no par sim trico A informa o digital entre o multiplexador desmultiplexador tamb m designados por MUX DEMUX efectuada usando
131. a defini o de rede local apresentada no ponto 2 Embora a componente de acesso das redes telef nicas seja objecto de estudo detalhado no Cap tulo 4 conv m referir que uma parte muito significativa dessa componente constitu da pela infra estrutura de cobre que liga o telefone dos utilizadores s centrais locais fazendo com que a rede telef nica seja conhecida particularmente nos meios jornal sticos pela designa o algo impr pria de rede de cobre A infra estrutura de cobre implementada recorrendo a fios de cobre isolados e entrela ados designados por pares sim tricos As enormes limita es dos pares sim tricos nomeadamente a sua largura de banda muito reduzida e a enorme susceptibilidade s interfer ncias t m levado os engenheiros de telecomunica es a explorar outras solu es sobretudo quando est em causa o acesso de banda larga A solu o mais s lida sem d vida a que faz uso da fibra ptica sendo de referir entre outras as seguintes alternativas liga o em fibra ptica entre a central local e um arm rio exterior ligando em seguida o arm rio s instala es do utilizador atrav s da par sim trico fibra at ao quarteir o ligar a fibra directamente at s instala es do utilizador fibra at casa Ainda que a primeira solu o seja uma 8 O centro de tr nsito prim rio tamb m designado por centro de grupo de redes e o centro de tr nsito secund rio por esta o distribuidora J
132. a do telefone em torno do seu valor nominal situado entre os 100 e 200 Q Auscultador Circuito de Linha equil brio Figura 4 9 Convers o de dois para quatro fios usando um h brido Como mostra a Figura 4 8 no telefone necess rio fazer uma convers o de quatro fios auscultador microfone para dois fios pois no lacete de assinante os sinais correspondentes emiss o e recep o viajam no mesmo par sim trico Essa convers o feita usando um dispositivo denominado h brido que se representa de modo simplificado J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 101 na Figura 4 9 No caso em que h equil brio perfeito ou seja quando a imped ncia do circuito de equil brio Zo id ntica em m dulo e fase imped ncia apresentada pela linha Z a corrente vocal gerada pelo microfone repartida em duas partes iguais que fluem pelo circuito prim rio do h brido com sinais contr rios fazendo com que a corrente gerada no secund rio onde est ligado o auscultador seja nula Deste modo este circuito tamb m se costuma designar por circuito anti efeito local j que os sinais vocais gerados pelo microfone n o afectam o auscultador Os telefones modernos usam no circuito de equil brio circuitos apropriados para compensar a imped ncia de linha para diferentes comprimentos desta e assim garantir um equil brio perfeito Contudo
133. a em ADMs 5 3 3 3 Rede em malha As redes de transporte SDH em malha tamb m designadas por redes emalhadas s o usadas sobretudo a n vel do n cleo central da rede ou por outras palavras a n vel da sua componente dorsal backbone Estas redes s o constru das usando comutadores de cruzamento como n s de rede interligados por vias de transmiss o vias pticas regeneradores Os n s DXC s o geridos remotamente pelo sistema de gest o de rede o que permite um aprovisionamento r pido de caminhos aumentando assim a flexibilidade da rede A gest o remota permite ainda que os n s DXC possam ser usados para implementar um sistema de restauro din mico permitindo melhorar a disponibilidade da rede Note se que o sistema de gest o interv m no processo de restauro da rede em presen a de falhas enquanto nos processos de protec o a rede recupera de modo aut nomo como se ir ver na sec o 5 3 10 Figura 5 17 Rede em malha usando DXC OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 158 5 3 4 Estrutura Estratificada da Rede O fluxo de informa o numa rede de transporte SDH tamb m baseado num modelo de camadas constitu do pela camada de caminho e pela camada de transmiss o A camada de caminho respons vel pelo transporte da informa o entre os n s extremos da liga o O cabe alho de caminho informa o adicional introduzida pela camada de caminh
134. a para diferentes conversa es em diferentes c lulas sem existir o perigo de interfer ncia m tua OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 27 Esta o base Telefone morel Central local Figura 1 20 Estrutura b sica de uma rede celular 1 5 5 1 Opera o Cada c lula tem dispon ve s v rios r diocanais para tr fego de voz e um ou mais para sinaliza o de controlo Quando o telefone m vel ligado o seu microprocessador analisa o n vel de sinal dos diferentes canais de controlo pertencentes a uma mesma MSC e sintoniza o seu receptor para o canal com o n vel mais elevado Esta opera o designa se por auto localiza o e permite estabelecer um lacete entre a unidade m vel e a esta o de base que ser mantido enquanto o telefone estiver ligado Periodicamente o n vel de sinal dos diferentes canais de controlo continua a ser analisado garantindo se assim o estabelecimento de lacetes com outras esta es base na eventualidade de a unidade m vel se deslocar para outras c lulas Outra opera o associada ao estabelecimento de uma liga o o registo de presen a No in cio da liga o e posteriormente em intervalos regulares o telefone m vel envia informa o da sua presen a para a MSC mais pr xima Essa informa o armazenada numa base de dados e permite MSC ter uma ideia aproximada da localiza o do m vel Quando a unida
135. a probabilidade que o sinal x esteja no i simo intervalo dada por x 6 2 h fpa paG 2 14 x amp 2 Substituindo este valor em 2 13 chega se a lt e gt amp P 12 2 15 O ru do de quantifica o resulta das contribui es dos v rios incrementos ou seja 2 16 ng Ze e gt SEa No caso espec fico da quantifica o uniforme tem se x q o que substitu do em 2 16 conduz equa o 2 3 Seja y uma vari vel que descreve o sinal na sa da do quantificador que se admite normalizada relativamente ao valor da tens o m xima autorizada cobrindo a gama 1 enquanto x que descreve o sinal normalizado na entrada cobre a mesma gama Deste modo os intervalos uniformes sobre a escala dos y t m um valor de 2 L em que L o n mero de n veis Como a caracter stica de quantifica o n o uniforme descrita pela fun o y ftx n o dif cil demonstrar que 6 nao dx L 2 17 Xi Usando 2 16 e 2 17 obt m se a seguinte express o para o ru do de quantifica o n o uniforme 1 dx i TE 2 18 i Ta OB q a qual nos casos em que o n mero de n veis suficientemente elevado pode ser aproximada por 17 dx i 1 J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 45 Como mostra a express o anterior o ru do de quantifica o depende da estat stica do sinal anal gico que se pretende codificar A pot ncia desse sinal
136. a tecnologia do estado s lido a permitisse concretizar Outros dois factos importantes que contribu ram para modelar as telecomunica es dos dias de hoje foram a proposta para usar as fibras de vidro fibras pticas como meio de transmiss o da informa o feita em 1966 por K Kao e G Hockman Ka66 e o conceito de comuta o de pacotes apresentado em meados da d cada de sessenta por P Baran Ba66 A evolu o da tecnologia de transmiss o ptica permitiu que por exemplo nas ltimas duas d cadas a capacidade dos sistemas de transmiss o aumentasse mais de 10 000 vezes atingindo hoje em dias d bitos superiores a 1 Tbit s e a comuta o de O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 3 pacotes foi respons vel pela enorme expans o das redes de dados e pelo consequente xito da Internet N o se poderia deixar tamb m de referir a expans o das comunica es m veis que ocorreu particularmente na ltima d cada e que foi fortemente impulsionada pela normaliza o do GSM e tamb m pela contribui o da engenharia de telecomunica es portuguesa com a concep o e implementa o do pr pago Toda a infra estrutura de rede inteligente que suporta o plano de controlo respons vel por esse conceito que hoje usado por mais de mais de 80 dos telem veis de todo o mundo foi desenvolvido nos laborat rios da PT Inova o Depois deste breve percurso por alguns dos factos mais m
137. a um dos dois canais est reo a Qual o d bito bin rio resultante b Qual a m xima frequ ncia permitida no sinal de entrada c Qual o valor m ximo da rela o sinal ru do de quantifica o em dB d Se os sinais musicais apresentarem um factor de carga de 20 qual o valor m dio da rela o sinal ru do de quantifica o e Se o tempo de leitura do CD for de 70 minutos determine o n mero total de bits armazenados no disco Assuma que o c digo corrector de erros e a sincroniza o ocupam um quarto da capacidade total Um sinal de televis o tem uma largura de banda de 5 5 MHz Qual o d bito bin rio requerido admitindo que este sinal digitalizado com PCM uniforme e uma rela o sinal ru do de quantifica o de 35 dB Considere que a rela o ritmo de amostragem ritmo de Nyquist a mesma que a usada na codifica o da voz A largura de banda de um sinal de televis o de 4 5 MHz Este sinal convertido para PCM linear com 1024 intervalos de quantifica o A frequ ncia de amostragem est 20 acima do ritmo de Nyquist a Determine o d bito bin rio resultante b Determine a rela o sinal ru do de quantifica o se o factor de carga do quantificador igual a 6 Um codificador de PCM de 8 bits usando um quantificador de lei u apresenta uma vantagem de compress o de 15 dB Calcule a rela o sinal ru do de quantifica o admitindo que a tens o do sinal est uniformemente distribu da Consi
138. ace a estes dados os organismos reguladores ter o certamente de reanalisar esta pol tica de modo a criar as condi es para a moderniza o tecnol gica da infra estrutura de acesso cuja face mais vis vel ser a DSL Access Multiplexer Imposta pelos reguladores como o caso da ANACOM em Portugal Tamb m designados por incumbentes J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 99 introdu o de fibra ptica ainda com diferentes gradientes de penetra o O primeiro passo no sentido de alterar a pol tica de desagrega o foi dado de novo pelos Estados Unidos com uma ordem emitida no ltimo trimestre de 2004 pela FCC que em tra os gerais determina o seguinte GROS5 e Qualquer infra estrutura de acesso baseada na FTTH criada de raiz n o fica sujeita obriga o da desagrega o ou seja n o necessita de ser partilhada e Em qualquer infra estrutura de acesso FITH que resulte da substitui o da infra estrutura de cobre existente somente a banda base destinada ao tr fego de voz ter de ser partilhada e Em todas as outras situa es continuar a vigorar a politica de desagrega o Os frutos desta altera o do panorama regulamentar nos Estados Unidos n o deixaram de se fazer sentir quase imediatamente com grandes operadores como AT amp T e Verizon a anunciarem investimento muito volumosos dirigidos para o acesso ptico
139. ale a pena tecerem se algumas considera es sobre aspectos pr ticos de implementa o desses comutadores A Figura 6 21 apresenta a estrutura b sica de um TSI de 32 canais Nesta estrutura quer a mem ria de dados quer a mem ria de endere os s o implementadas usando RAMs random access memory operando em modo paralelo Cada RAM tem O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 214 uma entrada uma sa da um porto de endere os um porto de comando de escrita leitura E L e uma entrada de rel gio n o representada na Figura 6 21 O sinal de rel gio extra do do sinal El 2 048 Mbit s que como se sabe transporta 32 canais PCM 8 bits dos quais 30 s o canais de informa o propriamente dita Como consequ ncia ambas as mem rias t m 32 c lulas requerendo palavras de endere amento com 5 bits Como j se referiu anteriormente durante cada time slot as palavras PCM s o primeiro escritas e depois lidas da mem ria de dados O selector usado para controlar se s o os endere os de escrita ou leitura que s o aplicados no porto de endere os e ainda para gerar o comando de escrita leitura O funcionamento do TSI id ntico ao j descrito A sequ ncia bin ria passa por um conversor s rie paralelo S P que forma palavras de 8 bits Estas palavras s o escritas sequencialmente na mem ria de dados dimens o 32x8 sobre o controlo de um contador e s
140. alizar para obter uma taxa de erros de 10 3 5 Refer ncias F083 P G Fontolliet Syst mes de T l communications Dunod 1983 Ga03 M Gagnaire Broadband Local Loops for High Speed Internt Access Artech House Inc 2003 O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 93 Hi79 M T Hills B G Evans Telecommunications System Design George Allen amp Unin Ltd 1973 Re79 W D Reeve Subscriber Loop Signaling and Transmission Handbook IEEE Press 1995 8104 D R Smith Digital Transmission Systems Kluwer Academic Publishers 2004 OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 94 4 Aspectos da infra estrutura da rede fixa de acesso 4 1 Estrutura da rede fixa de acesso 4 1 1 Rede convencional Uma parte significativa da rede fixa local ou de acesso constitu da pela infra estrutura de cobre que liga a instala o do assinante central local designada por lacete local ou lacete de assinante Essa infra estrutura constitu da quase exclusivamente por pares sim tricos cujas caracter sticas de transmiss o foram objecto de an lise no cap tulo anterior Dentro da solu o tradicional saem do repartidor principal da central telef nica local v rios cabos de pares sim tricos cada um constitu do por milhares de pares sim tricos que v o ser separados em feixes pa
141. amplitude t m uma rela o S N baixa enquanto os sinais com amplitude elevada apresentam S N elevadas Como os sinais com amplitudes elevadas t m pouca probabilidade de ocorrer conclui se que o PCM uniforme pouco eficiente Exemplo 2 2 Um sinal sinusoidal com 1 V de amplitude digitalizado com uma rela o sinal ru do de quantifica o m nima de 30 dB Pede se o n mero de intervalos de quantifica o quantifica o uniforme e o n mero de bits necess rios para codificar cada amostra Solu o Usando a Eq 2 5 conclui se que q 0 078 V Necessitam se assim de 13 intervalos para codificar cada polaridade 1 0 078 13 o que d um total de 26 O n mero de bits calculado usando 2 1 obtendo se 5 bits por amostra Outro aspecto importante que o ru do pode ser maior que o sinal quando os valores das amostras est o no primeiro intervalo de quantifica o Este efeito particularmente perturbador durante as pausas de fala e chamado ru do do canal em repouso A acc o deste ru do nos sistemas PCM pode ser minimizada colocando um n vel de quantifica o em zero Neste caso todos os valores das amostras no intervalo de quantifica o central s o descodificados com uma sa da constante a zero Os sistemas deste tipo usam um n mero mpar de intervalos de quantifica o ver Figura 2 6 b a b Figura 2 6 Caracter stica de um quantificador a N mero par de n veis b N mero impar de n veis
142. ando QAM A primeira fase do processo de modula o consiste em definir a dimens o da constela o QAM apropriada para cada sub canal Para calcular essa dimens o requer se um processo de inicializa o atrav s do qual o ATU C e o ATU R trocam sequ ncias de teste de modo a avaliar a rela o sinal ru do de cada um dos 248 sub canais do 7 at ao 256 com interesse para o sistema ADSL Com base no valor dessa rela o sinal ru do o modem ADSL adapta automaticamente a dimens o da constela o QAM a ser usada em cada sub canal em conformidade com o d bito bin rio de transmiss o requerido A Figura 4 26 ilustra de modo esquem tico o princ pio descrito A parte superior da figura descreve os valores m dios da rela o sinal ru do medidos em cada um dos sub canais ao passo que a parte inferior apresenta um exemplo de uma poss vel atribui o de capacidade bit s mbolo pelos diferentes sub canais Como de esperar quanto maior for a rela o sinal ru do maior a dimens o da constela o considerada Os sub canais n 2 e 3 s o os que apresentam a maior qualidade e por isso lhes atribu do o valor da OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 124 capacidade mais elevado ou seja 5 bit s mbolo o que corresponde ao 32 QAM O sub canal n 5 como apresenta uma rela o sinal ru do muito baixa n o usado enquanto os restantes canais s
143. ando como exemplo N 1 2 5 10 20 50 100 Comente os resultados tenha presente que a efici ncia definida por 4 N 6 1 9 Refer ncias Be91 John Bellamy Digital Telephony John Wiley amp Sons 1991 F194 J E Flood Telecommunications Switching Traffic and Networks Prentice Hall International 1994 Sa79 Carlos Salema Estudo de Sistemas de Telecomunica es AEIST 1979 Sc87 Misha Schwartz Telecommunication Networks Addison Wesley 1987 O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 196 6 2 Comuta o 6 2 1 Aspectos gen ricos Em termos gerais o equipamento associado com qualquer central de comuta o telef nica dever realizar as seguintes fun es e Sinaliza o e Controlo e Comuta o O papel b sico da fun o de sinaliza o consiste em monitorizar a actividade das linhas telef nicas e enviar para o sistema de controlo informa o sobre o estado destas assim como informa o de controlo apropriada O sistema de controlo por sua vez interage com o equipamento respons vel pela comuta o no sentido deste estabelecer as liga es apropriadas em resposta aos requisitos da sinaliza o O sistema de comuta o respons vel por sua vez por estabelecer e manter uma liga o f sica circuito entre os utilizadores envolvidos numa chamada durante toda a dura o da chamada e ainda por interromper essa liga o
144. ansmiss o da informa o de sinaliza o de dois canais em cada trama S o necess rias deste modo 15 tramas para transmitir a informa o de sinaliza o dos 30 canais A essas tramas adicionada uma outra de modo a formar uma multitrama constitu da por 16 tramas O padr o de enquadramento de multitrama situa se no time slot 16 da d cima sexta trama Em s ntese neste sistema todos os canais de voz t m sua disposi o para sinaliza o 4 bits de 2 em 2 ms 16x1254s Como se ir ver posteriormente esta t cnica de sinaliza o corresponde chamada sinaliza o de canal associado No caso da sinaliza o em modo comum ex sistema de sinaliza o n 7 o time slot 16 usado para proporcionar uma via de sinaliza o a 64 kbit s usada conforme as necessidades por todos os 30 canais 125 us l S K Sincronismo de trama Sinaliza o Figura 5 7 Estrutura da trama de um sistema TDM PCM prim rio E1 de 2 048 Mbit s A trama b sica de um sinal DS1 constitu da por 193 bits a que correspondem os 24 time slots dos canais de voz cada um com 8 bits mais um bit adicional bit F para fun es de enquadramento de trama O d bito bin rio total assim igual a 193x8 kbit s 1 544 Mbit s J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 140 Nas tramas mpares o bit F representa o padr o 1 0 1 0 1 que usado para fins de enquadramento de trama R
145. antagem de compress o como j foi visto descreve a melhoria obtida com a quantifica o n o uniforme para sinais fracos Um outro indicador de desempenho de ndole mais geral o ganho de compress o Este par metro definido como a raz o entre a rela o sinal ru do da quantifica o n o uniforme e a rela o sinal ru do da quantifica o uniforme Atendendo a 2 21 esse ganho dado por 1 A 2 2 32 B p x dx ady amp 2 3 2 T cnicas para realizar a codifica o n o uniforme A realiza o de uma quantifica o n o uniforme pode ser combinada com a codifica o atrav s de um dos tr s m todos apresentados na Figura 2 9 A Figura 2 9 a representa o m todo discutido at agora o qual baseado na compress o anal gica seguida de uma quantifica o uniforme com 8 bits O principal problema deste m todo consiste em garantir a reciprocidade exacta das caracter sticas de compress o e expans o No m todo da Figura 2 9 b tem se uma quantifica o uniforme com CL n veis o que corresponde a log CL 12 bits seguida de uma compress o digital tradu o digital reduzindo a dimens o das palavras a 8 bits No caso da Figura 2 9 c tem se uma codifica o n o uniforme com 8 bits com a caracter stica de compress o incorporada no codificador Neste caso a lei de compress o aproximada por uma caracter stica segmentada e deste modo perfeitamente adaptada ao processamento digital A lei A usa 13
146. ante Supervision convers o dos sinais anal gicos para digitais e vice versa Coding convers o de 2 para 4 fios Hybrid e v rios tipos de teste Testing Essas fun es s o normalmente implementadas num circuito designado por interface de linha de assinante ILA que se representa na Figura 4 12 64 kb s Rel de Rel de Alimenta o E u teste de toque de linha e acesso supervis o 64 kb s Figura 4 12 Interface de linha de assinante anal gica numa central de comuta o digital As diferentes fun es realizadas pela ILA s o descritas sinteticamente a seguir e Alimenta o de linha A alimenta o do telefone com uma tens o de 48 V realizada recorrendo a uma bateria central Nas centrais anal gicas a pot ncia era O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 103 fornecida aos telefones dos dois assinantes envolvidos numa chamada atrav s da utiliza o de pontes de transmiss o Na Figura 4 13 apresenta se o circuito de uma dessas pontes o qual conhecido por ponte de Stones 200 Q 200 Q rel Bateria i 200 Q 200 Q Figura 4 13 Ponte de transmiss o de Stones Nesse circuito usam se rel s bobinas enroladas em n cleo met licos para bloquear a transmiss o dos sinais vocais para a bateria j que estes dispositivos apresentam baixa resist ncia corrente cont nua e uma alta imped ncia s frequ nc
147. ara tr fego de voz sobre linhas anal gicas mas na d cada de cinquenta foi introduzido o modem para transportar dados sobre essa infra estrutura Contudo devido s limita es das velocidades de transmiss o e qualidade dos modems os operadores de telecomunica es criaram uma rede digital alternativa rede de voz para suportar a transmiss o de dados com maior velocidade e melhor qualidade a rede p blica de dados analisada em tra os muito gerais na sec o seguinte A RDIS surge como tentativa de integrar todas as redes p blicas telef nica dados etc numa nica rede com um acesso nico ao assinante Assim o utilizador pode atrav s de uma nica linha de assinante ter acesso a uma grande diversidade de servi os como voz dados imagem texto etc com uma caracter stica fundamental que a de todos serem digitais 10 Em nota o anglo sax nica ISDN Integrated Services Digital Network OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 22 A evolu o para a RDIS s poss vel com a digitaliza o da linha de assinante ou lacete de assinante o que permitiu eliminar o fosso anal gico existente nas redes RDI Na linha digital de assinante continua se a usar a linha telef nica a 2 fios pares sim tricos requerendo contudo um grande esfor o de processamento de sinal para garantir nessas linhas uma transmiss o digital com qualidade Uma rede RDIS tem possibil
148. arcantes da evolu o das telecomunica es ser pertinente colocar a quest o o que s o as telecomunica es Para come ar o prefixo tele derivado do grego e significa dist ncia Poder se assim dizer que as telecomunica es compreendem o conjunto dos meios t cnicos necess rios para transportar e encaminhar t o fielmente quanto poss vel a informa o dist ncia Esta defini o dever no entanto ser complementada com os seguintes coment rios e Os principais meios t cnicos s o de natureza electromagn tica e A informa o a transmitir pode tomar diversas formas nomeadamente voz m sica imagens fixas v deo texto dados etc e Os sistemas de telecomunica es devem garantir um elevado grau de fidelidade garantindo que a informa o transmitida sem perdas nem altera es e A fiabilidade outra exig ncia primordial j que o utilizador espera das telecomunica es um servi o permanente e sem falhas e O transporte da informa o dist ncia um problema da transmiss o que um ramo importante das telecomunica es e Outro ramo importante a comuta o que tem como objectivo o encaminhamento da informa o e As redes de telecomunica es de hoje s o m quinas de grande complexidade e por isso a sua gest o e controlo s o tarefas de grande import ncia e claramente individualizadas das fun es anteriores A gest o de rede respons vel nomeadamente por
149. ares ou polares conforme s o assim tricos ou sim tricos relativamente a O V Em termos de pot ncia o NRZ polar mais eficiente Como exemplo considere se que A 5 V ent o ao c digo unipolar corresponde uma pot ncia de 12 5 W assumindo uma resist ncia de 1 Q enquanto ao polar corresponde uma pot ncia de 6 25 W admitiu se que os n veis do polar variam entre 2 5 e 2 5 V o 1 1 1 0 0 1 010 0 1 1 ES 1 o A NRZ 0 A 0 A 2 A 2 A 2 MAUL U e A 2 Figura 3 20 Diferentes tipos de c digos bin rios Embora tenha a vantagem de ser relativamente simples o c digo NRZ n o satisfaz nenhuma das propriedades referidas anteriormente n o sendo por conseguinte apropriado para ser usado como c digo de linha em transmiss o digital O c digo RZ apresenta um conte do de temporiza o melhor do que o NRZ mas necessita de uma banda de transmiss o mais elevada Os c digos bifase Manchester e CMI coded mark inversion conseguem garantir um espectro com componentes nulas na frequ ncia zero assim como um conte do de temporiza o elevado custa de um aumento muito significativo da largura de banda do sinal Como consequ ncia contraproducente a sua utiliza o sobre meios de transmiss o met licos onde como se sabe a largura de banda dispon vel muito limitada sendo no entanto apropriados para a transmiss o em fibra ptica No c digo bifase tantos os Os como os Is s o codificados com uma t
150. as para a rede de acesso 4 6 1 Aspectos b sicos A introdu o da fibra ptica na rede de acesso exige a presen a de dispositivos com capacidade para realizar convers es electro pticas e ptico el ctricas Estes dispositivos situam se quer na central local ou na unidade remota enquadrados num bloco designado por OTN quer num ponto situado mais ou menos pr ximo do subscritor e designado por ONU A interliga o entre a OLT e a ONU feita em fibra ptica A localiza o da ONU define diferentes solu es A solu o mais simples designa se por FTTH Fiber To The Home e consiste em equipar as instala es de cada utilizador com uma ONU o que implica levar a fibra ptica at casa do cliente Esta solu o apresenta contudo a desvantagem de ser muito cara e por isso antes de ser implementada conv m explorar outra solu es alternativas como por exemplo a FTTB Fiber To The Building e a FTTC Fiber To The Curb A primeira destas solu es consiste em instalar uma ONU por edif cio e usar no interior do edif cio uma infra estrutura met lica para ligar os utilizadores ONU baseada por exemplo em pares sim tricos requerendo se neste caso a utiliza o de modems VDSL nas duas extremidades do par Por conseguinte o sinal ptico correspondente ao fluxo descendente transmitido pela OLT convertido para o dom nio el ctrico na ONU e fluxo de dados gerado desmultiplexado e entregue aos m ltiplos modems VDSL Note se que
151. asos a conversa o se torna praticamente half duplex O problema do atraso um dos condicionalismos mais relevantes na transmiss o de voz sobre IP Os processos de amostragem codifica o segmenta o e forma o dos pacotes podem originar atrasos at cerca de 64 ms Se se juntar outros 64 ms para a recep o d um total de 128 ms o que deixa simplesmente 22 ms para a transmiss o sobre a rede se a exig ncia for os 150 ms Gr04 Notar que na rede para al m do atraso de propaga o h o atraso associado comuta o de pacotes o que faz com que o requisito de 150 ms n o seja f cil de atingir na transmiss o de voz sobre IP 4 4 2 Controlo do eco Uma conclus o que se tira imediatamente das equa es 4 9 e 4 11 que os efeitos do eco podem ser reduzidos se se aumentar a atenua o do percurso 4z Como a atenua o do sinal proporcional a 42 enquanto a do eco proporcional a 242 note se que A expresso em dB tem se assim uma melhoria de rela o sinal eco Contudo para circuitos de comprimento elevados superior a cerca de 3000 km esta t cnica n o pode ser usada porque origina um n vel de sinal muito baixo no receptor Para estes circuitos o controlo dos ecos pode ser feito usando dois dispositivos chamados supressores de eco e canceladores de eco Os supressores de eco s o circuitos autom ticos que efectivamente restringem a bidireccionalidade das comunica es telef nicas para garantirem uma a
152. bin ria gerada pela fonte de informa o fragmentada em blocos de informa o rajadas constitu dos por N bits A dura o de cada bloco de At N D onde D o d bito da sequ ncia bin ria Cada bloco transmitido na linha ao ritmo de D Central Local A Assinante B Figura 4 18 Transmiss o de informa o usando o TCM Seja At o tempo de propaga o na linha AT AL v e T o tempo de guarda Durante o intervalo de tempo At necess rio garantir uma comunica o bidireccional ou seja o d bito bin rio na linha dever ser tal que So cama 2AT 27 Rio D Dy O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 113 o que permite ainda escrever 2D 4 15 Do b 2 1 Ar r AR z Como se conclui facilmente da equa o anterior o d bito bin rio da linha ter de ser superior ao dobro do d bito bin rio com que a informa o gerada o que sem d vida uma limita o significativa desta t cnica Em contrapartida se houver sincroniza o de todos os sistemas na central esta t cnica insens vel paradiafonia Contudo com a desagrega o do lacete local n o vai ser poss vel realizar a sincroniza o de todos os sistemas e deste modo esta vantagem do TCM poder perder se 4 4 3 3 Tecnologia de cancelamento de eco A tecnologia de cancelamento de eco CE permite fazer a transmiss o bidireccional
153. bit s 64 kbit s Lei de quantifica o A 87 6 u 255 Caracter stica de compress o 13 segmentos 15 segmentos Este sinal de rel gio usualmente um sinal a 2 048 MHz anal gico ou a 2 048 Mbit s digital J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 139 N mero de time slots 32 24 N mero de canais telef nicos 30 24 N mero de bits por trama 32x8 256 24x8 1 193 D bito bin rio total 256x8 kHz 2 048 Mbit s 193x8 kHz 1 544 Mbit s Enquadramento de trama em bloco distribu do palavra de 7 bits no time slot O das sequ ncia 101010 constitu da pelo tramas mpares 193 simo bit das tramas mpares Sinaliza o time slot 16 raz o de 4 bits por canal oitavo bit de cada canal numa trama repartidos por 16 tramas multitrama em cada seis A estrutura da trama de um sistema prim rio de 30 canais est representada na Figura 5 7 A trama dividida em 32 time slots cada um com 8 d gitos bin rios octetos de modo que o d bito bin rio total de 8x8x32 kbits s 2 048 Mbit s O time slot O das tramas mpares destinado ao padr o de enquadramento de trama PET e o das tramas pares transmiss o de um alarme Os time slots de 1 15 e de 17 31 s o destinados aos canais telef nicos de voz O time slot 16 alocado para a sinaliza o dos canais de voz A sinaliza o transmitida canal a canal raz o de 4 bits por canal possibilitando assim a tr
154. bra ptica mais leve e tem um di metro mais reduzido do que qualquer outro meio de transmiss o met lico Comparando um cabo coaxial com 18 pares coaxiais com um cabo ptico com 18 fibras o cabo ptico ocupa uma sec o que 1 10 da do cabo coaxial e o seu peso cerca de 1 30 Assim os condutas usados pelas empresas de telecomunica es podem acomodar cerca de 10 cabos pticos no mesmo espa o onde acomodavam um cabo coaxial e Imunidade a interfer ncias electromagn ticas como o material base das fibras pticas o vidro de s lica SiO2 e este n o conduz electricidade a fibra ptica imune s interfer ncias electromagn ticas induzidas por fontes exteriores Ex cabos de alta tens o radiodifus o descargas atmosf ricas etc como tamb m imune diafonia originada pela presen a de outras fibras e Custo reduzido o cobre um recurso muito limitado enquanto a mat ria prima usada no fabrico das fibras de vidro s lica SiO2 um dos materiais mais abundantes na natureza Actualmente as fibras pticas j s o mais baratas do que os meios de cobre Al m disso como a atenua o da fibra assim como a dispers o s o muito inferiores s dos meios de cobre os sistemas de transmiss o ptica requerem um n mero muito OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 72 menor de repetidores conduzindo a uma redu o muito significativa do pre o
155. breviatura E em homenagem ao matem tico dinamarqu s A K Erlang que estabeleceu as bases da teoria do tr fego O tr fego m ximo transportado por uma tronca ser de 1 E o que corresponde tronca estar permanentemente ocupada durante o per odo de medida normalmente uma hora A taxa de chamadas na hora mais carregada o n mero m dio de chamadas realizadas por assinante durante a hora de ponta Esta taxa varia entre 0 5 para uma regi o rural at perto de 1 5 para uma zona muito activa de uma grande cidade Como a dura o de cada chamada varia entre os 3 e 4 minutos tem se um tr fego por assinante compreendido entre 0 025 e 0 1 E Exemplo 6 1 Em m dia uma companhia faz 200 chamadas com dura o m dia de 3 minutos e recebe 300 chamadas com dura o m dia de 4 minutos Pretende se determinar 1 a intensidade do tr fego gerado 2 a intensidade do tr fego recebido 3 a intensidade do tr fego total Solu o 1 Intensidade do tr fego gerado 200x3 60 10 E 2 Intensidade do tr fego recebido 300x4 60 20 E 3 Intensidade do tr fego total 10 20 30 E 6 1 4 Congestionamento 2 Como j se referiu antiecon mico projectar uma rede de telecomunica es com equipamento suficiente para escoar simultaneamente todo o tr fego oferecido rede Assim pode acontecer que todas as troncas de um determinado grupo de troncas estejam ocupadas e n o possam aceitar mais chamadas Este estado designa se por congest
156. c es seguintes ir o ser descritos os blocos respons veis por essas opera es antes de serem combinados para construir sistemas de comuta o digital com v rios andares 6 2 4 1 Comutador digital espacial Um comutador digital espacial pode ser visto como uma matriz de pontos de cruzamento cuja configura o estado dos pontos de cruzamento pode ser alterada de time slot para time slot Esses pontos de cruzamento s o implementados usando portas l gicas r pidas as quais s o controladas por mem rias designadas aqui por mem rias de conex o A Figura 6 17 ilustra o funcionamento de um comutador digital espacial Re95 O comutador compreende uma matriz nxm e um conjunto de mem rias de conex o As n linhas da matriz correspondem s vias PCM TDM de entrada cada uma com w time slots enquanto as m colunas correspondem s vias PCM TDM de sa da com o mesmo n mero w de time slots O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 209 Os pontos de cruzamento em cada uma das m colunas s o controlados por uma mem ria de conex o com capacidade para armazenar um n mero de palavras igual ao n mero de time slots w A cada ponto de cruzamento numa coluna atribu do um endere o bin rio nico O endere o apropriado ent o usado para activar o ponto de cruzamento adequado para estabelecer uma liga o entre uma determinada via de entrada e uma determinada
157. c comum para todos os canais telef nicos para realizar a digitaliza o do sinal multiplexer No segundo caso a multiplexagem digital havendo necessidade de usar um codec por cada canal telef nico Normalmente nos sistemas telef nicos usa se o segundo m todo ou seja multiplexagem digital Existem dois m todos para entrela ar a informa o relativa aos diversos canais telef nicos interposi o de bit e interposi o de palavra No primeiro caso a cada canal atribui se um time slot constitu do por um nico bit enquanto no segundo caso atribui se um time slot mais longo constitu do por v rios bits palavra No caso particular em que a palavra constitu da por 8 bits o entrela amento designa se por interposi o de octeto 5 1 3 1 Sincroniza o de elementos de rede Os multiplexadores TDM assim como a generalidade dos elementos das redes de telecomunica es digitais requerem uma fonte de temporiza o ou por outras palavras um rel gio de modo a sincronizar todas as opera es realizadas por esses elementos de rede Um sinal de temporiza o um sinal gerado por um rel gio e caracterizado por ser um sinal peri dico de per odo T e frequ ncia fo 1 T As formas t picas usadas para descrever s o ondas sinusoidais e quadradas como se representa na Figura 5 5 Um sinal de rel gio ainda pode ser modelado por uma sequ ncia de pulsos espa ados de T e localizados em instantes significativos ou seja nos in
158. c o coeficiente de ordem k do filtro Exemplo 2 5 Um filtro transversal caracterizado pelos seguintes coeficientes hd atu k a lt 1 onde u k representa a fun o escal o Pretende se terminar a fun o de transfer ncia desse filtro Solu o De acordo com 2 37 tem se k oo eo oo o 1 H f Date TD yu k De em ae ID k o0 O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 53 x k Figura 2 12 Estrutura de um filtro transversal usado como preditor Atendendo defini o de convolu o discreta a sa da desse filtro X k relaciona se com a sua entrada x k atrav s de D hxk D Dcx k i 2 38 i 00 i 0 A ordem de predi o tem a ver com o n mero de coeficientes do filtro Por exemplo um preditor de terceira ordem constitu do por um filtro transversal com tr s coeficientes O esquema de blocos de um modulador DPCM est representado na Figura 2 13 De acordo com essa figura o sinal diferen a x k k aplicado entrada do quantificador sendo a sua sa da codificada tal como no PCM bin rio x k 2 k DPCM x k amp k x t x k a quantificador esc Estimativa do sinal E preditor A Figura 2 13 Esquema de blocos de um modulador DPCM Um das dificuldades deste esquema prende se com a codifica o de sinais com varia es de amplitude muito r pidas Para garantir que nes
159. canal resulta da associa o de caminhos alternativos e liga es em s rie a probabilidade de bloqueio para qualquer estrutura de comuta o calculada atrav s da utiliza o repetida daquelas duas equa es Exemplifica se em seguida a aplica o deste m todo ao c lculo da probabilidade de bloqueio de uma matriz de comuta o com tr s andares cujo grafo de canal apresentado na Figura 6 15 Note se que existem k caminhos alternativos correspondendo cada um deles a uma das sub matrizes de comuta o do andar interm dio e cada um destes caminhos envolve duas liga es Assim designando por p a probabilidade de qualquer liga o entre andares estar ocupada a probabilidade de bloqueio de interliga o da estrutura pode ser calculada do seguinte modo B Probabilidade dos k caminhos estarem ocupados Probabilidade de um caminho qualquer estar ocupado 6 53 Probabilidade de que pelo menos uma liga o no caminho esteja ocupada 1 q 7 Figura 6 15 Grafo de canal de uma matriz com tr s andares onde g 1 p a probabilidade de uma liga o entre andares se encontrar livre Admita se que a probabilidade de ocupa o das linhas de entrada da matriz p conhecida Ent o a probabilidade de uma liga o entre andares estar ocupada dada por A 6 54 P P7 k onde n o n mero de entradas da sub matriz do andar de entrada ou sa das do andar de sa da usadas para estabelecer a conex o E
160. capacidade reservada protec o A Figura 5 36 b mostra um anel no estado comutado em resposta a um corte nas fibras entre Be C Quando a falha reparada o sistema passa ao estado de opera o normal a deriva o removida e todo o tr fego passa a ser encaminhado pela capacidade de servi o J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 176 5 3 10 4 Anel bidireccional com quatro fibras com protec o a n vel de sec o Num anel bidireccional com quatro fibras duas fibras s o usadas para escoar os canais de servi o enquanto as outras duas transportam os canais de protec o como se mostra na Figura 5 37 No caso de corte nas fibras entre os n s Be C o tr fego entre esses dois n s interrompido A falha indicada ao n vel do cabe alho de sec o de multiplexagem e o processo de restauro inicia se usando um processo APS do tipo descrito anteriormente Atrav s deste processo estabelecem se deriva es entre as fibras de servi o e as fibras de protec o nos n s adjacentes ao ponto onde ocorreu o corte o que permite restaurar o tr fego O anel com quatro fibras tem ainda possibilidade de restaurar o tr fego atrav s de um outro processo designado por comuta o de arco nos casos em que os cortes s afectam uma ou as duas fibras de servi o ou em caso de falhas dos emissores e receptores associados a essas fibras Qualquer que seja o tipo de falha esta
161. cido na rede de um nico operador ou aus ncia de sincronismo entre os rel gios quando o caminho estabelecido entre redes de diferentes operadores ou perdas de refer ncia de rel gio devido a falhas Para acomodar essas flutua es entre as fases as hierarquias s ncronas foram concebidas assumindo que o contentor virtual n o ocupa posi es r gidas mas que pode flutuar dentro da trama o que implica que a localiza o do in cio do contentor virtual seja transmitida dentro da pr pria trama Tendo como exemplo a AU 3 o in cio do contentor virtual VC 3 que definido pelo octeto J1 indicado pelo ponteiro da AU 3 O ponteiro da AU 3 constu do pelos octetos H1 H2 e H3 A posi o do octeto que se segue a H3 numerada por 0 As diferentes posi es s o numeradas linha a linha at posi o 782 O octeto que ocupa esta posi o precede o octeto H1 da trama seguinte j que como consequ ncia l gica da filosofia usada a transmiss o de um contentor virtual ocupa sempre duas tramas Na Figura 5 24 exemplifica se essa situa o tendo como refer ncia uma AU 3 que atribui 783 octetos 87 colunas x9 linhas para a transmiss o do VC 3 In cio do VC 3 Ponteiro da AU 3 indica o in cio do VC 3 9 linhas Trama 1 Trama 2 3 colunas 87 colunas Figura 5 24 Exemplo da flutua o de um VC 3 num AU 3 A informa o do valor do ponteiro transmitida nos octetos H1 e H2 enquanto o octeto H3
162. co convencional Os elementos de rede de um acesso ADSL est o representados na Figura 4 6 A transmiss o da informa o digital feita num banda de frequ ncias situada acima da banda tradicionalmente usada pelo servi o de telefonia Note se que para agregar desagregar os dois sinais no mesmo par se requer a utiliza o de filtros repartidores combinadores em ambas a extremidades do par As fun es de transmiss o e recep o da tecnologia ADSL s o realizadas por blocos modems designados de ATU C e ATU R O bloco ATU C respons vel pelas fun es de codifica o e modula o bem como descodifica o e desmodula o do sinal do lado da central local enquanto o ATU R se encarrega das mesmas fun es do lado do cliente No sentido de combinar no mesmo par os sinais associados transmiss o no sentido ascendente ou no sentido descendente a norma ADSL permite duas variantes A primeira variante designada por DDF ADSL usa duplexagem no dom nio da frequ ncia para separar as bandas correspondentes aos dois sentidos de transmiss o ver Figura 4 24 A comunica o ascendente tem lugar na banda de frequ ncias situada entre os 25 e os 138 kHz enquanto a comunica o descendente ocorre na banda de frequ ncias situada entre os 150 e os 1104 kHz Os d bitos bin rios de transmiss o alcan ados dependem certamente das t cnicas de modula o e das caracter sticas da linha tendo as normas 50 177 2 ja Video on demand segundo a
163. com resultados j vis veis como seja por exemplo a interliga o ptica de cerca de 3 milh es de casas no ano de 2005 levada a cabo s pelo ltimo operador Comtiutador Filtro Repartidor i local principal Filtro Operador hist rico Par sim trico Operador alternativo Instala es do Esta o do operador cliente hist rico Figura 4 7 Desagrega o completa do lacete local 4 2 Equipamento terminal para lacete de assinante anal gico 4 2 1 Equipamento terminal de assinante O equipamento terminal de assinante anal gico inclui nomeadamente os telefones residenciais as cabines p blicas os terminais de telec pia etc Os modems usados para a transmiss o de dados na banda de voz s o tamb m fontes de informa o anal gica na medida em que estes dispositivos s o usados para adaptar a informa o digital s caracter sticas de transmiss o dos canais anal gicos usados para a transmiss o de voz 4 E Bouk 4 Federal Communication Commission 45 Fiber to the home J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 100 O equipamento terminal convencional do assinante constitu do pelo telefone Cada telefone alimentado por bateria central situada na central de comuta o local que fornece uma tens o cont nua de 48 V valor t pico Quando o telefone est no descanso este n o percorrido por nenhuma corrente si
164. comenda o G 333 do ITU T 10 800 canais telef nicos com uma frequ ncia m xima de 60 MHz Nos dias de hoje o cabo coaxial praticamente deixou de ser usado nas redes telef nicas tendo o seu lugar sido ocupado pelas fibras pticas Ocupa contudo um lugar importante nas redes locais de computadores LAN e nas redes h bridas fibra coaxial das redes de distribui o de televis o por cabo 3 1 3 Fibras pticas Desde o fim dos anos setenta que as fibras pticas se tornaram um dos meios de transmiss o mais importantes para os sistemas de telecomunica es de m dia e longa dist ncia tendo vindo tamb m a ganhar alguma relev ncia na curta dist ncia Em Portugal uma grande percentagem do tr fego das redes de transporte transportado usando meios pticos Apresenta se em seguida algumas das raz es que explicam o porqu do enorme sucesso das fibras pticas e Baixa atenua o as perdas de transmiss o introduzidas pelas fibras pticas s o muito reduzidas quando comparadas quer com os pares sim tricos quer com os cabos coaxiais ver Figura 3 8 e Largura de banda elevada a fibra ptica tem capacidade para transmitir sinais de frequ ncias muito mais elevadas do que o cabo coaxial A largura de banda de transmiss o dispon vel tamb m depende do tipo de fibra sendo a fibra monomodal a que apresenta maior capacidade cerca de 25 000 GHz s na terceira janela de transmiss o e Dimens es e peso reduzidos a fi
165. compress o logar tmica como j se referiu a qual implementada nos sistemas pr ticos usando ou a lei u Jap o USA ou a lei A Europa Considerando novamente amplitudes normalizadas a lei u definida por In 1 lx y sgn x 2 26 In l u onde x a amplitude do sinal de entrada 1 lt x lt 1 sgn x o sinal de x e u uma par metro usado para definir o grau de compress o considerando se usualmente u 255 Por sua vez a lei A descrita por mA oshisi sgn x lt x lt mA A DE y i 1 In Axl La lt 1 sen no A AS com 4 87 6 Na curva correspondente lei A podemos distinguir duas regi es e Regi o de baixas amplitudes x lt 1 4 com varia o linear e Regi o com amplitudes entre 1 4 e 1 com varia o logar tmica O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 47 Figura 2 7 Caracter stica de compress o segundo a lei A O declive do segmento linear na origem definido por de A 1 hn4 2 28 o qual foi escolhido igual a 16 o que conduz ao valor de 4 acima referido 87 6 Usando as equa es 2 21 e 2 27 pode se obter a rela o sinal ru do de quantifica o para a lei A ver Figura 2 8 a qual se se considerar a parte linear fica s n 3 C lt x t gt 2 29 Verifica se que relativamente quantifica o uniforme com o mesmo n mero de L n veis a rela o sina
166. comunica es Refira se por exemplo a International Standards Organization ISO Este organismo tem ndole mundial e actividade de normaliza o em diferentes reas incluindo as tecnologias de informa o Recorde se que o modelo OSI Open Systems Interconnect o conhecido protocolo de sete camadas que regula as J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 5 comunica es entre computadores foi definido por esta organiza o O ANSI American National Standards Institute que o corpo americano da ISO tamb m tem produzido in meras contribui es de relevo Foi esta ag ncia a respons vel pela norma ASCII American Standard Code for Information Interchange usada por muitos computadores para armazenar informa o Outro organismo digno de realce o ETSI European Telecommunication Standards Institute o qual foi criado em 1988 para desenvolver as normas necess rias cria o de uma rede de telecomunica es pan europeia Esta institui o tem tido um papel importante no desenvolvimento das normas para as redes m veis e em particular da norma GSM Global Systems for Mobile Communications O IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers uma associa o profissional do tipo da Ordem dos Engenheiros que tamb m tem contribu do com in meras normas para o progresso das telecomunica es Por exemplo as normas que delinearem a Ethernet IEEE 802 3 e as normas
167. conectividade 1 5 1 6 1 7 1 8 proporcionada pelo transporte conduza a uma topologia l gica em estrela dupla Represente num esquema o diagrama de conectividade conjunto de caminhos da rede de transporte que garantem essa topologia l gica Qual a vantagem que v na utiliza o de uma topologia l gica em estrela dupla em detrimento da estrela simples Admita que a rede de transporte de uma rede h brida fibra coaxial tem uma topologia f sica em anel com quatro n s Tendo presente esse dado fa a uma representa o esquem tica de toda a rede h brida camada de servi o transporte Na sua perspectiva quais foram as principais modifica es que foi necess rio fazer nas redes h bridas para que estas pudessem evoluir de redes com capacidades meramente distributivas televis o para redes capazes de proporcionaram servi os interactivos como o caso do acesso Internet Considere os seguintes valores de pot ncia de um sinal 50 uW 1 mW e 100 mW Exprima essas pot ncias em dBm e dBW Calcule em dBV e dByV as tens es que essas pot ncias produzem numa resist ncia de 600 Q e 50 O Com base na figura representada abaixo determine a A pot ncia do sinal medida no ponto B admitindo que no ponto de n vel zero de transmiss o se injecta uma pot ncia de 1 mW b O valor do ganho perdas que o sinal sofre quando se propaga de A a c O valor da pot ncia de ru do medida no ponto de n vel zero e em C admitindo
168. corrente na linha de assinante O in cio da circula o da corrente detectado pelo ILA da central local rel da linha a qual identifica a linha que a originou A campainha est sempre ligada linha telef nica A capacidade em s rie com a campainha ver Figura 4 10 evita que esta seja percorrida pela corrente cont nua A frequ ncia da corrente de toque da campainha correspondente ao sinal de chamada de cerca de 25 Hz e a sua tens o rms de 75 V Essa corrente est ligada 2 e deligada 4s Quando o assinante chamado responde a sua central local detecta a circula o da corrente cont nua e desliga a corrente de toque da campainha 6 3 4 Tipos de sinaliza o de endere amento Para efectuar uma liga o telef nica necess rio enviar para a central de comuta o local o endere o n mero do destinat rio Esta informa o pode ser enviada por meio de pulsos dec dicos correspondentes interrup o da corrente cont nua ou por meio de sinalizac o multifrequ ncia A sinaliza o dec dica usada nos telefones de disco e a sinaliza o multifrequ ncia de dois tons nos telefones de teclado Sinaliza o dec dica O disco do telefone possui dez furos correspondentes aos 10 algarismos que s o usados para a transmiss o da informa o Inicialmente o disco girado no sentido dos ponteiros do rel gio Durante o retorno sua posi o de repouso as molas de pulso v o interrompendo a liga o tantas vezes
169. cromin ncia A linhas C imagens s 1 B pixels Figura 2 3 Sequ ncia de imagens correspondentes a um sinal de televis o O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 37 Para dar a sensa o de movimento cont nuo necess rio transmitir mais do que 16 18 imagens s Em televis o transmitem se 25 ou 30 imagens s Nos sistemas de televis o convencionais cada imagem para ser transmitida varrida na c mara de v deo linha por linha por um feixe de electr es e a sua lumin ncia brilho representada por uma tens o designada por sinal de v deo A imagem reconstru da no tubo de raios cat dicos do receptor por um feixe de electr es que varre o ecr em sincronismo com o feixe da c mara Este sincronismo garantido transmitido juntamente com o sinal de televis o um sinal adequado para essas fun es Deve haver um n mero suficiente de linhas de modo a proporcionar uma quantidade de detalhe suficiente e a dar uma sensa o de continuidade Diz se que uma imagem tem baixa defini o se tiver menos de 300 400 linhas m dia defini o entre 500 a 600 linhas e alta defini o mais de 1000 linhas No sistema europeu PAL Phase Alternation Line o n mero de linhas transmitido 625 das quais s 575 s o vis veis sendo as restantes usadas para retornar ao in cio da imagem De acordo com a Figura 2 3 o n mero de elementos de imagem transmitidos p
170. ctualizados periodicamente s o codificados e transmitidos Com base neles no terminal receptor um sintetizador reproduz o sinal de voz original A estrutura de um sintetizador apresentada na Figura 2 14 Os sinais vozeados s o reproduzidos ligando um gerador de pulsos com o pseudo per odo referido enquanto os n o vozeados requerem a utiliza o de um gerador de ru do branco No caso espec fico do vocoder DOD LPC 10 o filtro transversal constitu do por 10 coeficientes a codifica o feita usando uma trama constitu da por 180 amostras e com dura o de 22 5 ms O n mero de bits requeridos por trama igual a 54 que s o repartidos do seguinte modo 42 bit para a informa o dos coeficientes do filtro 7 bit para o pseudo per odo e para a informa o de voz 5 bit para o ganho do amplificador Nestas condi es f cil verificar que o d bito bin rio dever ser igual a 2 4 kbit s tendo se assim conseguido compress o do d bito de cerca de 27 vezes relativamente aos valores obtidos com o PCM convencional 33 O per odo de amostragem de 125 us inverso da frequ ncia de amostragem o que conduz a 125 usx180 22 5 ms O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 56 Gerador de ru do branco Sinal de voz sintetizada impulsos transversal Par metros codificados pseudo per odo tipo de som ganho coeficientes do filtro Figura 2 14 Sintetizad
171. das de enquadramento tal como se referiu anteriormente Vai se em seguida calcular o tempo necess rio para declarar a perda de enquadramento Quando o enquadramento perdido devido exist ncia de K padr es errados o sistema receptor pode n o noticiar esta perda pois os dados transmitidos s o aleat rios e h uma probabilidade 2 que uma sequ ncia de N d gitos bin rios imite o PET A probabilidade de detectar a perda de enquadramento ser assim dada por P 1 2 1 K2 5 10 Interessa que a probabilidade P esteja muito pr xima de 1 o que implica necessariamente que K2 1 z Se a condi o anterior verificada ou seja se a probabilidade de encontrar uma sequ ncia bin ria que imita o padr o de enquadramento desprez vel o tempo necess rio J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 151 para declarar a perda de enquadramento T aproximadamente igual ao tempo necess rio para transmitir K tramas E K _K 5 11 F0 2 5 F d Outro par metro importante o tempo m dio de aquisi o de enquadramento de trama T Ou seja o tempo necess rio para procurar ao longo da sequ ncia de dados N bits de cada vez at que o PET encontrado e depois confirmado Para diminuir a probabilidade de falso enquadramento resultante do poss vel aparecimento de uma sequ ncia de dados igual de enquadramento apenas se considera que o
172. de caminho sec o de multiplexagem e regenera o para uma rede SDH em cadeia sS Regenera o S Regenera o is Regenera o Sec o de Multiplexagem S de Multiplexagem Caminho Figura 5 18 Defini o das camadas de uma rede SDH em cadeia Cada camada ter de processar o seu pr prio cabe alho Assim no processo de forma o da trama come a se por adicionar aos dados recebidos da camada de rede de servi o o cabe alho de caminho ou POH Path OverHead em seguida o cabe alho de sec o de multiplexagem ou MSOH Multiplexer Section OverHead e finalmente o cabe alho da sec o de regenera o ou RSOH Regenerator Section Overhead ver Figura 5 19 Num regenerador s processado o RSOH ou seja na entrada esse cabe alho retirado e inserido na sa da Talvez seja til fazer um breve coment rio sobre o que se entende por O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 159 retirar o cabe alho RSOH Como se ir ver posteriormente nesse cabe alho v o um conjunto de canais a 64 kb s onde cada canal corresponde a um conjunto de 8 bits octeto transmitidos com uma periodicidade de 125 us que permitem rede comunicar com o regenerador Deste modo retirar o cabe alho RSOH significa que o regenerador passa a aceder directamente a esses canais usando para seu proveito a informa o que neles transportada Servi os Camadas Caminho Sec
173. de comuta o de circuitos consiste em estabelecer circuitos liga es bidireccionais extremo a extremo envolvendo a afecta o de v rios recursos da rede vias de transmiss o sistemas de multiplexagem centrais de comuta o etc durante todo o per odo de dura o de uma chamada Assim do ponto de vista da rede n o o fluxo de informa o nos circuitos individuais que importante mas sim a afecta o dos referidos recursos Ora como o n mero de chamadas telef nicas oferecidas a uma rede bem como a dura o dessas chamadas variam aleatoriamente a an lise e dimensionamento de uma rede telef nica ter necessariamente de envolver o recurso a modelos estat sticos apropriados A engenharia de teletr fego dedicada exactamente ao estudo desses modelos Uma das aplica es mais relevantes da engenharia de teletr fego consiste em dimensionar o n mero de troncas circuitos necess rias numa determinada liga o entre centrais telef nicas Por raz es econ micas n o conceb vel projectar uma rede telef nica com equipamento suficiente para dar resposta imediata a todos os pedidos de servi o chamadas sendo aceit vel um certo bloqueio pedidos de servi o recusados ou atraso nas redes de dados Por conseguinte aspectos como modela o e previs o de tr fego telef nico ser o de especial import ncia no dimensionamento referido 6 1 2 Caracter sticas do tr fego telef nico Se o n mero de chamadas em progre
174. de m vel pretende realizar uma chamada transmite o n mero do destinat rio para a esta o base usando o canal de controlo A esta o base envia ent o essa informa o para o MSC juntamente com seu n mero de identifica o Imediatamente o MSC atribui um radiocanal de voz bidireccional para o estabelecimento da liga o entre o telefone m vel e a esta o base Depois de receber esta informa o o microprocessador do telefone m vel ajusta o sintetizador de frequ ncia para emitir e receber nas frequ ncias atribu das Logo que o MSC detecta a presen a da portadora da unidade m vel no canal desejado a chamada ou processada pelo pr prio MSC ou enviada para a central local para a ser processada Uma fun o importante da MSC consiste em localizar o destinat rio no caso em que este um m vel A fun o de localiza o est associada ao paging Depois de localizado o sinal de chamada pode em seguida ser ouvido no telefone m vel do destinat rio Quando a esta o base de uma determinada c lula detecta que a pot ncia do sinal emitido por uma determinada unidade m vel desce abaixo de um determinado n vel sugere MSC para atribuir o comando dessa unidade a outra esta o base A MSC para localizar o m vel pede s celulas vizinhas informa o sobre a pot ncia do sinal por ele emitido sendo atribu do o comando do m vel esta o base que reportar um n vel de OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomun
175. de melhorar as propriedades de diafonia os quatro fios correspondentes a dois pares s o entrela ados formando uma quadra designada por quadra estrela Um outro tipo designada por quadra DM do nome dos seus inventores Dieselhorst Martin ou quadra de pares combinados obtida entrela ando dois pares previamente entrela ados Um cabo de pares sim tricos constitu do por v rias quadras dispostas de modo conveniente 3 1 1 1 Par metros caracter sticos de uma linha A an lise das caracter sticas de transmiss o dos pares sim tricos pode se fazer recorrendo teoria das linhas de transmiss o De acordo com esta teoria um tro o elementar de linha pode se modelar pelo esquema equivalente representado na Figura 3 1 Os elementos desse esquema designam se por par metros prim rios da linha e s o os seguintes e R O km resist ncia por unidade de comprimento dos condutores da linha incluindo o efeito pelicular e L H km indut ncia por unidade de comprimento devida ao campo magn tico entre os condutores e G S km condut ncia transversal por unidade de comprimento devida quer aos defeitos de isolamento quer s perdas diel ctricas e C F km capacidade por unidade de comprimento ligada permitividade do diel ctrico situado entre os condutores J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 63 Gdx Cdx o dx Figura 3 1 Modelo de um tro o elementar d
176. de ordem inferior constitu do por quatro octetos V5 J2 N2 e K4 Devido pequena dimens o do contentor C 12 n o eficiente concentrar todos os quatros octetos num nico contentor virtual Uma solu o mais eficaz consiste em distribu los por quatro contentores virtuais formando uma superstrutura em multitrama com a dura o de 500 us como se representa na Figura 5 31 140 octetos em 500 us ee C 12 C 12 C 12 C 12 1 35 70 105 140 octetos Figura 5 31 Estrutura de uma multitrama VC 12 O octeto V5 sinaliza o in cio da multitrama VC 12 A Figura 5 32 ilustra a composi o do octeto V5 Os primeiros 2 bits t m uma a fun o de monitoriza o de erros no pr prio VC 12 atrav s de um c digo BIP 2 O BIP 2 calculado sobre todos os bits do conjunto de VCs que constituem a multitrama incluindo os bits do cabe alho de caminho e o resultado do c lculo transmitido na multitrama seguinte O bit seguinte bit 3 usado como indicador de erro distante REI remote error indication Quando o c digo BIP 2 detecta um erro este bit colocado a 1 e enviado para o ponto de forma o do VC 12 atrav s de uma trama de retorno O bit 4 usado como um indicador remoto de falhas RFI remote failure indication no caminho Uma falha definida como um defeito que se estende para al m do tempo m ximo permitido pelos mecanismos de protec o cerca de 50 ms No caso da detec o de uma falha este bit colocado
177. de transfer ncia dos meios de transmiss o de grande import ncia para um engenheiro de telecomunica es Uma boa aproxima o para a fun o de transfer ncia de uma fibra ptica monomodal a seguinte H S H 0 expl 27 1262 3 22 A partir da equa o anterior pode se determinar a largura de banda ptica da fibra definida a 3 dB obtendo se 0 187 3 23 Exemplo 3 1 Pretende se deduzir uma express o que permita calcular o d bito bin rio m ximo suportado por uma fibra ptica monomodal Solu o Como se ir ver na sec o 3 44 a largura de banda m nima de um canal que permite suportar um d bito bin rio D dada por B 2 D 2 Por sua vez a largura de banda el ctrica B relaciona se com a ptica Bo atrav s de B BN2 Atendendo s rela es anteriores e equa o 3 23 deduz se que D lt 0 264 0 33 Distributed Feedback OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 15 3 2 Amplifica o versus regenera o 3 2 1 Transmiss o conforme e distor o 2 Um meio de transmiss o conforme aquele que garante uma transmiss o sem deforma o do sinal Um meio de transmiss o diz se conforme ou n o distorcivo quando o sinal recebido v t difere do sinal emitido v t unicamente por e um factor a constante e um atraso Tt constante Nessas circunst ncias os dois sinais referidos relacionam se do seguinte modo v
178. de tronca ou a partir de repartidores passivos Para al m desse amplificadores tem se ainda os amplificadores de linha que s o usados para compensar a atenua o do cabo coaxial e dos repartidores passivos Ser de notar que ambos os tipos de amplificadores ter o de ser bidireccionais para assegurar servi os interactivos nessas redes para mais detalhes consultar refer ncia Jo99 1 5 5 Redes celulares O conceito b sico subjacente s comunica es celulares consiste em dividir as regi es densamente povoadas em v rias regi es de pequena dimens o designadas por c lulas Cada c lula tem uma esta o base que proporciona uma cobertura via r dio a toda a c lula Como se mostra na Figura 1 20 cada esta o base est ligada a uma central de comuta o de m veis designada por MSC Mobile Switching Centre Os componentes b sicos da rede s o assim os telefones m veis as esta es de base e os MSC Cada MSC controla todas as chamadas m veis entre as c lulas de uma determinada rea e a central local A esta o de base est equipada para transmitir receber e encaminhar as chamadas para ou de qualquer unidade m vel dentro da c lula para o MSC A c lula compreende uma rea reduzida geralmente poucos quil metros quadrados o que permite reduzir a pot ncia emitida pela esta o de base at um n vel em que a interfer ncia nas c lulas vizinhas negligenci vel Tal permite que a mesma radiofrequ ncia seja usad
179. dere as seguintes palavras de c digo da lei A 1 110 0010 e O 010 1000 Determine a palavra de c digo correspondente soma dessas duas palavras Considere um quantificador de lei A a Calcule os limites superior e inferior independentes da estat stica do sinal da rela o sinal ru do de quantifica o b Calcule a vantagem de compress o Considere uma lei de quantifica o PCM segmentada com u 255 15 segmentos Determinar a palavra de c digo que representa um sinal de 5 V se o codificador for projectado para uma gama de entrada de 10 V Qual o valor da tens o depois da descodifica o 2 10 Considere um sistema DPCM com um filtro extrapolador de 2 ordem Determine o valor dos coeficientes do filtro o ganho de extrapola o e o n mero de bits O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 61 economizados relativamente ao PCM bin rio para os seguintes sinais a Voz com p1 0 85 e p 0 64 b V deo com 0 0 95 e 0 9 2 7 Refer ncias Be91 J Bellamy Digital Telephony John Wiley amp Sons 1991 Ca86 A B Carlson Communication Systems McGraw Hill 1986 He05 O Hersent J P Petit D Gurle Beyond VOIP Protocols John Wiley amp Sons Ltd 2005 Me01 P Mehta S Udani Voice over IP IEEE Potencials p g 36 40 Out Nov 2001 S105 D R Smith Digital Transmission Systems 3 edi o Kluwer Academic Publishers 200
180. digitaliza o na d cada de oitenta Outro marco importante na hist ria das telecomunica es foi a demonstra o por Marconi em 1894 da telegrafia telefonia sem fios At 1910 as ondas r dio foram usadas essencialmente para transmitir sinais telegr ficos Por m com a inven o em 1907 por De Forest da v lvula termo i nica tornou se poss vel a gera o e modula o de portadoras el ctricas e a radiotelefonia come ou a dar os primeiros passos Progressos tecnol gicos nesta rea permitiram estabelecer em 1914 um servi o transatl ntico de telegrafia sem fios e realizar em 1926 a primeira liga o telef nica 1 canal de voz entre os Estados Unidos e a Inglaterra Inaugurava se assim a competi o entre os servi os de telecomunica es sem fios e os servi os baseados numa transmiss o guiada que tem sido uma constante at aos dias de hoje Muitas outras inova es vieram contribuir para que as telecomunica es se tornassem neste in cio de s culo uma das mais poderosas ind strias No entanto existe uma outra que n o pode deixar de ser referida a inven o do PCM Pulse Code Modulation Esta foi feita por Alec Reeves em Fran a em 1936 Como por m a transmiss o de um sinal de voz digitalizado requeria uma largura de banda m nima de 32 kHz muito superior aos 3 kHz requeridos pelo correspondente sinal anal gico a implementa o dos primeiros sistemas experimentais teve de esperar at que nos anos sessenta
181. dispon veis isto 0 lt n lt N Nesta situa o a equa o 6 20 reescreve se na forma 6 22 gt P 1 a n 0 o que atendendo a 6 19 permite concluir que EA 6 23 PO 5 n 0 n Inserindo esta equa o em 6 19 deduz se que A In 6 24 P m 5 0 lt n lt N J A Ik k 0 Esta equa o traduz a primeira distribui o de Erlang e representa a probabilidade de no conjunto das N troncas consideradas existirem n ocupadas n chamadas em progresso A utiliza o da f rmula de Erlang vai permitir obter o grau de servi o Para isso admita se que o tr fego 4 oferecido sequencialmente s diferentes troncas Assim o tr fego 4 em primeiro lugar todo oferecido tronca 1 Nestas condi es a probabilidade de ocupa o deste circuito dada por PA A 6 25 1 4 J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 190 Durante a ocupa o da tronca 1 o tr fego ser desviado para a tronca 2 que v oferecido o tr fego perdido pela tronca 1 ou seja A 6 26 1 4 0 A2 Ap APCD Do tr fego A portanto transportado pela tronca 1 Ay 4 Ay 41 P0 6 27 A probabilidade de ocupa o da tronca 2 tendo presente que a tronca 1 est ocupada ser A 12 6 28 Bina a 1 4 4 2 Deste modo o tr fego oferecido tronca 3 ser o tr fego perdido pela tronca 2 ou 4 12 6 29 As Asa Abs n f3 l p2 2
182. do N gt gt 1 esse n mero aproximadamente proporcional a N o que faz com que essa topologia se torne impratic vel quando o valor Fiber Distributed Data Interface OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 9 de N ultrapassa algumas dezenas de n s Essa inexeguibilidade evidente se nos situarmos por exemplo na componente de acesso de uma rede telef nica onde um n mero t pico de 10 utilizadores exigia a utiliza o de 50 milh es de linhas telef nicas Apesar destas limita es a malha muito usada para interligar os n s principais das redes de telecomunica es j que permite garantir um grau de disponibilidade muito elevado A topologia em estrela a solu o normalmente usada sempre que necess rio interligar um elevado n mero de n s Nesta topologia h uma diferencia o entre as funcionalidades do n central e as dos restantes n s j que este n que controla as comunica es entre todos os outros A exist ncia de um n com responsabilidade acrescida indica que nesta topologia o controlo do processo de informa o centralizado A solu o em estrela tem sido muito usada nas redes telef nicas particularmente na rede de acesso onde todo o fluxo de informa o com o utilizador controlado pelo comutador local permitindo concentrar o equipamento sofisticado e caro na rede e garantir que o equipamento terminal usado pelo utilizador r
183. do de sinaliza o em canal comum ou CCS common channel signalling Num sistema deste tipo proporcionado um caminho comum para um determinado n mero de circuitos de sinaliza o o que tem subjacente a separa o dos caminhos de voz e sinaliza o Esta J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 222 separa o ocorre quer no interior quer no exterior da central como se exemplifica na Figura 6 30 Essa figura mostra que no ambiente CCS os circutos de voz s o encaminhados pela matriz de comuta o como anteriormente Contudo a sinaliza o a tracejado encaminhada por um caminho diferente tanto no interior como no exterior da central Esta solu o particularmente vantajosa quando adoptada em paralelo com comuta o e transmiss o digital como o caso das redes digitais integradas O aproveitamento completo dos benef cios dos sistemas CCS s ter contudo lugar nas redes digitais com integra o de servi os RDIS Central A Central B X Matriz de Matriz de Comuta o Comuta o Sistema de c 0 meceseeooo1 Sistema de Controlo popo controlo Figura 6 30 Sinaliza o em canal comum 6 3 2 Fun es da sinaliza o Numa rede telef nica moderna as fun es gerais da sinaliza o s o as seguintes Alerta Tem a ver com os pedidos de servi o e com o progresso da liga o O pedido inicial de um assinan
184. dor de pot ncia A presen a deste dispositivo vai fazer com que a PON seja um meio de transmiss o partilhado entre m ltiplas ONUs topologia f sica em rvore e por isso os sinais enviados por estas est o sujeitos a colis o tal como acontece com as redes HFC estudadas no Cap tulo 1 Para evitar essas colis es as PONSs requerem a utiliza o de algoritmos apropriados para regular o processo de comunica o o que faz com que os protocolos usados nas redes PON sejam muito mais complexos do que aqueles que s o usados nas redes baseadas na liga o ponto a ponto Ser de destacar que em ambas as arquitecturas a bidireccionalidade da comunica o garantida usando duplexagem por divis o do comprimento de onda cuja defini o foi apresentada na sec o anterior A rede em anel como o pr prio nome indica interliga as diferentes ONUs OLT usando uma topologia f sica em anel Contrariamente s solu es anteriores neste caso um caminho entre a OLT e uma ONU pode requerer diferentes convers es ptico el ctricas Normalmente esta arquitectura implementada recorrendo tecnologia SDH que ir ser estudada no cap tulo 5 4 6 2 PON A estrutura de uma PON est representada na Figura 4 31 O sinal ptico transmitido pela OLT repartido pelas diferentes ONUs usando um repartidor ptico passivo Embora a bidireccionalidade possa ser garantida usando duas fibras uma para cada sentido a maioria das implementa es usa uma
185. e comuta o o que acontece sempre que haja uma termina o ou o estabelecimento de uma nova chamada J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 213 Saliente se que a dimens o m xima de um sistema de comuta o temporal limitada pelo tempo de acesso mem ria Seja w o n mero de canais n mero de time slots da via TDM de entrada D o d bito bin rio por canal e b o n mero de bits em cada time slot A dura o m xima de cada time slot b D w Atendendo ao facto que durante um time slot tem lugar uma opera o de leitura e uma opera o de escrita o tempo de acesso mem ria dado por des a gt wD 6 56 2 048 Mbit s Endere os 5 bits Selector Endere o de Endere o de escrita leitura Contador 5 bits Mem ria de n Do sistema de Endere o de controlo da central S leitura 5 bits Endere o de escrita 5 bits Figura 6 21 Estrutura b sica de um TSI de 32 canais Exemplo 6 6 Para uma via TDM de entrada de um TSI com 32 canais 64 kb s por canal de 8 bits o tempo de acesso dever ser ta lt 8 2x32x64x10 1 95 us Para uma via com 128 canais tem de ser t lt 488 ns Por sua vez uma via TDM com 16 384 canais requer uma mem ria com um tempo de acesso igual ou inferior a 3 8 ns o que impratic vel Depois de se analisarem os princ pios b sicos de opera o de um TSI v
186. e de 1 8 kbit s e 3 6 kbit s Ou seja 1 bit de justifica o tem capacidade para acomodar flutua es dentro desses limites Por sua vez um rel gio com uma toler ncia estabilidade de 50 ppm ir originar flutua es no d bito bin rio de x 1 544Mbit s 77 2 bit s as quais est o perfeitamente integradas nos limites permitidos por 1 bit de justifica o 5 2 3 Indica o de justifica o Como j se viu cada time slot destinado a justifica o tem associado um conjunto de bits indicadores de justifica o bits C que permitem ao desmultipexador interpretar adequadamente a informa o contida nesse time slot Se um bit de informa o considerado erradamente bit de justifica o ou vice versa todos os bits da trama prim ria do tribut rio em quest o estar o errados j que a detec o incorrecta conduz perda de bits de informa o ou ent o introdu o de bits estranhos mensagem Para proteger o sistema contra poss veis erros de transmiss o usa se normalmente um padr o de tr s bits para indicar a presen a ou aus ncia de justifica o sendo usada na recep o uma descodifica o baseada na decis o por maioria Isto significa que a maioria dos C bits neste caso dois em tr s determina se o padr o transmitido foi 000 ou 111 J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 147 F4 Admitindo que p a probabilidade m dia
187. e linha de transmiss o Tabela 3 1 Par metros prim rios caracter sticos de um cabo do tipo 24 AWG 70 F fkHz R Q km L mH km G uS km C uF km 1 172 0 613 0 071 0 052 5 172 0 611 0 290 0 052 10 173 0 610 0 530 0 052 50 178 0 595 2 145 0 052 100 192 0 581 3 927 0 052 500 337 0 533 15 928 0 052 Todos esses par metros variam em fun o da frequ ncia e das caracter sticas dos cabos como seja o di metro dos condutores o tipo de diel ctrico usado etc Na tabela 3 1 apresenta se a varia o desses par metros em fun o da frequ ncia para um cabo com isolamento de polietileno de calibre 0 5 mm designado segundo a terminologia da American Wire Gauge por 24 AWG Como se pode ver a capacidade independente da frequ ncia na banda de frequ ncias consideradas a indut ncia tem um decrescimento lento com a frequ ncia enquanto a resist ncia e a condut ncia crescem ambas com a frequ ncia A resist ncia para as altas frequ ncias proporcional raiz quadrada da frequ ncia devido ao efeito pelicular tend ncia para a corrente se concentrar na superf cie do condutor quando a frequ ncia aumenta Os par metros secund rios de uma linha definidos usualmente s o a imped ncia caracter stica Zo e a constante de propaga o y Esses par metros s o calculados directamente em termos dos prim rios do seguinte modo R joL 3 1 G jol v o a o jB m R jol G joc 3 2 onde wo 27f f a frequ ncia a
188. e pontos de cruzamento Hoje em dia nos comutadores digitais existem outros par metros que contribuem para o custo da matriz como sejam o n mero de portas l gicas por chip o n mero de chips por board o n mero de pontos de cruzamento por board etc Contudo como complexo caracterizar o custo de uma matriz entrando com todos esses factores vai se considerar neste estudo que o custo da matriz complexidade determinada fundamentalmente pelo n mero de pontos de cruzamento Considerando uma matriz de barras cruzadas quadrada N M a sua complexidade dada por CO N 6 37 ou seja aumenta com o quadrado da dimens o da matriz Contudo a efici ncia indicada pela percentagem de pontos de cruzamento que podem estar simultaneamente activos isto N N 1 N decresce inversamente com N Por exemplo um comutador com 100 entradas e 100 sa das requer 10000 pontos de cruzamentos dos quais s 1 podem estar simultaneamente activos Outra desvantagem da estrutura referida a sua baixa fiabilidade resultante do facto de qualquer avaria num ponto de cruzamento fazer com que haja uma liga o que n o se pode efectuar pois desej vel encontrar uma arquitectura alternativa que garanta ainda conectividade total mas que 1 permita caminhos alternativos de modo que a fiabilidade do sistema aumente 2 partilhe pontos de cruzamento entre as diversas liga es poss veis de modo a aumentar a efici ncia Estes objectivos s
189. e um ponto de falha nico porque se um n ou uma liga o falham ou s o sabotados existem sempre liga es e n s alternativos Al m disso o controlo deste tipo de rede distribu do por v rios n s n o havendo uma estrutura hier rquica como nas redes telef nicas Foram estas vantagens que levaram implementa o em 1967 nos Estados Unidos de uma rede de dados baseada neste princ pios designada por ARPANET Advanced Research Projects Agency NETwork a qual evoluiu para uma rede escala mundial ou seja a Internet O protocolo IP Internet Protocol baseado nessa filosofia de interliga o fazendo com que as redes IP n o estejam em condi es de garantir um servi o com uma qualidade pr definida em termos de atraso erros ou d bito Esses servi os designam se por isso servi os ao melhor esfor o best effort indicando que a rede tentar fazer o melhor que pode As redes de dados p blicas como foram concebidas no in cio usavam contudo um conceito um pouco diferente daquele que foi exposto Nestas redes antes de se iniciar a transmiss o da mensagem tinha se uma fase inicial para estabelecer uma liga o l gica com o destinat rio Assim o primeiro pacote que enviado respons vel por estabelecer uma liga o l gica atrav s da rede designada por circuito virtual e todos os pacotes correspondentes mensagem seguem por essa liga o Este processo tem algumas semelhan as com aquilo que acontece com
190. e usa uma segunda hierarquia europeia e que o canal de transmiss o conduz a uma probabilidade de erro de 10 Para cada um dos tribut rios E1 determine o tempo m dio entre erros resultantes de erros no PIJ Solu o Usando a formula o anterior e tendo presente que o padr o de indica o de Justifica o constitu do por tr s bits conclui se que P PIJ 3x107 ou seja no canal El directamente afectado em m dia 3 tramas em cada 10 est o erradas Se se atender que a dura o de uma trama E2 de 100 4 us ent o o tempo m dio entre erros de aproximadamente 93 h OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 148 5 2 4 Perda e aquisi o de enquadramento Como j se referiu o padr o de enquadramento de trama PET permite ao desmultiplexador identificar com precis o o in cio e o fim de uma trama e deste modo definir com rigor as palavras de 8 bits correspondentes a cada canal A fun o de enquadramento de trama tamb m referida como sincroniza o de trama O padr o de enquadramento constitu do por uma sequ ncia bin ria que apresenta uma fraca probabilidade de ocorrer durante a trama A configura o do padr o e o seu comprimento variam em fun o da hierarquia e da norma de refer ncia ver Tabela 5 7 O comprimento da sequ ncia correspondente ao PET deve resultar de um compromisso entre os seguintes factores e Um padr
191. eceptor ptico Multiplexador Desmultiplexador Figura 5 2 Processo de multiplexagem por divis o no comprimento de onda Antes da opera o de multiplexagem necess rio converter os N sinais digitais a serem agregados para o dom nio ptico Para isso esses sinais modulam directamente ou externamente N lasers de semicondutor onde cada laser emite no seu pr prio comprimento de onda Os sinais pticos resultantes s o em seguida multiplexados no dom nio ptico gerando um sinal WDM que injectado numa fibra ptica monomodal Na outra extremidade da fibra os diferentes comprimentos de onda s o separados desmultiplexados e os correspondentes sinais detectados atrav s de receptores pticos Estes receptores s o respons veis por regenerar os sinais e recuper los para o dom nio el ctrico A tecnologia actual permite modular os lasers com d bitos bin rios que podem ir at aos 10 Gbit s e permite multiplexar at 160 portadoras pticas numa nica fibra ptica O espa amento entre os diferentes comprimentos de onda depende da tecnologia de multiplexagem usada podendo se atingir espa amentos da ordem dos 25 GHz N o prop sito deste curso estudar as tecnologias usadas para implementar o WDM mas n o se pode deixar de referir que o sistema de multiplexagem desmultiplexagem de comprimento de onda mais simples constitu do pelo prisma ptico usado na decomposi o da luz branca 5 1 3 Multiplexagem por divis
192. ecommunications Engineer s Reference Book Focal Press p g 40 1 40 13 1998 Ga03 M Gagnaire Broadband Local Loops for High Speed Internet Access Artech House Inc 2003 J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 131 GR05 P E Green Jr Fiber To The Home The New Empowerment John Wiley amp Sons 2006 Gr04 F M Groom K M Groom The Basics of Voice over Internet Protocol International Engineering Consortium 2004 Ma96 K Maxwell Asymmetric Digital Subscriber Line Interim Technology for the Next Forty Years IEEE Com Magazine p g 100 106 Outubro 1996 Nu92 M S Nunes e A J Casaca Redes Digitais com Integra o de Servi os Editorial Presen a 1992 Re95 W D Reeve Subscriber Loop Signaling and Transmission Handbook IEEE Press 1995 OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 132 5 Tecnologias de transporte 5 1 Princ pios do FDM e do TDM Como geralmente o custo da via de transmiss o inclui meio de transmiss o e repetidores elevado conveniente aproveitar a largura de banda dispon vel para transmitir pela mesma via mais do que um canal telef nico Os sistemas usados para este efeito s o designados por sistemas de telefonia m ltipla ou multiplexer Existem essencialmente duas t cnicas distintas de realiza o de telefonia m ltipl
193. ecos D detector de n vel de voz C comparador de n vel de voz nos dois sentidos de transmiss o Com o desenvolvimento das comunica es via sat lite esses tempos de atraso podem atingir v rias centenas de ms 300 ms e por isso foi necess rio desenvolver uma nova tecnologia capaz de enfrentar com sucesso o problema dos ecos a tecnologia dos canceladores de eco Neste caso em vez de interromper atenuar o percurso do eco o cancelador sintetiza uma r plica do eco que subtra da ao sinal recebido Se essa r plica for perfeita tem se assim um cancelamento total do efeito do eco Para uma an lise mais detalhada de um cancelador de ecos considere se a Figura 4 17 O elemento chave desse dispositivo um filtro adaptativo que tem capacidade para sintetizar a fun o de transfer ncia do percurso do eco sendo ainda capaz de acompanhar as altera es resultantes das varia es desse percurso que ocorrem durante uma liga o telef nica O sinal proveniente do interlocutor distante designa se por y t o do eco por r t e o do interlocutor pr ximo por x t O eco vai perturbar o sinal x t como se mostra na Figura 4 17 O sinal y t funciona como sinal de refer ncia para o cancelador de ecos sendo a partir deste que o filtro adaptativo sintetiza uma r plica do eco designada por f t Esta r plica subtra da do sinal z f x t r t originando o seguinte sinal de erro OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es I
194. edes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 12 A camada de rede de servi o funciona como cliente da camada de rede de transporte e respons vel por recolher agregar e introduzir a informa o voz dados multim dia etc nessa rede A camada de rede de transporte pode ser vista como uma plataforma tecnol gica que assegura uma transfer ncia transparente fi vel e independente dos servi os da informa o dist ncia garantindo funcionalidades tais como transmiss o multiplexagem encaminhamento protec o e supervis o e aprovisionamento de capacidade Essa rede constitu da por diferentes elementos de rede interligados segundo uma certa topologia f sica normalmente anel ou malha e interagindo directamente com o plano de gest o O se objectivo proporcionar conex es designadas aqui por caminhos camada de rede de servi o Para a camada de rede de servi o os caminhos s o vistos como liga es f sicas entre os seus elementos da rede Tomando por analogia a rede rodovi ria a camada de rede de transporte corresponde rede de auto estradas enquanto a camada de rede de servi o corresponde aos diferentes tipos de ve culos carros autocarros cami es etc que circulam nas auto estradas A principal fun o da camada de rede de transporte consiste em proporcionar caminhos aos seus clientes rede telef nica comutada rede RDIS rede IP rede ATM etc O caminho uma liga o bidireccional
195. eias e americanas e Contentor Virtual de n vel n ou VC n Virtual Container n com n de 1 a 4 a unidade fundamental para o transporte de informa o a n vel de caminho e consiste num contentor mais o seu cabe alho de caminho ou numa associa o de diferentes grupos de unidades tribut rias Tendo presente a estrutura estratificada da camada de caminho os VC 1 e VC 2 s o considerados VC de ordem inferior enquanto os VC 3 e VC 4 s o considerados contentores de ordem superior Nos pa ses CEPT o VC 3 tamb m considerado como VC de ordem inferior e Unidade Tribut ria de n vel n ou TU n Tributary Unit n com n de 1 a 3 consiste num contentor virtual mais um ponteiro de unidade tribut ria O ponteiro especifica o in cio do VC n dentro do VC n 1 e Unidade Administrativa de n vel n ou AU n Administrative Unit n com n 3 4 consiste num VC n n 3 4 mais um ponteiro de unidade administrativa O ponteiro AU tem uma localiza o fixa no STM 1 e especifica o in cio do VC n dentro do STM 1 e Grupo de Unidade Tribut ria de n vel n ou TUG n Tributary Unit Group n com n 2 3 resulta da combina o de v rias unidades tribut rias usando interposi o de octeto sem a adi o de qualquer cabe alho adicional e Grupo de Unidade Administrativa ou AUG Administrative Unit Group resulta da combina o por interposi o de octeto de v rias AUs e M dulo de transporte s ncrono ou STM a subestrutura modular
196. el s telef nicos estavam intimamente ligadas s fun es de comuta o Neste caso os caminhos f sicos de sinaliza o e de informa o voz s o os mesmos da designarem se por sistemas de sinaliza o de canal associado ou CAS channel associated signalling A fase seguinte de evolu o consistiu em separar as fun es de controlo das fun es de comuta o Esta t cnica permite usar computadores para realizar as fun es de controlo permitindo maior flexibilidade e redu o nos custos As centrais que usam controlo por computador designam se por Centrais SPC stored program control Neste caso a sinaliza o e o tr fego de voz continuam a partilhar o mesmo caminho embora sejam separados dentro da central continuando deste modo a ser sistemas de sinaliza o de canal associado Isto ilustrado na Figura 6 29 onde o circuito de voz a cheio encaminhado pela matriz de comuta o mas a sinaliza o encaminhada pelo sistema de controlo Entre as centrais A e B a sinaliza o e o tr fego seguem o mesmo caminho Central A Central B aeaea eeen d gt A o 22 EEE EEEF 4 oa SPEA 157 FESSFSFEFESES Matrizde Matriz de Comuta o fi E Comuta o 1 Sistema de 1 Sistema de J controlo j controlo Figura 6 29 Sistema de sinaliza o de canal associado com blocos de controlo e sinaliza o separados Um segundo tipo de sistema de sinaliza o denomina
197. elativamente simples Figura 1 6 Colis o entre os sinais gerados por cinco utilizadores numa rede em rvore A topologia em rvore surgiu associada a servi os distributivos onde o objectivo difundir o mesmo sinal desde o n onde gerada para todos os outros n s Esta perspectiva distributiva faz com que nos v rios pontos de divis o o sinal seja repetido at atingir o equipamento terminal do utilizador Esta solu o foi desenvolvida no mbito das redes de distribui o de televis o por cabo tamb m referidas na literatura como redes de cabo Com o desenvolvimento tecnol gico foi poss vel introduzir nestas redes um canal ascendente garantindo assim a bidireccionalidade requerida pelos servi os interactivos tais como servi o telef nico e o acesso Internet Ser no entanto de destacar que nestas redes o meio de transmiss o tamb m partilhado por todos os utilizadores perdendo se assim a simplicidade caracter stica do anel Como consequ ncia surge tal como nas redes em barramento o problema da colis o entre os sinais enviados pelos v rios utilizadores ver Figura 1 6 e a necessidade de usar algoritmos de conten o apropriados para regular o processo de comunica o Uma rede em anel permite responder a um nico corte numa liga o enquanto uma rede em malha permite responder a v rios cortes J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 10 1 4 Arq
198. elevado na rede de sinaliza o tanto em termos dos meios f sicos requerendo a duplica o dos STPs como em termos do controlo de erros e Como o percurso do sinal de voz e sinaliza o s o diferentes n o h um teste autom tico da integridade do circuito E necess rio introduzir sinais de teste adicionais para o circuito de voz 6 3 7 5 Arquitectura funcional do SS7 O protocolo do Sistema 7 estruturado em duas partes parte do utilizador UP User Part e parte da transfer ncia de mensagens MTP Message Transfer Part A parte de transfer ncia de mensagens corresponde aos n veis 1 a 3 e a parte do utilizador ao n vel 4 O MTP tem capacidade para suportar diversos utilizadores tendo sido definidos tr s o utilizador telef nico com lacete do assinante anal gico TUP utilizador RDIS ISUP e utilizador de dados DUP Contudo o SS7 usado actualmente para outras fun es distintas das referidas acima nomeadamente para consulta de bases de dados gest o de tr fego e opera es de vigil ncia manuten o e gest o Estas novas fun es levaram ao desenvolvimento de uma outra parte designada por TC transaction capabilities Contrariamente s partes anteriores o TC foi projectado j depois do modelo OSI ter sido especificado assim natural que tenha sido estruturado usando esse modelo como base Para isso foi adicionado ao n vel 3 do protocolo SS7 um outro n vel o SCCP signalling connection control part
199. em do terminal a 2 fios de volta do terminal a 4 fios para o terminal a 2 fios e deste para o terminal a 2 fios de ida do terminal a 4 fios e a atenua o de equil brio Bs que resulta da desadapta o de imped ncias da linha Z e do circuito de equilibrio Ze Como consequ ncia dessa desadapta o uma parte da pot ncia recebida do terminal a 4 fios reflectida sendo o coeficiente de reflex o dado por 4 1 A atenua o de equil brio obt m se directamente a partir do coeficiente de reflex o vindo 4 2 B 20log ida volta Figurar 4 15 Defini o das parcelas contribuintes para a atenua o transh brido A atenua o transh brido vale portanto idealmente 4 6 B dB ou na pr tica 4 7 B dB sendo a diferen a devida s perdas internas do h brido Note se que para Z Z vem B dB mas que para a linha em aberto Z 00 ou em curto circuito 2 0 vem B 0 dB Considere se em seguida um sistema de transmiss o de longa dist ncia com circuitos de 4 fios Como se representa na Figura 4 16 nesse sistema usam se amplificadores para OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 106 compensar a atenua o do h brido e do meio de transmiss o A atenua o total entre os pontos a dois fios dada por A 6 GdB 4 3 onde G o ganho l quido de um dos lados do circuito a quatro fios ganho total dos
200. em por diferentes localidades em cada localidade t m se um PBX os quais est o interligados usando linhas alugadas ao operador de rede p blica usualmente a 2 Mb s As redes privadas virtuais proporcionam servi os similares aos dessa rede mas usando os recursos da rede p blica de modo id ntico ao Centrex O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 233 6 3 7 3 Modos de opera o A forma como os diferentes n s da rede de sinaliza o em canal comum se encontram ligados entre si permite distinguir tr s modos de explora o associado quase associado e n o associado No modo associado a um dado feixe de circuitos de voz interligando duas centrais de comuta o fica afecta uma liga o de sinaliza o de canal comum como se exemplifica na Figura 6 40 Rede de sinaliza o Central de Comuta o Rede telef nica Figura 6 40 Modo associado No modo n o associado o percurso seguido pelas mensagens de sinaliza o entre centrais de comuta o diferente do percurso seguido pelas mensagens telef nicas sendo o seu encaminhamento efectuado por STPs ver Figura 6 40 Al m disso esse percurso varia ao longo do tempo consoante a disponibilidade de vias de acesso e dos STPs podendo dizer se que cada mensagem segue um percurso aleat rio sem nenhum trajecto previamente definido pela rede O modo quase associado um caso limite do modo n o
201. em se s O RD ce adicosat S b Osin a onde c t a jbt O l I l conjunto dos valores de c t e a sua representa o no plano complexo designase por constela o do sinal M QAM As figuras abaixo representam as constela es do 4 QAM e do 16 QAM Como se conclui facilmente primeira modula o correspondem 2 bit s mbolo enquanto a segunda caracterizada por 4 bit s mbolo O 000 0100 O 000 0101 4 5 3 RDIS e digitaliza o do lacete de assinante Uma das mais importantes inova es associadas RDIS consistiu na desloca o da transmiss o digital at ao assinante Neste caso o lacete do assinante designa se por lacete digital de assinante ou DSL digital subscriber loop o qual serve de suporte para o acesso b sico RDIS A Figura 4 21 mostra que este acesso requer a instala o de dois modems banda base um nas instala es do cliente designado por termina o de rede de tipo 1 NT1 e um outro na central local designado por termina o de linha LT Para al m disso pode se usar uma pe a de equipamento adicional designada por termina o de rede de tipo 2 NT2 que permite ao utilizador implementar por exemplo uma rede local LAN nas suas instala es A liga o entre os elementos de rede NT1 e LT suporta um d bito bin rio de 160 kb s e feita em banda base usando o c digo 2B1Q e a duplexagem da comunica o assegurada normalmente usando canceladores de eco O acesso b sico
202. empo e Codifica o dos sinais discretos em amplitude e no tempo 2 2 4 1 Amostragem Se se pretender reconstituir o sinal original a partir das amostras sem introduzir distor o o teorema da amostragem diz nos que o ritmo de amostragem deve ser maior do que o dobro da frequ ncia mais elevada presente no sinal J se viu que na transmiss o O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 38 telef nica da voz a frequ ncia mais elevada de 3 4 kHz Assim este sinal pode ser amostrado de modo seguro a um ritmo de 8 kHz sem introdu o de distor o adicional A amostragem do sinal de lumin ncia em televis o normalmente feita a um ritmo de aproximadamente f n onde n um n mero inteiro e fc a frequ ncia da sub sc portadora de cromin ncia que igual a 4 433 MHz Para um valor t pico de n 4 o ritmo de amostragem de 17 73 MHz Uma outra alternativa para a digitaliza o do sinal de televis o consiste em processar em separado os sinais de lumin ncia e de cromin ncia Neste caso t m se as frequ ncia de amostragem de 13 5 MHz e 6 75 MHz respectivamente para os sinais de lumin ncia e de cromin ncia 2 242 Quantifica o As amostras antes da quantifica o podem tomar uma gama infinita de valores e s o t o suscept veis ao ru do como o sinal original A fun o da quantifica o aproximar cada uma destas amostras a um determinado n
203. entam respectivamente a vari ncia devida ao ru do t rmico incluindo o electr nico e a vari ncia devida diafonia A primeira dada por 3 55 g s DUP af 0 onde S f a densidade espectral de pot ncia de ru do calculada de acordo com o tratamento apresentado na subsec o 3 2 4 3 e I f a fun o de transfer ncia do igualador Relativamente diafonia se se admitir que a paradiafonia dominante tem se 3 56 a EN 0 onde S f a densidade espectral de pot ncia da paradiafonia ver eq 3 15 At agora fizeram se algumas considera es ainda que sum rias sobre o c lculo da probabilidade de erro em transmiss o digital Mas n o de menor import ncia saber se medir essa probabilidade de erro em sistemas reais Existem dois caminhos poss veis para realizar essas medidas e teste fora de servi o o equipamento de transmiss o simulado normalmente por um gerador de sequ ncias pseudo aleat rias e a sa da do sistema comparada bit a bit com um padr o de refer ncia gerado localmente num detector de erros ver Figura 3 18 Repare se que este tipo de medida implica a remo o do tr fego real do sistema 36 Assume se uma imped ncia unit ria J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 86 q Por isso este tipo de medidas mais indicado para teste de produ o testes de instala o e sistemas experimemtais e te
204. ento de trama PET No caso da hierarquia europeia este padr o inserido em bloco no in cio da trama enquanto no caso da hierarquia americana distribu do ao longo da trama A segunda raz o que leva introdu o de bits adicionais prende se com a necessidade de realizar a justifica o de trama Este processo tem como finalidade garantir uma opera o correcta dos multiplexadores e desmultiplexadores mesmo no caso em que o d bito bin rio dos diferentes tribut rios flutua relativamente ao seu valor nominal O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 142 5 2 1 Acomoda o das flutua es dos tribut rios A constitui o de um sinal multiplex de ordem N requer que as tramas dos sinais dos tribut rios de ordem N 1 estejam perfeitamente sincronizadas tanto em frequ ncia como em fase Como nos sistemas plesi cronos tal n o acontece ser necess rio antes da opera o de multiplexagem propriamente dita submeter as sequ ncias bin rias provenientes dos diferentes tribut rios a um processamento apropriado Para isso usam se mem rias com capacidade para armazenar uma trama de ordem N 1 completa L bits designada normalmente por mem ria el stica Essa mem ria escrita ao ritmo f determinado pelo rel gio extra do do canal k e lida ao ritmo f derivado a partir do rel gio interno do multiplexador de ordem N Destaque se que f igual ao d bito bi
205. ento central e os quatros ltimos bits o n vel de quantifica o do conjunto de 16 A lei yu adopta uma solu o id ntica usando contudo 15 segmentos em vez dos 13 de lei A Na tabela 2 1 apresentam se os pontos extremos dos segmentos os intervalos de quantifica o e as correspondentes palavras de c digo OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 50 Tabela 2 1 Tabela de codifica o de lei A segmentada n mero do gama do dimens o c digo do c digo de segmento sinal do passo segmento quantifica o 000 2 001 64 68 0000 2 a 4 010 a 124 128 1111 3 128 136 0000 R 011 248 256 111 4 256 272 0000 16 100 496 512 1111 512 544 0000 992 1024 111 1024 1088 0000 64 110 1984 2048 1111 2048 2176 0000 128 111 1111 2 3 3 Algoritmo de codifica o para a lei A segmentada 3968 4096 A estrutura de uma palavra PCM lei A como j se referiu usa um bit para identificar a polaridade da amostra bit P e os restantes sete para especificar a sua amplitude Tr s dos bits de amplitude s o usados para especificar o segmento e s o caracterizados pelo identificador S enquanto os outros quatro s o usados para identificar o intervalo dentro de cada segmento e s o caracterizados pelo identificador Q O bit de polaridade igual a zero para valores positivos das amostras do sinal e igual a 1 para valores negativos ver Figura 3 13 qts AA
206. entre essas barras A comuta o electr nica constituiu uma nova etapa na evolu o das tecnologias de comuta o Nas centrais de comuta o baseadas nesta tecnologia os pontos de cruzamento eram estabelecidos usando os rel s de palheta reed O rel de palheta constitu do por um par de contactos feitos de um material magn tico que s o inseridos dentro de uma c psula de vidro onde se faz v cuo A c psula colocada ao longo do eixo de uma bobina de modo que quando esta excitada gera um campo magn tico que contribui para atrair os dois contactos e activar o ponto de cruzamento Outra particularidade das centrais electr nicas residia no facto das fun es de controlo serem realizadas por computador designando se por isso centrais SPC stored program control O computador tem a vantagem de poder executar diferentes fun es com o mesmo hardware fazendo correr diferentes programas o que n o era poss vel de ser realizado nos comutadores anteriores Todas estas t cnicas de comuta o s o t cnicas de comuta o espacial Um comutador espacial liga e desliga contactos f sicos usando uma matriz de pontos de cruzamento A qualquer conex o estabelecida atrav s de um comutador espacial corresponde um caminho el ctrico permanente circuito que se mant m durante toda a dura o da chamada A comuta o digital introduz uma outra dimens o na comuta o o tempo Por isso os comutadores digitais para al m da comuta
207. enua o para produzir o mesmo efeito subjectivo OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 109 Como se pode ver pelas equa es anteriores o eco de ouvinte mais atenuado do que o eco de falante sendo por isso menos problem tico do que o ltimo particularmente na transmiss o de voz No caso da transmiss o de dados usando modems na banda da voz o efeito do eco de ouvinte mais problem tico e por isso dever ser tido em considera o nos estudos de desempenho destes servi os C098 Tabela 4 1 Atenua o no percurso do eco de falante em dB considerada satisfat ria pela m dia dos ouvintes em fun o do tempo de propaga o num sentido Tempo de propaga o ms Atenua o dB 10 11 1 20 17 7 30 22 7 40 27 2 50 30 9 O atraso introduzido na transmiss o da informa o devido n o s ao tempo de propaga o mas tamb m ao processamento de sinal e s fun es de encaminhamento vai influenciar para al m do eco tamb m o n vel de interactividade entre os interlocutores envolvidos numa liga o Um atraso inferior a 150 ms por sentido de transmiss o permite um bom n vel de interactividade sem afectar significativamente a conversa o enquanto atrasos entre os 150 e 300 ms conseguem garantir um n vel de interactividade aceit vel Atrasos superiores a 400 ms por sentido de transmiss o devem ser evitados porque com estes atr
208. epare se que este enquadramento distribu do em alternativa ao enquadramento em bloco do sistema El A informa o transportada no bit F das tramas pares corresponde ao padr o 001110 usada para definir uma multitrama de 12 tramas Na sexta e duod cima tramas de cada multitrama o oitavo bit de cada time slot usado para transmitir a informa o de sinaliza o do correspondente canal Nesse time slot o canal de voz codificado s com 7 bits o que conduzir a uma ligeira degrada o do desempenho devido ao aumento do ru do de quantifica o Destaque se que neste sistema para proporcionar uma via de sinaliza o a 64 kbit s para opera o em modo comum necess rio sacrificar um dos canais de voz ficando dispon veis s 23 canais para tr fego de voz 5 1 3 3 Hierarquias de ordem superior Os sistemas de multiplexagem prim rios de 30 e 24 canais s o usados como bloco b sico para a constru o de sistemas multiplex de ordem superior estruturados segundo um esquema hier rquico bem definido Em cada n vel hier rquico diferentes sequ ncias bin rias conhecidas como tribut rios s o combinadas usando um multiplexador A sa da desse multiplexador origina um sinal que funciona como tribut rio para o multiplexador de ordem seguinte da hierarquia Diz se que a multiplexagem s ncrona quando os diferentes tribut rios que servem de entrada para um multiplexador de ordem superior t m todos exactamente o mesmo d
209. equ ncias presentes no espectro de Fourier do sinal transmitido Em alternativa quanto o atraso de grupo depende da frequ ncia diferentes componentes espectrais t m diferentes tempos de propaga o o que conduz a uma distor o do sinal designada por distor o de fase A depend ncia do coeficiente de atenua o com a frequ ncia conduz distor o de amplitude Um meio de transmiss o que introduz distor o de fase e ou de amplitude designa se por meio dispersivo 3 1 1 2 Aproxima es para os par metros da linha Normalmente no sentido de ganhar uma compreens o mais detalhada das propriedades f sicas das linhas de transmiss o recorre se a determinadas aproxima es para as equa es 3 1 e 3 2 Uma dessas aproxima es consiste em considerar o caso em que a react ncia indutiva da linha assim como a condut ncia s o desprez veis o que corresponde s frequ ncias para as quais se verifica a seguinte rela o wL lt lt R e G lt lt C 3 6 Nesta banda de frequ ncias tem se que 7 Note que se usa o factor multiplicativo de 20 porque se est a trabalhar com tens es J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 65 R R ai 3 7 Zo S z e 4 joC oC RC RC 3 8 a jb j y a jp 3 a Estas express es permitem concluir que quando a condi o 3 6 verificada a imped ncia caracter stica da linha complexa e varia proporcio
210. erda de enquadramento e Tempo necess rio para declarar a perda de enquadramento OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 150 e Tempo necess rio para readquirir o sincronismo ou seja tempo m dio de aquisi o de enquadramento Para quantificar estes par metros considere se uma trama de comprimento igual a L bits dos quais N correspondem ao padr o de enquadramento Seja de novo a probabiliade de detectar um bit erradamente p Assume se que os erros de bit s o devidos a ru do encontrado na transmiss o e que estes ocorrem aleatoriamente Para al m disso considera se tamb m que um erro em qualquer um dos N bits suficiente para errar o padr o de enquadramento Nestas circunst ncias a probabilidade de erro no padr o de enquadramento P dada por P 1 Pr padr o recebido sem erros 5 7 1 1 p Para p l esta express o bem aproximada por P Np que contabiliza apenas a ocorr ncia de erros simples A probabilidade de declarar perda de enquadramento P igual probabilidade de K padr es serem recebidos com erro o que conduz a Bee l a p f np 5 8 Se s o transmitidas F tramas por segundo ent o o tempo m dio entre a declara o de perdas de enquadramento dado por K K 5 9 1 p z E FP F Np verificando se por conseguinte que quanto maior a sequ ncia de enquadramento N menor ser o tempo entre per
211. ermite uma partilha dos recursos de sa da troncas de sa da conduz a uma redu o dos custos 2 2 s 3 M N Figura 6 3 Modelo gen rico de uma central de comuta o de circuitos Seja K t o tr fego instant neo transportado pela tronca i tendo se K t 1 se a tronca est activa e K t 0 em caso contr rio Ent o o tr fego instant neo transportado por um grupo de M troncas dado por M mt 5 K 0 6 1 i l A equa o anterior define o n mero de troncas activas num determinado instante O volume de tr fego escoado pelo grupo de troncas considerado durante o tempo T n o mais do que a soma dos tempos de ocupa o desse grupo no intervalo de tempo T isto T A m t dt 6 2 0 A equa o anterior pode se simplificar se se admitir que o n mero m dio de chamadas no intervalo de tempo T igual a C e que a dura o m dia dessas chamadas igual a A vindo A Ch 6 3 Uma medida de tr fego mais til a intensidade de tr fego tamb m designada por fluxo de tr fego A intensidade de tr fego obtida dividindo o volume de tr fego pelo intervalo de tempo de medida ou seja A Ch 6 4 A D D h op J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 183 onde representa o n mero m dio de chamadas por unidade de tempo Embora a intensidade de tr fego seja adimensional normalmente expressa em Erlang a
212. ervi os de banda larga ir ter certamente reflexo nas tecnologias e no suporte da transmiss o usada no acesso os pares sim tricos cobre e o cabo coaxial ir o perdendo progressivamente import ncia e o seu lugar ser ocupado pela fibra ptica A converg ncia poder ser perspectivada quer em termos de servi os quer em termos de redes O ltimo tipo de converg ncia tem como objectivo reduzir o n mero de tecnologias usadas simplificar a opera o das redes e por conseguinte reduzir o seu custo de explora o A converg ncia dever ter lugar quer a n vel da camada de rede de servi o quer a n vel da camada de rede de transporte Esse movimento ao n vel da primeira camada poder levar no in cio ao colapso da rede telef nica p blica comutada e da rede de dados p blica numa nica rede e numa etapa seguinte poss vel que esse movimento englobe tamb m a rede de distribui o de televis o por cabo Um bom exemplo o caso do programa BT 21 Century Network levado a cabo pela British Telecom no Reino Unido Esse programa or amentado em 10 mil milh es de libras quinze mil milh es de euros iniciado em 2004 e com a dura o de cinco anos tem por objectivo mudar toda a infraestrutura da rede da BT de modo a adapt la aos novos paradigmas A rede de servi o do 21 Century Network ver Figura 1 21 baseada na tecnologia IP MPLS e resulta da converg ncia de quatro redes PSTN public switched telephone network DP
213. es reas est o ligadas entre si por circuitos de longa dist ncia que constituem a rede de n cleo tamb m designada na g ria telef nica por rede de troncas ou de longa dist ncia Tal como n o econ mico as centrais locais estarem todas ligadas entre si tamb m n o muitas vezes econ mico ter as centrais de longa dist ncia totalmente interligadas Assim surgem os centros de tr nsito para encaminhar o tr fego entre as diferentes reas fazendo com que uma rede telef nica nacional apresente uma estrutura hier rquica como se exemplifica na Figura 1 14 Em termos de topologia essa rede apresenta uma topologia em rvore n o pura j que quando se sobe na hierarquia aumenta o n mero de liga es entre centrais do mesmo n vel hier rquico Um centro de tr nsito prim rio constitui a interface entre a rede de jun o e a rede de n cleo Cada central local est ligada a um centro prim rio seja directamente seja atrav s de uma central de jun o tandem Um centro prim rio constitui a primeira camada da rede de n cleo sendo o n mero de camadas adicionais dependente da dimens o do pa s A Figura 1 14 mostra uma rede de n cleo constitu da por duas camadas Neste caso a camada mais elevada a segunda sendo caracterizada por uma topologia em malha com cada centro de comuta o telef nica ligado directamente central internacional do pa s Em s ntese uma rede telef nica nacional baseada numa estrutura h
214. es A principal especificidade desta estrutura reside no facto de existirem k liga es entre cada par de sub matrizes no primeiro e no ltimo andar permitindo aumentar a fiabilidade e eliminar o bloqueio atrav s de uma escolha adequada do valor de k imediato verificar que o n mero total de pontos de cruzamento neste caso dado por 2 6 40 C 3 2kN 5 n Este n mero pode ser minimizado depois de se estabelecer uma rela o entre n e k como se ir verificar na sec o seguinte 6 2 3 1 Matrizes multiandar sem bloqueio de interliga o Uma matriz apresenta bloqueio de interliga o nulo quando sempre poss vel estabelecer uma liga o entre uma entrada livre e uma sa da livre independentemente do estado da rede de interliga o no instante de estabelecimento dessa liga o As matrizes sem bloqueio podem se dividir em tr s tipos e Sem bloqueio em sentido estrito e Sem bloqueio em sentido lato e Sem bloqueio rearranj veis Numa estrutura sem bloqueio em sentido estrito sempre poss vel ligar uma entrada livre a uma sa da arbitr ria livre independentemente do conjunto de interliga es j estabelecidas e do algoritmo de conex o usado Uma matriz sem bloqueio em sentido lato garante que uma liga o entre uma entrada livre e uma sa da livre nunca bloqueada desde que se use um algoritmo adequado para estabelecer as liga es Finalmente nas matrizes rearranj veis pode haver necessidade de rea
215. esignado por TSI Time Slot Interchange cuja ac o consiste em atrasar de modo apropriado os diferentes time slots presentes na sua entrada Assim por exemplo a permuta do TS2 time slot 2 da via de entrada de um TSI para o TS7 da via de sa da implica um atraso de 5 time slots Trama amp 1 Trama amp 2 Via de entrada TS2 Ts2 N Via de sa da TS7 Tempo a Trama 1 TS7 q N q N Tempo b Figura 6 18 Princ pios da comuta o digital temporal O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 211 A Figura 6 18a ilustra exactamente o processo de permuta desses time slots considerando duas tramas consecutivas Como o TS7 aparece depois do TS2 o conte do dos canais de entrada e sa da mantido na mesma trama Contudo se a comuta o temporal ocorresse entre um time slot de entrada e um time slot de sa da cuja ordem na trama fosse anterior do primeiro o atraso requerido implicava que o conte do do primeiro time slot deveria ser atrasado at trama seguinte A Figura 6 18b ilustra o caso da comuta o temporal do TS7 para o TS2 Aqui o canal de entrada dever ser atrasado at surgir o pr ximo TS2 o que s acontece na trama seguinte Admitindo que a via de entrada do TSI um El o atraso introduzido seria de 32 7 2 27 time slots Como a comuta o digital feita a 4 fios necess rio separar dentro do comutador o percurso de
216. espectral de pot ncia resultando em 3 35 n S df kTB O n onde B a largura de banda equivalente de ru do Designando por s a pot ncia do sinal na entrada do amplificador a rela o sinal ru do na entrada expressa em unidades logar tmicas pode se escrever na forma S 5 s 3 36 L 101l0g 10log oza oea zi A segunda fonte de ru do est localizada nos elementos activos do amplificador e constitui o seu ru do interno Como consequ ncia a rela o sinal ru do na sa da do J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 78 q amplificador inferior rela o sinal ru do na entrada calculada usando 3 36 Define se o factor de ru do do amplificador em dB como a diferen a entre a rela o sinal ru do na entrada em dB e a rela o sinal ru do na sa da em dB ou seja a o ke a a N dB No dB Exemplo 3 1 Pretende se demonstrar que a densidade espectral de pot ncia do ru do t rmico dada pela equa o 3 34 Solu o Para isso deve se atender a que o circuito equivalente de uma resist ncia a uma determinada temperatura T se pode representar pelo seguinte esquema Esse esquema representa uma resist ncia R ideal sem ru do em s rie com uma fonte de tens o de ru do com densidade espectral de pot ncia de dada por S 1 4RkT V Hz Por sua vez a densidade espectral de pot ncia corr
217. espondente pot ncia dispon vel aos terminais da resist ncia de carga Rc vem dada por S f R R R R S f No caso espec fico em que a carga est adaptada R R as equa es anteriores conduzem a S f S a S R Figura 3 12 Degrada o da rela o sinal ru do num amplificador Na figura usam se unidades logar tmicas J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 79 3 2 2 3 Efeito da n o linearidade Num amplificador ideal a tens o instant nea de sa da v t deve ser exactamente proporcional tens o de entrada v t Os amplificadores reais aproximam se da idealidade unicamente num dom nio de tens o limitado ver Figura 3 13 Fora desse dom nio a tens o de sa da v t deixa de ser proporcional tens o de entrada tendendo para um valor constante tens o de satura o ideal satura o Vi Figura 3 13 Caracter stica de um amplificador real Quando o amplificador opera em satura o o sinal distorcido No caso espec fico de um sinal de entrada sinusoidal s o originadas harm nicas em outras frequ ncias designadas por produtos de intermodula o Um sinal aleat rio qualquer voz v deo etc fica sujeito a uma degrada o adicional designada por ru do de intermodula o cuja influ ncia aumenta quando o n vel do sinal de entrada aumenta Nas redes h bridas de distribui o de televis o este
218. etros que podem ser equacionados d bito bin rio simetria tipo de liga o etc O d bito o par metro que quantifica o valor instant neo de fluxo de informa o Este d bito pode ser constante ou vari vel Os servi os de voz e v deo digitais s o exemplos de servi os de d bito constante J a voz sobre IP o v deo sobre IP assim como a generalidade dos servi os suportados no acesso Internet s o servi os de d bito vari vel onde o d bito bin rio pode variar entre limites definidos O d bito de 2 Mbit s usado como fronteira de diferencia o de duas classes de servi os banda estreita e banda larga A classe de banda estreita corresponde aos servi os que requerem um d bito inferior ou igual a esse valor de fronteira e inclui por exemplo o servi o telef nico anal gico RDIS acesso normal Internet e comunica es de m veis A classe de banda larga requer valores superiores a 2 Mbit s e inclui servi os tais como distribui o de televis o digital acesso Internet de alta velocidade videoconfer ncia interliga o de centros de computa o tele medicina etc A simetria traduz a rela o entre as larguras de banda necess rias para os dois sentidos da liga o sentido ascendente utilizador rede e sentido descendente rede utilizador A classe sim trica requer uma largura de banda id ntica e a classe assim trica diferente Como exemplo da primeira classe pode se apresentar a telefonia e a videocon
219. fer ncia e como exemplo da segunda o acesso Internet O tipo de liga o exigido permite diferenciar os servi os como sendo em modo n o orientado liga o connectionless e em modo orientado liga o connection oriented Os servi os que permitem a transfer ncia de informa o entre os utilizadores sem necessidade de estabelecimento pr vio de liga o s o do primeiro tipo enquanto os segundos requerem esse estabelecimento pr vio recorrendo para isso interven o do plano de controlo Os servi os de voz e v deo s o do tipo orientado liga o e os servi os de dados podem ser n o orientados liga o datagramas caso da Internet ou orientados liga o circuitos virtuais Outra especificidade dos servi os a sua maior ou menor sensibilidade a certos par metros directamente associados s caracter sticas da rede tais como o atraso e os erros de transmiss o Nos extremos do espectro encontram se os servi os de voz que s o muito sens veis a atrasos e tolerantes a erros e os servi os de dados que s o insens veis a atrasos mas muito sens veis a erros No caso espec fico do servi o de voz conversa o os tempos de atraso n o podem ultrapassar algumas centenas de milissegundos sob pena de n o ser poss vel manter uma conversa o intelig vel entre dois interlocutores Note se que esta enorme sensibilidade deste servi o ao atraso tem sido uma das principais barreiras presenciadas pelo serv
220. fo correspondente designa se por grafo de canal ver Figura 6 13 A primeira fase da aplica o da teoria de Lee consiste em obter o grafo de canal da matriz de comuta o em an lise pal aj pe Grafo da matriz Grafo de canal Figura 6 13 Representa o de uma matriz espacial 3x3 atrav s de um grafo No c lculo da probabilidade de bloqueio representa se por p a frac o de tempo que uma determinada liga o est ocupada ou seja a probabilidade de a liga o estar ocupada A probabilidade de ocupa o p ou simplesmente ocupa o em cada andar obtida dividindo o tr fego total oferecido pelo n mero de liga es presentes nesse andar F195 O m todo de Lee admite que a ocupa o simult nea de diferentes liga es constitui eventos estatisticamente independentes De acordo com essa hip tese tem se que e Se uma conex o entre dois n s constitu da por n caminhos alternativos cada um com ocupa o p ent o a probabilidade dessa conex o estar bloqueada dada por B p 6 51 e Se um caminho constitu do por n liga es em s rie cada uma com a probabilidade q 1 p de estar livre ent o a probabilidade de bloqueio dada por D i q 6 52 1 1 n oO Os n a b Figura 6 14 a Caminhos alternativos b Caminho constitu do por n liga es em s rie O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 206 Como qualquer grafo de
221. garantir elevados graus de fiabilidade resposta r pida a falhas e flexibilidade configura o r pida dos elementos de rede O controlo da rede realizado atrav s da sinaliza o e respons vel pela din mica da rede e pela sua capacidade de resposta aos pedidos dos utilizadores Global System for Mobile Communications OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 4 1 2 Normaliza o em Telecomunica es Devido ao car cter internacional das telecomunica es fundamental a normaliza o sobretudo em certos aspectos mais relevantes tais como e Aspectos t cnicos defini o da qualidade de servi o e dos par metros que a influenciam especifica o das interfaces nomeadamente dos sinais usados na transmiss o e sinaliza o etc e Planifica o geral da rede estrutura da rede internacional plano de transmiss o distribui o dos n meros telef nicos etc e Problemas de explora o e gest o defini o dos pre os das chamadas internacionais an lise do tr fego etc No plano das redes nacionais a normaliza o tamb m importante de modo a e Garantir a compatibilidade dos sistemas provenientes de fabricantes diferentes e Assegurar a mesma qualidade de servi o m nima a todos os utilizadores e Respeitar as conven es internacionais O principal organismo de normaliza o na rea das telecomunica es a International Telecommunication Un
222. gnado por par perturbado O sinal v 1 que induzido na extremidade esquerda e corresponde paradiafonia e o sinal v t que surge na extremidade direita e representa a telediafonia A paradiafonia pode constituir uma limita o s ria j que o seu n vel pode ser da mesma ordem de grandeza do sinal recebido proveniente da extremidade D Essa situa o ocorre por exemplo no caso da transmiss o ADSL ver cap tulo 5 quando dois utilizadores usam pares sim tricos que partilham o mesmo cabo e o modem de um utilizador est em processo de emiss o e o modem do outro utilizador est em processo de recep o Par perturbador Telediafonia Volt C Par perturbado D Figura 3 6 Tipos de diafonia nos pares sim tricos 2 Para calcular a rela o sinal diafonia necess rio conhecer a densidade espectral de pot ncia da diafonia Admitindo que a densidade espectral de pot ncia do sinal v t dada por SQ pode se escrever a densidade espectral de pot ncia de v t paradiafonia originada por uma multiplicidade de pares como Sp 0 sx ax 3 15 onde X f a fun o de transfer ncia da paradiafonia e y um par metro que depende das caracter sticas do par perturbado Para um par com isolamento de polietileno 23 Tamb m designada por NEXT Near end crosstalk Tamb m designada por FEXT Far end crosstalk OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de trans
223. gnificativa pois a imped ncia do lacete local muito elevada Quando o telefone levantado estabelece se um fluxo de corrente 7 no lacete ver Figura 4 8 O valor dessa corrente depende da tens o de alimenta o e da resist ncia da linha do lacete Central local Auscultador Circuito do Microfone telefone Figura 4 8 Telefone alimentado com bateria central A resist ncia do lacete inclui a resist ncia da linha telef nica e a resist ncia do pr prio telefone sendo a resist ncia da linha telef nica dependente do calibre dos pares sim tricos e do seu comprimento Valores t picos para a resist ncia m xima do lacete variam entre os 1250 e 1800 Q enquanto os valores t picos para a corrente de lacete se situam entre os 20 e os 100 mA No sentido de uniformizar a qualidade de servi o proporcionada pelo telefone ser conveniente que as correntes vocais cheguem central de comuta o local sensivelmente com o mesmo n vel qualquer que seja o comprimento do lacete Nesse sentido os telefones actuais incluem um dispositivo regulador ou compensador que permite garantir em certa medida que a corrente que percorre o microfone independente do comprimento do lacete de assinante Esses reguladores s o normalmente varistores resist ncias n o lineares cuja resist ncia decresce medida que a corrente no lacete aumenta ou seja que o seu comprimento diminui Em s ntese o efeito do varistor variar a resist nci
224. i o de voz sobre IP e que na realidade tem tido alguma dificuldade em ultrapassar O tempo de atraso tem duas componentes o atraso de propaga o do sinal e o atraso dependente do equipamento respons vel pelo OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 34 processamento de sinal Os atrasos de propaga o dependem da dist ncia e da velocidade de propaga o no meio de suporte e s o independentes do d bito bin rio no caso em que o suporte de transmiss o n o distorcivo Por sua vez os atrasos associados ao equipamento s o devidos necessidade de memoriza o da informa o em opera es como codifica o de fonte correc o de erros multiplexagem e segmenta o em pacotes etc e s o inversamente proporcionais ao d bito bin rio de transmiss o 2 2 Caracter sticas dos sinais de voz e de v deo e sua digitaliza o 2 2 1 Sinais de voz A voz constitui um vector de informa o anal gico primordial na comunica o humana directa ou indirecta atrav s de uma rede de telecomunica es O estudo da voz muito complexo pois a sua produ o depende de um grande n mero de factores n o s de origem fisiol gica mas tamb m de origem psicol gica sendo a sua an lise unicamente poss vel atrav s de uma abordagem estat stica Os sons associados voz humana podem ser categorizados em duas grandes classes dependendo do modo como s o produzidos
225. ia s o necess rios nesta unidade Qual o atraso m ximo introduzido pelo TSI O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 220 6 15 Um comutador espacial digital projectado para comutar canais PCM de 64 kbit s Os canais que s o codificados usando 8 bits amostra e agregados em sinais multiplexer com 32 time slots O comutador dever ter capacidade para 16 deste sinais 512 canais Desenhe o comutador apresentado os requesitos para todas as mem rias e frequ ncia de rel gio 6 16 Considere uma arquitectura de comuta o TST com 10 linhas de entrada e 100 canais por linha Sabendo que a probabilidade de ocupa o dos canais de entrada de 0 1 e que a estrutura possui 20 time slots internos calcule a probabilidade de bloqueio de interliga o 6 17 Considere um sistema de comuta o para 2500 utilizadores descrito pelo seguinte grafo de Lee k 10 p 5 8 bits time slot e concentra o do andar de entrada de 10 a Calcule a probabilidade de bloqueio do sistema b Sabendo que o sistema do tipo STS desenhe a sua estrutura e dimensione cada um dos andares de comuta o 6 2 8 Refer ncias Be62 V E Benes On rearrangeable three stage switching networks Bell Syst Tech Jour 41 p g 1481 92 1962 Be91 J Bellamy Digital Telephony John Wiley amp Sons Inc 1991 C153 C Clos A study of non blocking switching networks Bell S
226. ias de transporte 143 a AD T D T s Ent o como T 125us e T 20x60x60 72000 s conclui se que AD k 1 74x10 k 9 ou seja a estabilidade relativa dos rel gios dever ser de 1 74 partes em 10 Em telefonia os slips correspondem perda ou repeti o de uma amostra do sinal de voz e produzem impulsos parasitas aud veis cliques que s o perfeitamente toler veis desde que a sua frequ ncia n o seja muito elevada Em transmiss o de dados ou voz encriptada a perda de uma palavra de 8 bits pode ter consequ ncias muito mais nefastas sendo por isso conveniente tentar evit los Para evitar os slips compensam se as diferen as de d bitos bin rios atrav s de uma t cnica designada por justifica o positiva Com esta t cnica o ritmo do rel gio de z leitura fy feito superior ao ritmo m ximo do canal f Af e para evitar o esvaziamento da mem ria inserido de tempos em tempos na sequ ncia bin ria de sa da um bit n o portador de informa o bit de justifica o O processo de justifica o realizado controlando a ocupa o da mem ria el stica Sempre que esta desce abaixo de um certo limiar gerado um pedido para uma ac o de justifica o Na pr xima oportunidade trama seguinte o rel gio de leitura inibido durante um per odo de rel gio permitindo que um bit de justifica o seja inserido num time slot bem determinado Antes da opera o de inser o do
227. ias vocais A ponte de transmiss o completada pela utiliza o de condensadores em s rio com os lacetes de assinante de modo a isolar a n vel de corrente cont nua as duas linhas Contrariamente s centrais anal gicas as centrais digitais deixam passar unicamente as correntes e tens es correspondentes aos n veis l gicos digitais Ex 5 V Assim as fun es correspondentes ponte de transmiss o s o realizadas pela ILA como se mostra na Figura 4 14 onde cada ILA realiza metade das fun es correspondentes ponte de transmiss o Lacete do assinante B Lacete do assinante A Comutador Digital Bus de alimenta o Bateria da central Central Local Digital Figura 4 14 Mecanismo de alimenta o numa central digital O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 104 e Protec o contra sobre tens es Protec o do equipamento e do pessoal contra altas tens es originadas quer por descargas atmosf ricas quer por cruzamento com linhas de alta tens o e Toque da campainha A central local necessita de enviar um sinal de alerta para o telefone do assinante chamado avisando o do facto de estar uma chamada em espera A frequ ncia do sinal de chamada de cerca de 25 Hz e a sua tens o rms de 75 V Este sinal est ligado durante 2 s e est desligado durante 4 s e obtido pela interrup o de um gerador
228. ica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 28 sinal mais elevado Um novo canal de voz atribu do a essa unidade m vel pelo MSC sendo a chamada transferida automaticamente para esse novo canal Este processo designa se por handover e dura cerca de 200 ms o que n o suficiente para afectar uma comunica o de voz 1 6 Redes do S culo XXI N o poss vel definir com rigor como v o ser as redes de telecomunica es que v o ser constru das no futuro H contudo uma certeza estas redes v o ser concebidas num ambiente e num tempo em que as caracter sticas dos servi os e do tr fego s o completamente diferentes daquelas que serviram de base concep o das redes telef nicas p blicas comutadas pois como se sabe essas redes foram concebidas para dar resposta ao tr fego de voz e hoje o tr fego dominante o tr fego de dados Esse novo cen rio imp e novas exig ncias que podem ser traduzidas em duas palavraschave banda larga e converg ncia A banda larga implica que a rede tenha capacidade para disponibilizar canais de comunica o entre os utilizadores com d bitos superiores aos permitidos nomeadamente pelo acesso b sico das redes RDIS Embora a fronteira que delimita o conceito de banda estreita e banda larga n o esteja pr definido e seja vari vel ao longo do tempo hoje h algum consenso em considerar como acesso de banda larga s aquele acesso que permita d bitos superiores a 2 Mbit s O enfoque nos s
229. ida do percurso de vinda Usando a estrutura de time slots apresentada na Figura 6 18 exemplifica se na Figura 6 19 um caso de comuta o temporal bidireccional Uma chamada comutada entre os TS2 de ida e volta da via PCM TDM 4 e os TS7 de ida e volta da via PCM TDM B Como j se viu anteriormente a conex o de A TS2 da via de ida de A para By TS7 da via de vinda de B requer um atraso de 5 time slots enquanto a conex o de B TS7 para Ay Ts2 requer um atraso de 27 time slots No estudo seguinte vai se considerar unicamente uma direc o de transmiss o O elemento b sico de um TSI uma mem ria de dados onde as palavras PCM correspondentes aos diferentes time slots de uma trama s o armazenadas atrasados temporariamente O intervalo de tempo em que essas palavras s o guardadas na mem ria depende do atraso a introduzir e poder ir de um time slot at uma trama menos um time slot TS2 A Atraso de A SS STS TS2 z TS7 Atraso de 5 B 27 TS x TS7 Comutador temporal Figura 6 19 Comuta o temporal bidireccional A escrita das palavras PCM na mem ria de dados pode ser controlada por um simples contador Cada vez que o contador incrementado uma nova palavra PCM armazenada numa posi o sequencial na mem ria de dados escrita sequencial Deste modo o conte do do time slot 1 escrito na c lula 1 o conte do do time slot 2 na c lula 2 e assim sucessivamente A leitura da mem ria de dados
230. idade de oferecer dois tipos de acessos acesso b sico e acesso prim rio O primeiro tipo coloca disposi o do utilizador dois canais para transmiss o de voz a 64 kb s e um canal para dados a 16 kb s totalizando um d bito de 144 kb s O acesso b sico por sua vez disponibiliza 30 canais de voz com o mesmo d bito e um canal de dados a 64 kb s perfazendo cerca de 2 Mb s Como os d bitos oferecidos pelo RDIS s o relativamente modestos a ITU T avan ou com o conceito de RDIS de banda larga e publicou uma s rie de normas no sentido de dar subst ncia a esse conceito Com esta evolu o a RDIS passaria a ter tamb m capacidade para suportar servi os de v deo e de transmiss o de dados a alta velocidade para al m dos servi os RDIS tradicionais e o acesso do utilizador rede seria efectivado a d bitos de v rias dezenas de Mb s A implementa o do RDIS de banda larga implicava a implementa o de um novo paradigma de transfer ncia de informa o designado por ATM Asynchronous Transfer Mode Fundamentalmente o ATM um protocolo de comuta o r pida que foi concebido no sentido do mesmo comutador ter capacidade para comutar todos os tipos de servi o oferecidos pela rede Esta capacidade de integrar a comuta o de todos os servi os num nico elemento de rede representou um salto muito significativo relativamente filosofia de comuta o subjacente ao RDIS tradicional onde necess rio ter um comutador digital de circuitos
231. ier rquica constitu da pela interliga o das seguintes redes 1 Rede privada de utilizador Consiste numa rede dentro das instala es do utilizador e pode ser por exemplo constitu da por v rias linhas telef nicas ligando equipamento terminal a uma central PPCA 1 Est se a referir a uma topologia l gica pois a conectividade f sica determinada pelo transporte OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 17 2 Rede de acesso ou local que respons vel por ligar os telefones ou PPCAs dos assinantes central local Embora n o representados na Figura 1 14 a rede de acesso pode tamb m incluir concentradores como se ir ver posteriormente 3 Rede de jun o que interliga um grupo de centrais locais e ligando as por sua vez ao centro de tr nsito prim rio 4 Rede de n cleo ou rede de troncas que interliga os centros de tr nsito atrav s do pa s A Central internacional Rede internacional Centros de tr nsito secund rio Rede de n cleo ou de troncas Centros de tr nsito prim rios Rede de jun o Centrais locais Rede de acesso Central ou local Tandem Linha de assinante y Figura 1 14 Organiza o hier rquica de uma rede telef nica nacional Note se que segundo a terminologia da ITU T a rede local constitu da pelo conjunto da rede de acesso e rede de jun o Na generalidade dos casos usa se no mbito desta disciplina
232. iferentes tipos de codificadores Norma G 711 G 726 G 723 1 G 729 DOD FS1015 ITU T ITU T ITU T ITU T USA Tipo de codec Forma Forma H brido H brido Vocoder D bito kbit s 64 16 24 32 40 5 3 8 2 4 Codifica o PCM ADPCM ACELP CS ACELP LPCIO Qualidade MOS 4 2 2 3 2 4 4 2 3 7 4 Sint tica 2 5 Voz sobre IP z No servi o de voz sobre IP VoIP o sinal de voz segmentado em pacotes que s o transportados como datagramas IP O IP um protocolo de n vel 3 e contem solu es de endere amento e de controlo apropriadas para encaminhar os pacotes entre a fonte e o Algebraic code excited linear prediction 2 Conjugate structure ACELP J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 58 destino Uma rede IP proporciona um servi o de entrega de datagramas n o orientado liga o e baseado no melhor esfor o Na sua forma mais simples uma rede VoIP constitu da por dois ou mais portais VoIP gateways interligados por uma rede IP Estes dispositivos s o respons veis pela convers o dos sinais de voz num fluxo de pacotes IP pela expedi o desses pacotes para o destino e na recep o pela convers o do fluxo de dados IP de novo em sinais de voz O TCP Transmission Control Protocol e o UDP User Datagram Protocol s o os protocolos de n vel 4 usados normalmente numa rede IP O primeiro um protocolo orientado liga o e oferece um servi o fi vel e
233. igura 6 24 Estrutura de um comutador STS O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 216 Como se pode verificar o conflito associado utiliza o do time slot 15 foi resolvido O comutador espacial de entrada encarrega se de ligar no TS2 a entrada 1 sa da 1 e no TS8 a entrada 1 sa da 2 O primeiro bloco TSI transfere o conte do do TS2 para o TS15 enquanto o segundo bloco transfere o conte do do TS8 para o TS15 O andar espacial terminal respons vel por estabelecer no TS15 as liga es apropriadas Normalmente os comutadores espaciais s o implementados usando estruturas monoandar sem bloqueio embora para comutadores de grandes dimens es se possam considerar comutadores espaciais com andares m ltiplos Quando cada andar individual uma estrutura sem bloqueio a opera o do comutador STS funcionalmente id ntica opera o de uma matriz espacial com tr s andares Assim para estudar a probabilidade de bloqueio pode se usar um grafo de canal id ntico ao da Figura 6 15 ver Figura 6 25 Atendendo a esse grafo a probabilidade de bloqueio vem dada por AE 6 57 onde k o n mero de blocos TSI no andar interm dio e p a probabilidade de ocupa o de cada linha interm dia entre os andares espaciais e o andar temporal Esta probabilidade facilmente calculada em fun o da opera o de expans o ou compress o realizada no primeir
234. ima para uma rela o entre o di metro do condutor exterior e condutor interior igual a 3 6 Por isso os cabos coaxiais normalizados pelo ITU T t m uma rela o pr xima daquele valor como se pode constatar a partir da Tabela 3 2 Tabela 3 2 Pares coaxiais normalizados Tipo 2 6 9 5 1 2 4 4 0 7 2 9 Recomenda o ITU T G 623 G 622 G 621 di 2 6 mm 1 2 mm 0 7 mm dz 9 5 mm 4 4 mm 2 9 mm d d 3 65 3 67 4 14 Zo 75 1 Q 75 1 Q 75 1 0 A estrutura dos pares coaxiais elimina praticamente a possibilidade de acoplamentos capacitivos e indutivos entre os diferentes pares Assim embora possam surgir acoplamentos galv nicos entre os condutores exteriores as propriedades de diafonia deste meio de transmiss o s o excelentes para frequ ncias de opera o acima dos 60 kHz Abaixo dos 60 kHz os cabos coaxiais n o devem ser usados devido ao problema da capta o de interfer ncias exteriores diafonia elevada assim como ao facto de introduzirem distor o de fase A ZA Figura 3 7 Estrutura do cabo coaxial RG 59 A cobertura protectora de pl stico B malha de cobre C isolador D n cleo de cobre OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 71 Os cabos coaxiais constitu ram o meio de transmiss o por excel ncia dos sistemas de transmiss o anal gica de grande dist ncia tendo permitido suportar sistemas FDM de grande capacidade como sejam os sistemas definidos pela re
235. imens o muito inferior Para vincar essa diferen a nas redes ATM usa se a designa o de c lula em vez de pacote Uma c lula constitu da por 53 octetos sendo 5 usados para cabe alho e os restantes para informa o A import ncia cada vez maior do protocolo IP associada massifica o da Internet e a necessidade de usar este protocolo para suportar servi os diferentes do servi o de dados como por exemplo a voz e o v deo levou ao desenvolvimento de estrat gias apropriada para tamb m ser poss vel garantir qualidades de servi o pr determinadas nas redes IP O protocolo MPLS Multiprotocol Label Switching vem exactamente nesse sentido A base deste protocolo consiste em canalizar todos os pacotes com o mesmo destino atrav s de uma esp cie de t nel virtual associando lhe uma etiqueta label O encaminhamemto nas redes MPLS feito unicamente atrav s da identifica o da etiqueta permitindo aumentar significativamente a rapidez de comuta o e consequentemente reduzir o atraso do pacote na rede 1 5 4 Redes h bridas fibra coaxial As redes de distribui o de televis o por cabo ou CATV CAble TV s o caracterizadas por usarem uma infraestrutura em fibra ptica para servir n cleos c lulas de algumas centenas de utilizadores 200 a 1000 seguida de uma rede em cabo coaxial at s instala es do utilizador ver Figura 1 19 Por essa raz o s o designadas por redes h bridas fibra coaxial embora muitas vezes apa
236. imento das mem rias RAM de alta velocidade o panorama alterou se sendo hoje em dia mais barata a comuta o temporal do que a espacial As dimens es de um comutador espacial digital aumentam com o quadrado do n mero de linhas de entrada sa da Deste modo para diminuir as suas dimens es usa se a mesma filosofia j descrita para o caso anal gico ou seja as matrizes s o divididas em v rios andares o que conduz a estruturas do tipo TSST ou TSSST 6 2 7 Problemas 6 12 Considere um sistema de comuta o espacial com 3 andares com 2048 entradas 2048 sa das que n o apresenta bloqueio Numa configura o optimizada qual o n mero de pontos de cruzamento necess rios Qual o n mero de matrizes em cada andar e quantas linhas de entrada e sa da existem por andar 6 13 a Determine recorrendo ao m todo dos grafos de Lee uma express o para a probabilidade de bloqueio de uma arquitectura de comuta o com tr s andares b Determine uma express o para a probabilidade de bloqueio de uma arquitectura de comuta o com 5 andares como se indica na figura recorrendo mesma metodologia 6 14 Um comutador TSI possui uma mem ria com um ciclo de acesso de 50 ns correspondente a uma opera o de escrita ou de leitura Cada palavra de mem ria tem 16 bits e o comprimento das tramas de 1024 bits Qual d bito bin rio m ximo de cada canal Qual o d bito bin rio nas vias de entrada e de sa da Quantos bits de mem r
237. io de chamadas oferecidas central b O tr fego m dio correspondente a estas chamadas c O tr fego m dio por assinante d O grau de servi o probabilidade de bloqueio e O tr fego m dio transportado Na hora mais carregada um assinante com uma nica linha realiza quatro chamadas e recebe duas A dura o m dia de cada chamada de 2 min Qual a probabilidade de que um assinante chamador encontre essa linha ocupada 6 4 Considere que a um grupo de 5 troncas oferecida uma chamada em cada 50 s e a 6 5 6 6 6 7 6 8 dura o m dia da chamada de 100 s Determine a intensidade do tr fego b A probabilidade de bloqueio grau de servi o A um grupo de 5 troncas oferecido um tr fego de 2E A dura o m dia de uma chamada de 3 minutos a Qual o n mero m dio de chamadas oferecidas por hora b Qual a probabilidade de n o serem oferecidas chamadas durante um per odo de tempo de 5 minutos c Qual o grau de servi o d Admitindo que as diferentes troncas s o testadas sequencialmente qual o tr fego transportado por cada tronca e Qual o tr fego perdido Durante a hora de ponta oferecido em m dia um tr fego de 30 E a um grupo de troncas Em m dia o per odo total durante o qual todas as troncas est o ocupadas de 12 segundos sendo perdidas 2 chamadas Determine o n mero m dio de chamadas transportadas pelo grupo e a dura o m dia das chamadas N
238. ion ITU Este organismo uma ag ncia da ONU e actua fundamentalmente atrav s dos seguintes org os e ITU Telecommunication Sector ITU T que corresponde ao antigo Comit Consultatif International T l graphique et T l phonique CCITT As suas fun es incluem o estudo de quest es t cnicas m todos de opera o e tarifas para as comunica es telef nicas e de dados e ITU Radiocommunications Sector ITU R que corresponde ao antigo Comit Consultatif International des Radiocommunications CCIR Estuda todas as quest es t cnicas e operacionais relacionadas com radio comunica es incluindo liga es ponto a ponto servi os m veis e radiodifus o Associado ao ITU R est o International Frequency Registration Board IFRB que regula a atribui o das bandas de frequ ncias aos diferentes servi os Tanto a ITU T como a ITU R s o compostos de delegados dos governos operadores de telecomunica es e organiza es industriais Ambos t m um elevado n mero de grupos de estudo Os seus trabalhos tomam a forma de recomenda es que s o ratificadas por assembleias plen rias que t m lugar de quatro em quatro anos Os resultados dessas sess es plen rias s o publicados numa s rie de volumes que proporcionam recomenda es e informa o actualizada para todos os interessados na rea das telecomunica es Al m da ITU existem um conjunto de outros organismos tamb m com actividade na rea das tele
239. ionamento Nas redes de comuta o de pacotes todas as chamadas mensagens que chegam durante um per odo de congestionamento esperam numa fila at que uma tronca de sa da fique livre Por isso essas chamadas s o atrasadas mas n o perdidas Os sistemas com estas caracter sticas designam se por sistemas com filas de espera Nos sistemas de comuta o de circuitos como o caso das centrais telef nicas todas as tentativas para realizar chamadas num sistema congestionado s o infrut feras Estes sistemas designam se por sistemas com perdas Num sistema com perdas o tr fego transportado inferior ao tr fego oferecido sendo a diferen a o tr fego perdido Define se o grau de servi o B como a rela o entre o tr fego perdido e o tr fego oferecido na hora de ponta ou seja _ Tr fego perdido 6 5 Tr fego oferecido Assim se oferecido um tr fego de A Erlangs a um grupo de troncas com um grau de servi o de B o tr fego perdido AB e o tr fego transportado A 1 B Erlangs A escolha do grau de servi o resulta de um compromisso entre dois factores contradit rios Se muito elevado os utilizadores fazem muitas tentativas infrut feras o J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 184 q 2 que motivo de insatisfa o Se por outro lado muito baixo tem se despesas desnecess rias em equipamento que raramente usado Um objectivo raz
240. its de informa o dos tribut rios os bits C s o bits de indica o de justifica o do canal i e finalmente J s o bits de justifica o do canal i Como exemplo note se que a presen a de um bit de justifica o no canal 2 indicada fazendo C 1 Co l e Co l Tabela 5 5 Estrutura da trama E2 8 448 Mb s FRERRERRRRERER eede e e meee Jus fee oe fofo e fe Gs 0a 6a Ga k x f ue O es fa A periodicidade com que os bits vazios podem ser inseridos nos time slot predestinados define uma trama de justifica o de dura o T n o necessariamente igual ao per odo de amostragem T O d bito m ximo de justifica o para um determinado tribut rio dado por pede 5 3 T Assim no caso do E2 tem se uma trama de justifica o com T 100 4 us portanto diferente do per odo de amostragem T 125 us Estes resultados s o consequ ncia do facto de a multiplexagem de segunda ordem ignorar a estrutura das tramas prim rias considerando simplesmente o fluxo dos bits Para a mesma trama tem se D 9962 bits s Tabela 5 6 Estrutura de trama DS2 6 312Mb s A Tabela 5 6 descreve a estrutura de uma trama DS2 a qual constitu da por 1176 z bits Como se v a estrutura desta trama significativamente diferente da E2 Em primeiro lugar tal como no DS1 o enquadramento da trama distribu do Al m disso t m se dois n veis de enquadramento O n vel principal estabelecido pelo padr o obtido
241. iu se que usual identificar numa rede de telecomunica es uma camada de rede de servi o e uma camada de rede de transporte e que camada de rede de transporte compreende as funcionalidades necess rias para proporcionar transmiss o multiplexagem encaminhamento protec o supervis o e aprovisionamento de capacidade dos sinais provenientes das camadas de servi o A SDH uma tecnologia que permite implementar todas essas funcionalidades e por isso considerada como uma tecnologia de transporte O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 155 5 3 2 Elementos da Rede de Transporte SDH Uma rede de transporte SDH constitu da por v rios elementos de rede n s interligados entre si normalmente por vias de transmiss o pticas segundo uma certa topologia f sica e ligados a um sistema de gest o de rede pelo canal de comunica o de dados Os elementos de rede SDH fundamentais s o os multiplexadores comutadores de cruzamento cross connects e regeneradores Os multiplexadores podem ainda operar em modo terminal ou em modo de inser o extrac o Add Drop As caracter sticas desses elementos e as suas principais fun es est o esquematizadas na Tabela 5 9 Tabela 5 9 Defini o dos elementos da rede SDH usado para combinar tribut rios PDH ou mesmo SDH de modo a gerar um sinal STM N de d bito mais LTM elevado Estes elementos s o a principal adapta
242. ivo Por cada pacote t m se 40 octetos de cabe alho distribu dos do seguinte modo 20 octetos para o IPZ 8 octetos para o UDP e 12 octetos para o RTP Tal implica por exemplo que no caso do codec G729 o d bito na sa da do codificador de 8 kbit s e depois da introdu o dos cabe alhos este d bito aumenta para 24 kbit s Cabe alho RTP Es ho UDP oc co HE e did E EN O DME Ea Figura 2 17 Processo de forma o dos pacotes IP no servi o VolP 2 6 Problemas 2 1 A qualidade m nima requerida para a voz digitalizada exige uma rela o S N de pelo menos 26 dB Admitindo que a gama din mica do sinal de voz de 30 dB calcule o n mero m nimo de bits necess rios para garantir essa qualidade usando quantifica o uniforme 26 No IPv6 o n mero de octetos por cabe alho aumenta para 40 J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 60 Did 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 Qual o d bito bin rio de um sinal de alta fidelidade digitalizado PCM uniforme com uma gama din mica de 40 dB Suponha que os requisitos de fidelidade exigem a passagem de uma frequ ncia de 10 kHz com uma rela o sinal ru do de quantifica o de 50 dB Para simplificar suponha que os sinais de entrada s o sinusoidais Um sistema de a dio digital CD compact disc usa PCM linear com 16 bits e uma frequ ncia de amostragem de 44 1 kHz para cad
243. j cobria todo o globo incluindo o Extremo Oriente e a Austr lia Outro ponto singular na grande caminhada das telecomunica es foi a inven o do telefone Embora a hist ria da inven o do telefone seja um tanto nebulosa com v rios inventores a requererem para si os louros dessa inven o a primeira demonstra o com sucesso de transmiss o electr nica de voz intelig vel foi realizada por Alexander Graham Bell em 1876 consagrada no hist rico apelo de Bell para o seu assistente Mr Watson come here I want to see you Interessantes s o tamb m as palavras prof ticas por ele proferidas nessa altura This is a great day with me and I feel I have at last struck the solution of a great problem and the day is coming when telephone wires will be laid on the houses just like water or gas and friends converse without leaving home Destaque se que na hist ria do telefone surge tamb m o nome do inventor portugu s Cristiano Bram o que no ano de 1879 estabeleceu uma liga o telef nica entre Lisboa e Set bal usando um aparelho por ele concebido Sa99 Inventado o telefone tratava se de resolver o problema da liga o entre os interlocutores envolvidos numa liga o telef nica A primeira solu o consistiu na utiliza o de centrais telef nicas manuais No entanto com o aumento do n mero de linhas a utiliza o deste tipo de centrais tornou se impratic vel Para al m disso tinha se O o o Pires Sistemas e Redes
244. jecto virado para os picos de tr fego de curta dura o resultantes de fen menos imprevis veis desastres naturais etc e de eventos especiais e concursos na TV Chamadas em Progresso 0 1 2 3 4 5 6 minutos Figura 6 1 Varia o do tr fego a curto prazo Chamadas em Progresso Hora de ponta gt e 02 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 f horas Figura 6 2 Varia o do tr fego telef nico ao longo de um dia 6 1 3 Medidas de tr fego As centrais de comuta o telef nica desempenham um papel fundamental no estabelecimento de um circuito entre dois quaisquer assinantes No estudo do tr fego que se vai realizar admite se que as centrais telef nicas s o de acesso total permitindo assim ligar qualquer entrada livre a qualquer sa da livre Na Figura 6 3 representa se um modelo OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 182 gen rico de uma central telef nica de acesso total com M linhas de entrada troncas e N linhas de sa da troncas O estabelecimento de um circuito em resposta a um pedido da chamada implica apresar uma das N troncas de sa da e lig la a uma das M linhas de entrada Se todas as troncas de sa da est o ocupadas a chamada bloqueada Obviamente para haver bloqueio necess rio que M gt N ou seja o n mero de entradas superior ao n mero de sa das Um sistema com esta caracter stica usa concentra o e como p
245. l ru do de quantifica o sofre uma melhoria de C e por isso o par metro C designa se por vantagem de compress o Obt m se desta maneira para amplitudes reduzidas a mesma qualidade que se obteria com uma quantifica o uniforme C 16 vezes mais fina ou seja com 16L n veis Por sua vez a rela o sinal ru do para a parte logar tmica dada por sin BLC I A 2 30 Aqui a rela o sinal ru do de quantifica o constante e independente da amplitude do sinal Assim para lt x t gt 1 a rela o sinal ru do reduz se de um factor igual a A I C relativamente ao caso uniforme Para garantir a condi o 2 25 o ITU T fixou um n mero de n veis de quantifica o igual a 256 o que implica a utiliza o de um c digo bin rio com palavras de 8 bits Atendendo a que o ritmo de amostragem para os sinais telef nicos tamb m foi fixado por conven o internacional igual a 8 kHz chega se a d bito bin rio de 64 kb s como j tinha sido referido anteriormente Para a lei u 4 255 o declive na origem dada por u C 46 In l u 2 31 OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 48 o que permite concluir que a lei u conduz a uma ligeira melhoria da rela o sinal ru do relativamente lei A para sinais com amplitudes reduzidas S N 20log C 38 dB 1 A 1 Xx Figura 2 8 Relac o sinal ru do de quantifica o para a lei A A v
246. lar de Comuta o Autom tica passando por um computador pessoal Os servidores s o dispositivos que armazenam informa o que pode ser difundida de modo livre ou a pedido dos utilizadores Como exemplo deste tipo de elementos de rede t m se os servidores WWW usados na Internet e as cabe as de redes das redes de televis o por cabo onde s o transmitidos os diferentes canais que chegam a casa do utilizador Os sistemas de sinaliza o e gest o s o respons veis por processarem a informa o de sinaliza o e gest o da rede A informa o de sinaliza o respons vel pela componente din mica das redes de telecomunica es e a informa o de gest o pode corresponder a v rias fun es tais como detec o de falhas configura o da rede autoriza o de acesso etc Nos ltimos trinta anos surgiram um grande n mero de novos tipos de redes de telecomunica es e certamente que muito mais ir o surgir no futuro Embora seja importante para um engenheiro de telecomunica es ter um conhecimento detalhado das tecnologias usadas para construir essas diferentes redes e compreender as suas potencialidades e limita es tamb m n o deixa de ser relevante ser capaz de perspectivar essas redes em termos de entidades abstractas independentes das tecnologias e assentes em conceitos gerais Nesse sentido uma rede de telecomunica es pode se representar atrav s de um grafo Um grafo definido geometricamente como um conjunto de p
247. logia l gica desse anel uma topologia em malha onde em cada n inserida extra do para cada um dos outros n s um E3 a Explique como esse anel se comporta em presen a de uma falha na fibra b Calcule a capacidade dos ADMSs usados na rede c Responda s al neas anteriores considerando em alternativa um anel bidireccional com 4 fibras com protec o a n vel de sec o O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 179 5 5 Refer ncias F197 J E Flood Telecommunication Networks The Institution of Electrical Engineers 1997 Sc81 M Schwartz Information Transmission Modulation and Noise McGraw Hill 1981 Se97 M Sexton A Reid Broadband Networking ATM SDH and SONET Artech House 1997 Pe95 J Perdigoto An lise de Desempenho em Redes de Transporte Baseadas na Hierarquia Digital S ncrona Tese de Mestrado Universidade de Coimbra 1995 Le95 W S Lee D C Brown Advances in Telecommunications Networks Artech House 1995 Wu92 Tsong Ho Wu Fiber Network Service Survivability Artech House 1992 Bo97 G Bouyer Les r seaux synchrones tendus PDH et SDH Hermes Paris 1997 OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 180 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 6 1 Fundamentos da teoria do tr fego 6 1 1 Introdu o O objectivo de uma rede telef nica
248. lta e servi os de mensagem O primeiro tipo requer uma transfer ncia de informa o extremo a extremo em tempo real como por exemplo o caso da telefonia ou da v deo confer ncia Os servi os de consulta permitem que o utilizador consulte informa o armazenada noutros pontos da rede como seja o caso de acesso a documentos ou v deo Finalmente nos servi os de mensagem que t m a particularidade de n o operarem em tempo real e de a troca de informa o ocorrer entre entidades com capacidade de armazenamento ou caixas de correio electr nico As 1 Qualquer tipo de tecnologia DSL 2 Voice over Internet Protocol OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 33 mensagens de correio electr nico ou as mensagens telef nicas s o exemplos de servi os de mensagem Se a perspectiva de an lise for o modo de representa o da informa o os servi os podem ser divididos em monom dia e multim dia Na primeira classe incluem se os servi os que usam um nico modo para representar a informa o como sejam por exemplos os servi os de telefonia telec pia e televis o enquanto a ltima classe inclui os servi os que fazem uso de diferentes modos texto gr ficos udio imagens e v deo Os servi os proporcionados pela Internet s o um bom exemplo de servi os multim dia Se por sua vez a perspectiva de an lise for os requisitos impostos rede h diferentes par m
249. m visi m ez x x Figura 5 22 Estrutura dos cabe alhos da trama STM 1 Os octetos B2 D4 D12 e E2 do cabe alho de sec o de multiplexagem desempenham uma fun o an loga dos octetos equivalentes do cabe alho de sec o de regenera o Em particular B2 usado para transmitir um c digo BIP 24 que calculado sobre todos os bits da trama anterior com excep o do cabe alho de sec o de regenera o enquanto 6t Consiste em adicionar em m dulo 2 oito conjuntos de bits e colocar o resultado no octeco B1 J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 162 D4 D12 constituem um canal DCC a 576 kbit s dispon vel para transmitir informa o de gest o entre e para os elementos de rede que terminam a sec o de multiplexagem K1 e K2 s o usados para a fun o de comuta o de protec o autom tica como se ver posteriormente quanto se estudarem as diferentes t cnicas de protec o Por sua vez o octeto Sl usado para transmitir mensagens referentes ao tipo de rel gio usado no processo de sincroniza o enquanto o octeto M1 serve para transportar a informa o referente ao n mero de erros detectados na sec o de multiplexagem atrav s dos octetos B2 O significado dos campos H1 H3 do ponteiro ser explicado na sec o 4 3 7 Antes de explicar as fun es dos diferentes octetos do cabe alho de caminho conveniente introduzir
250. m amplitudes superiores aos valores extremos o quantificador vai originar uma distor o de sobrecarga Para calcular o valor m dio quadr tico dessa distor o na necess rio especificar a fun o densidade de probabilidade do sinal de entrada p x Assumindo que a fun o densidade sim trica ent o na 2 0 x pd 2 9 yV Os sinais de voz s o muitas vezes modelados por uma estat stica Laplaciana sendo neste caso a fun o densidade de probabilidade dada por 1 p T bl 6 2 10 onde o s a pot ncia m dia do sinal Entrando com 2 10 em 2 9 conclui se que na 0 expl JY Io 2 11 J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 43 Exemplo 2 3 Admita que um sinal anal gico com uma pot ncia fo descrito por uma estat stica Laplaciana amostrado e em seguida quantificado por um quantificador uniforme com L n veis e uma gama autorizada de V V Determine e represente a rela o sinal ru do de quantifica o entrando em considera o com a distor o de sobrecarga Solu o Com base em 2 5 2 7 e 2 11 chega se a 2 S o 1 xX n na E Vo gt 0 ex 2 exp 2a onde V o o factor de carga SM Na Na dB Distor o de sobrecarga x 1 a dB 2 2 4 6 Quantifica o n o uniforme Como j se referiu os sinais de voz s o caracterizados pelas pequenas amplitudes serem muit
251. m de a sinaliza o e a voz poderem ser transmitidos simultaneamente mas requerem uma maior banda que nem sempre est dispon vel Da s se usarem nos sistemas mais antigos baseados em FDM Como exemplo de sinaliza o na banda refira se um esquema usado vulgarmente que transmite uma frequ ncia de 2600 Hz para indicar que a tronca est inactiva A partir do momento que a tronca passa para um estado activo esse sinal desligado Quanto informa o de endere amento esta enviada usando uma sinaliza o multifrequ ncia parecida com a usada nos telefones de teclas Os tons usados s o os de 700 900 1100 O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 226 1300 1500 e 1700 Hz Qualquer d gito transmitido usando dois desses tons em diferentes combina es Note se que a sinaliza o multifrequ ncia independente do meio de transmiss o podendo usar se com cabos de pares sim tricos cabos coaxiais fibra ptica etc Por m a sinaliza o por interrup o da corrente DC pode ser unicamente usada com cabos de pares sim tricos e com um fonte de alimenta o cont nua de 48V como o caso do lacete de assinante Outro tipo de sinaliza o de troncas a sinaliza o PCM que j foi analisada quando se estudou a multiplexagem TDM Como se viu na primeira hierarquia do ITU T usa se o time slot 16 para transmitir a informa o de sinaliz
252. m os m nimos j que um sinal de voz com volume muito elevado n o desej vel Nas redes de telecomunica es anal gicas os equivalentes de refer ncia podiam variar significativamente de liga o para liga o Essa n o uniformidade no desempenho deve se quer s varia es da atenua o das linhas de assinante e jun o quer s convers es de dois para quatro fios e vice versa como se ver no Cap tulo 4 por cada convers o tem se uma atenua o igual ou superior a 3 dB Como j se referiu ser conveniente que as liga es comutadas tenham um desempenho t o uniforme quanto poss vel o que nas redes anal gicas s era conseguido dentro de certos limites Para atingir esses objectivos usavam se sinais de teste que em todas as troncas eram ajustados para n veis de pot ncia especificados em cada central de comuta o o que era conseguido atrav s da medida do n vel desses sinais de teste e da sua compara o com um n vel de refer ncia Como as perdas de transmiss o variam com a frequ ncia esses sinais de teste eram especificados para frequ ncias bem definidas usualmente 800 ou 1000 Hz para os circuitos de fonia 3 dB t Rede internacional 3 5 dB 3 5 dB Rede de longa dist ncia Rede local 17 3 dB 8 7 dB Figura 1 15 Exemplo de um plano de transmiss o de uma rede telef nica anal gica OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 20
253. m tr s andares dado por C Q N 2n N n 6 42 O n mero m nimo de pontos de cruzamento determinado facilmente tratando n como uma vari vel cont nua diferenciando C em ordem a n e igualando a zero obtendo se O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 202 n VN 2 6 43 o que conduz a C 3 NINO 6 44 Figura 6 10 Matriz de comuta o 4x4 com arquitectura de Clos sem bloqueio em sentido estrito Na Figura 6 10 representa se uma matriz de comuta o 4x4 sem bloqueio em sentido estrito O n mero de sub matrizes do andar interm dio obtido pelo teorema de Clos C153 que se apresenta a seguir Teorema de Clos Uma matriz de comuta o com tr s andares Figura 6 8 n o introduz bloqueio de interliga o em sentido estrito se e s se verificar a condi o k gt 2n 1 6 45 Este teorema pode ser demonstrado considerando duas sub matrizes uma pertencente ao andar de entrada sub matriz A e a outra ao de sa da sub matriz C de uma matriz com tr s andares ver Figura 6 11 com um grau de ocupa o tal que s poss vel o estabelecimento de mais uma liga o entre a entrada i e a sa da j Assim das n entradas da sub matriz A n 1 est o ocupadas e das n sa das da sub matriz C tamb m n 1 est o ocupadas A pior situa o no que diz respeito ao bloqueio ocorre quando as liga es entre as n 1 entradas da sub matriz A e o andar de sa
254. ma simples fibra ptica Numa rede real essa liga o muito mais complexa e pode conter v rios n veis hier rquicos sendo realizada pela rede da camada de transporte A parte coaxial rede coaxial corresponde componente de acesso da rede h brida Essa componente inicia se no n de acesso ptico onde tem lugar a convers o do sinal do dom nio ptico para o dom nio el ctrico e no caso das redes com capacidade para suportar servi os interactivos bidireccionais tamb m do dom nio el ctrico para o ptico wv ow O 13 Note se que nas redes de distribui o de v deo sobre IP o utilizador s tem acesso em cada instante a um nico canal Quando pretende vizualizar outro canal tem de o solicitar enviando um sinal de controlo para a cabe a de rede 14 Ser de notar que esses amplificadores s o uma importante fonte de ru do e de origem de falhas e por isso a sua elimina o vai contribuir para aumentar a qualidade do sinal e a fiabilidade da rede OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 26 Amplificador de tronca com reparti o Fibra ptica Repartidor coaxial N de acesso Utilizador 070111020 Cabo coaxial Amplificador de linha Figura 1 19 Estrutura de uma rede h brida fibra coaxial A rede coaxial tem uma topologia f sica em rvore A reparti o dos sinais de radiofrequ ncia pode ser feita atrav s dos amplificadores
255. mero de pontos de cruzamento varia com 1 n enquanto o n mero de liga es varia com 1 n Se para reduzir o n mero de pontos de cruzamento o valor de n feito muito elevado ent o o n mero de liga es interiores reduz se Assuma se que o n mero de liga es interiores igual ao n mero de circuitos de entrada e circuitos de sa da K N Nesta situa o o n mero de pontos de cruzamento vem dado por C 2 2N 6 39 Comparando a equa o 6 37 e 6 38 verifica se que com a utiliza o de dois andares se conseguiu uma redu o do custo da matriz Efectivamente para o exemplo apresentado anteriormente necessitava se neste caso de 2 000 pontos de cruzamento em vez dos 10 000 requeridos pela arquitectura monoandar Embora a utiliza o dos dois andares tenha conduzido a um aumento da efici ncia verifica se contudo que esta estrutura apresenta alguns problemas devido ao facto de s ser poss vel estabelecer uma liga o entre as sub matrizes de andares diferentes Em primeiro lugar apresenta bloqueio em segundo apresenta uma fiabilidade baixa Para ultrapassar estas limita es pode se recorrer a matrizes com tr s ou mais andares O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 200 N linhas de sa da N linhas de entrada Figura 6 8 Matriz de comuta o espacial NxN com tr s andares Na Figura 6 8 representa se uma matriz com tr s andar
256. metro e acesso A rede de n cleo abarca grandes dist ncias centenas a milhares de quil metros usada para transportar grandes agregados de tr fego e oferecer conectividade s redes regionais ou metropolitanas No oposto da hierarquia situam se as redes de acesso que s o concebidas para oferecer directamente conectividade a uma grande variedade de utilizadores As redes de acesso usam uma grande variedade de tecnologias e protocolos de comunica o que dependem dos servi os proporcionados ao utilizador Por exemplo se o utilizador requer apenas o servi o telef nico a rede de pares sim tricos convencional suficiente mas se o utilizador desejar um acesso de banda larga para liga es r pidas Internet ou para servi os de v deo j necess rio equacionar se outras alternativas como o ADSL redes de cabo coaxial ou mesmo acesso em fibra ptica Situadas no meio est o as redes metropolitanas ou regionais Estas estendem se em m dia por regi es entre 10 100 km e interligam o acesso e o n cleo Os d bitos t picos dos caminhos no dom nio el ctrico s o 34 Mb s e 155 5 Mb s J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 14 Como se mostra na Figura 1 10 a topologia t pica de uma rede de n cleo a malha enquanto da rede metropolitana normalmente baseada numa topologia em anel J no acesso encontra se uma maior variedade de topologias podendo dizer se que com excep
257. miss o 69 g 3 e calibre de 0 5 mm 24 AWG um valor t pico para esse par metro de 1 7x10 KHz E Para o caso da telediafonia a densidade espectral de pot ncia pode ser dada por SES XIN SDa fe 3 16 onde X f a fun o de transfer ncia da telediafonia o comprimento do cabo a f o coeficiente de atenua o e y um par metro cujo valor t pico igual a 10 kHz km para o par com as caracter sticas referidas Como mostram as equa es 3 15 e 3 16 o efeito dos dois tipos de diafonia cresce com o aumento da frequ ncia Assim ser de esperar que no caso dos lacetes de assinante anal gicos que usam a banda de transmiss o situada entre os 300 e os 3400 Hz a sua ac o seja desprez vel Por m nos lacetes digitais que podem usar bandas da ordem das v rias centenas de kHz o efeito da diafonia muito problem tico e n o pode ser ignorado pelo projectista destes lacetes 3 1 2 Cabos de pares coaxiais Um par coaxial constitu do por dois condutores conc ntricos sendo o condutor interior isolado e centrado com ajuda de um material diel ctrico ver Figuras 3 6 e 3 7 Os pares coaxiais s o agrupados em pequeno n mero num cabo protegido por uma bainha com propriedades mec nicas apropriadas para resistir aos esfor os de trac o colocados o Figura 3 6 Estrutura de um par coaxial A imped ncia caracter stica de um par coaxial dentro da hip tese que L gt gt R largamen
258. mo a xDSL e novos conceitos como o VoIP ou V deo sobre IP e o aparecimento de uma infra estrutura de transmiss o com uma largura de banda quase ilimitada fibra ptica vieram criar as condi es para o aparecimento de uma mir ade de novos servi os tal que hoje em dia ainda n o f cil visualizar com nitidez a totalidade dos seus contornos Os servi os fornecidos por uma rede de telecomunica es podem ser classificados segundo diferentes classes que est o associadas os diferentes par metros direc o do fluxo de informa o modo de representa o da informa o requisitos impostos rede etc Tendo em conta a direc o do fluxo de informa o os servi os podem ser e Servi os distributivos Servi os caracterizados pela fluxo de informa o ser unidireccional de um ponto central da rede para m ltiplos utilizadores Este tipo de servi os ainda pode ser oferecido num ambiente em que o utilizador n o tem qualquer controlo sobre o in cio e a ordem da apresenta o sem controlo da apresenta o como o caso de difus o de televis o ou num ambiente em que o utilizador pode influenciar essa apresenta o com controlo de apresenta o como o caso do v deo a pedido ou do teletexto e Servi os interactivos Servi os caracterizados pelo fluxo de informa o ser normalmente bidireccional Estes servi os ainda se podem apresentar segundo v rias envolventes servi os de conversa o servi os de consu
259. mostra na Figura 2 5 Tem se assim um erro de quantifica o de Ep MAs onde x x t Ser de notar que e O erro tem uma amplitude limitada a q 2 onde q a largura do intervalo de quantifica o e Se a amostra x t tiver uma probabilidade id ntica de se situar em qualquer ponto do intervalo referido a distribui o de amp uniforme sendo caracterizada pela fun o densidade de probabilidade OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 40 1 q q e as E lt pleq 7 an 2 2 A pot ncia de ru do de quantifica o pode assim ser calculada atrav s de 2 fio q lt E gt e p e de 2 3 q f qPlEq dEg 12 2 3 00 O efeito cumulativo do ru do de quantifica o nos sistemas PCM pode ser tratado como ru do aditivo com um efeito subjectivo similar ao do ru do branco Deste modo faz sentido falar em rela o sinal ru do de quantifica o que se pode definir do seguinte modo s lt KOK gt 2 4 ha Ka gt onde x t representa o sinal anal gico de entrada O c lculo da pot ncia s requer o conhecimento da estat stica do sinal x t Por m em muitos casos a an lise do desempenho de um quantificador baseado em sinais de entrada sinusoidais j que estes facilitam as medidas e o c lculo da rela o sinal ru do de quantifica o Como um sinal sinusoidal com amplitude 4 tem uma pot ncia igual a s A 2 usando
260. mprimento de onda de trabalho Os sistemas de transmiss o ptica presentes operam em duas bandas de comprimentos de onda tamb m designadas por janelas de transmiss o a janela de 1 3 um e a janela de 1 55 um as quais pertencem ambas ao dom nio do infravermelho A atenua o das fibras pticas m nima para a janela de 1 55 um apresentando um valor t pico de 0 2 dB km 2 Os valores t picos s o de 50 e 62 5 um OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 73 n cleo ba nha 2a Figura 3 9 Estrutura simplificada de uma fibra ptica A dispers o como se sabe divide se em intermodal e intramodal A primeira resulta do facto de diferentes modos apresentarem diferentes tempos de propaga o enquanto a segunda se deve ao facto de diferentes comprimentos de onda terem diferentes tempos de propaga o As fibras pticas monomodais s apresentam dispers o intramodal enquanto as fibras multimodais est o sujeitas s duas contribui es Antes de se estudar as implica es da dispers o nos sistemas de transmiss o ser conveniente fazer uma breve refer ncia s fontes emissoras usadas na transmiss o ptica A fonte emissora usada na generalidade dos casos o laser de semicondutor tamb m designado por d odo laser A modula o deste dispositivo feita variando a corrente de polariza o aos seus terminais modula o directa Na Figura 3 10 e
261. n rio D do canal k enquanto f igual ao d bito bin rio D com que a informa o lida ver Figura 5 9 L bits Mem ria El stica Recupera o Leitura do rel gio fk Figura 5 9 Estrutura de uma mem ria el stica Nos sistemas plesi cronos pouco prov vel que f seja igual a f Ent o se f maior do que f o ritmo da sequ ncia de entrada superior ao ritmo da sequ ncia de sa da o n mero de bits armazenados na mem ria n o lidos tende a aumentar podendo acontecer que uma nova trama seja escrita na mem ria antes da anterior ter sido lida Nesse caso esta ltima trama est assim definitivamente perdida Na situa o oposta f menor que fe como o n mero de bits armazenados n o lidos tende a decrescer a leitura poder acontecer antes da escrita sendo por conseguinte lida a trama precedente Esta perda ou repeti o de exactamente uma trama designa se por slip controlado ou simplesmente slip e produz se com um per odo dado por L 5 2 T D D L AD Exemplo 5 2 Pretende se determinar a estabilidade relativa de dois rel gios independentes para garantir um per odo de slips de 20 h considerando o sistema de multiplexagem prim rio europeu Solu o Se se tiver em conta que a dura o da trama dada por T L D a equa o 5 2 permite escrever J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnolog
262. nal a forma original quer em amplitude quer em dura o Controlo autom tico de ganho Decis o e Amostragem formatac o do Igualador Amplificador Recupera o Gerador de do rel gio pulsos Figura 3 17 Esquema de blocos de um regenerador O regenerador descrito tamb m muitas vezes na literatura t cnica com a designa o de repetidor 3R porque realiza tr s fun es essenciais Re formata o iguala o e amplifica o Re temporiza o recupera o de rel gio Regenera o decis o e formata o Nos sistemas reais a reconstru o da sequ ncia dos pulsos transmitidos nunca totalmente perfeita H sempre uma probabilidade finita de o circuito de decis o tomar uma decis o errada sobre o s mbolo transmitido e h sempre algum erro jitter na temporiza o da sequ ncia transmitida As fontes de erro s o para al m da interfer ncia intersimb lica o ru do t rmico o ru do electr nico dos amplificadores do regenerador a diafonia o ru do impulsivo etc O ru do impulsivo devido nomeadamente a influ ncias exteriores tais como descargas atmosf ricas circuitos el ctricos etc 3 2 4 5 Raz o de erros bin rios A an lise do desempenho de um sistema de transmiss o digital feita em termos da probabilidade de erro ou raz o de erros bin rios O ponto de partida para o c lculo da probabilidade erro consiste em determinar a estat stica das diferentes fontes
263. nalmente a 1 ra Por sua vez o coeficiente de atenua o e de fase s o iguais e proporcionais a 4f o que implica a exist ncia de distor o de amplitude e de fase Outra aproxima o consiste em considerar as frequ ncias para as quais wL gt gt R e 0 gt gt 6 3 9 Nesta banda de frequ ncias tem se que E 3 10 Zo c RIE o 3 11 2YL 2 NC B oVLC 3 12 a IR As equa es anteriores mostram que para as frequ ncias que satisfazem 3 9 a imped ncia caracter stica real e independente da frequ ncia e que a constante de fase cresce linearmente com a frequ ncia o que conduz a um atraso de grupo constante ou seja n o h distor o de fase Por sua vez o coeficiente de atenua o proporcional a R e s pode considerar se independente da frequ ncia quando o efeito pelicular for desprez vel Caso contr rio a varia o de R com ale como se intui da Tabela 2 1 faz com que o coeficiente de atenua o tamb m seja proporcional a I Em s ntese o coeficiente de atenua o apresenta uma varia o com ar tanto nas baixas como nas altas frequ ncia Na regi o de transi o o crescimento com a frequ ncia mais lento sendo aproximadamente proporcional a f o ver Figura 3 2 Por sua vez o atraso de grupo decresce com a frequ ncia atingindo um valor constante para as altas frequ ncias Para frequ ncias muito baixas o atraso de grupo tem uma varia o muito r pida conduzindo a distor
264. ncia da linha na banda da voz S que como j se referiu a introdu o dessas bobinas vai impedir a migra o para servi os digitais pelo que essa solu o foi abandonada Outra alternativa poss vel para a rede de acesso consiste em colocar unidades remotas pr ximas de grupos concentrados de assinantes Esta solu o permite aliviar os cabos de alimenta o e simultaneamente reduzir as perdas de transmiss o das linhas telef nicas servidas pelas unidades remotas Neste caso essas unidades incluem as ILAs e o equipamento de multiplexagem desmultiplexagem representado na Figura 4 3 Este equipamento multiplexa no tempo TDM v rios canais telef nicos e o sinal resultante transportado para a central telef nica local usando por exemplo fibra ptica Central Unidade Local Remota ne Transmiss o digital sobre fibra ptica Par sim trico Figura 4 4 Utiliza o de unidades remotas na rede de acesso As unidades remotas podem funcionar no modo concentrado ou n o concentrado No primeiro caso a unidade remota designa se por concentrador e ligada a um n mero de assinantes superior ao n mero de canais da via de transmiss o digital que liga a UR central local Refira se como exemplo o caso em que a via de transmiss o suporta 30 canais e a UR serve 240 assinantes Tal sistema apresenta um factor de concentra o de 8 O modo concentrado sobretudo interessante para reas com tr fego reduzido
265. nda o G 333 do ITU T destinada transmiss o sobre cabo coaxial apontava para a associa o de 12 super grupos mestre o que corresponde a 10 800 canais telef nicos e uma banda ocupada entre os 4 332 e 59 684 MHz Para terminar estas breves considera es sobre o FDM ser de destacar que as redes telef nicas modernas j praticamente n o fazem uso desta t cnica de multiplexagem No entanto o FDM continua a ser a t cnica dominante nas redes de distribui o de televis o por cabo j que a transmiss o anal gica continua a ser predominante nesta rea No caso das redes h bridas fibra coaxial o FDM aparece vulgarmente com a designa o de multiplexagem de sub portadora subcarrier multiplexing o que se explica pelo facto de a portadora principal nessas redes ser uma portadora ptica funcionando as portadoras el ctricas usadas para obter o sinal FDM como sub portadoras 5 1 2 Multiplexagem por divis o no comprimento de onda A multiplexagem por divis o no comprimento de onda permite explorar de modo eficiente a largura de banda das fibras pticas juntando numa mesma fibra um certo n mero de portadoras pticas cada uma com o seu comprimento de onda O conceito de O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 134 multiplexagem por divis o no comprimento de onda ou WDM wavelength division multiplexing est ilustrado na Figura 5 2 Fibra ptica Laser R
266. nterfer ncia intersimb lica pode conduzir a erros de transmiss o resultantes do facto de a informa o recebida n o ser exactamente id ntica informa o enviada pela fonte 3 2 4 3 Iguala o Atrav s de um processamento adequado do sinal na sa da de um determinado canal de transmiss o poss vel minimizar ou mesmo eliminar a influ ncia da interfer ncia J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 82 intersimb lica Esse processamento feito usando um filtro designado por igualador Para o projectista de um sistema de transmiss o digital fundamental conhecer a fun o de transfer ncia desse filtro Esse c lculo pode ser feito atendendo Figura 3 15 Da b s Igualador D bd De b s AD D e HR Codificador Va Descodificador Figura 3 15 Iguala o num sistema de transmiss o digital De acordo com essa figura a fun o de transfer ncia do igualador ser dada por 3 48 Vs I me MA o Em VD HCO onde V f e V f s o as transformadas de Fourier do sinal respectivamente na entrada do canal e na sa da do igualador Sabe se dos Fundamentos das Telecomunica es que para garantir uma interfer ncia intersimb lica nula o sinal na sa da do igualador deve satisfazer os crit rios de Nyquist Para tal necess rio que V f seja descrito por uma fun o apropriada capaz de satisfazer esses crit rios Como exemplo pode se referir a fun
267. nterposi o de octeto de v rios sinais STM 1 Por exemplo um sinal STM N resulta da multiplexagem de N sinais STM 1 A trama correspondente ao sinal STM N tem tamb m a dura o de 125us e a sua representa o bidimensional inclui 270xN colunas cada coluna com 9 linhas Tendo presente a estrutura do sinal STM 1 conclui se facilmente que os blocos correspondentes ao cabe alho de sec o e ao ponteiro do sinal STM N ocupam 9xN colunas enquanto o bloco associado carga transportada ocupa 261xN colunas O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 161 Na figura 5 23 apresenta se com detalhe a estrutura do cabe alho de sec o do ponteiro e tamb m do cabe alho de caminho de ordem superior de um sinal STM 1 No cabe alho de sec o de regenera o o conjunto dos octetos Al e A2 Al 11110110 e A2 00101000 constituem o padr o de enquadramento de trama sendo usados para definir o in cio da trama STM 1 Os octetos Al e A2 s o os ltimos octetos a serem inseridos no processo de forma o da trama a qual completamente baralhada scrambled antes desses octetos serem inseridos para evitar longas sequ ncias de Os e Is JO designado por tra o da sec o de regenera o e usado para transmitir um identificador de modo que um receptor de sec o possa verificar a integridade da sua liga o a um determinado emissor Bl usado para monitorizar erros de bit a n vel da
268. ntre si para a forma o da hierarquia digital plesi crona PDH plesiochronous digital hierarchy a europeia a americana e a Japonesa As normas europeias s o baseadas no sistema multiplico prim rio de 30 canais enquanto as americanas e japonesas s o baseadas no sistema de 24 canais A hierarquia europeia est representada na Figura 5 8 enquanto a americana est descrita na tabela 5 4 CEPT ou El 2 048 Mbit s 30 canais CEPT2 ou E2 8 448 Mbit s Mux 120 canais E RE 30 A prim rio 480 4 CEPT4 ou E4 canais X30 ha 139 264 Mbit s 1920 canais Figura 5 8 Hierarquia plesi crona europeia Tabela 5 4 Hierarquia plesi crona americana N mero de canais D bito bin rio Mbit s 1 544 6 312 44 736 214176 Todas as hierarquias plesi cronas de ordem superior usam interposi o de bit Nota se de imediato que o d bito bin rio do sinal resultante da multiplexagem de N tribut rios superior ao d bito bin rio obtido multiplicando por N os d bitos bin rios de cada um dos tribut rios Isto acontece porque necess rio inserir bits adicionais por duas raz es A primeira o enquadramento de trama Um desmultiplexador de ordem superior necessita como no caso do prim rio de reconhecer o in cio da trama no sentido de encaminhar correctamente os bits recebidos para o tribut rio destinat rio Para isso necess rio inserir uma sequ ncia de bits predeterminada designada por padr o de enquadram
269. o aproximada por n vN 2 6 48 Substituindo este valor de n na express o do n mero de pontos de cruzamento C 3 obt m se finalmente para o n mero m nimo de pontos de cruzamento para arquitecturas de tr s andares sem bloqueio em sentido estrito a seguinte express o C 4N N2N 1 6 49 O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 204 Como se pode verificar para valores grandes de N N gt 25 a express o anterior conduz a valores inferiores de C 1 sendo a diferen a tanto maior quanto maior for N O valor de C ainda pode ser reduzido usando arquitecturas com mais de tr s andares As matrizes com v rios andares baseadas na arquitectura de Clos podem ser constru das recursivamente a partir de matrizes com um n mero inferior de andares Por exemplo uma matriz de cinco andares ver Figura 6 12 pode ser vista como uma estrutura com tr s andares na qual as sub matrizes do andar interm dio s o substitu das por matrizes de tr s andares sem bloqueio C153 O n mero de estruturas de tr s andares que requerido ser por conseguinte igual a 2n 1 1 1 1 3 andares N linhas de sa da N linhas de entrada 3 andares Figura 6 12 Matriz espacial com arquitectura de Clos de cinco andares Pode se demonstrar que o n mero de pontos de cruzamento m nimo quando n 2N e dado por C 5 12 x2 N4 14N 253 N7 6 50 De
270. o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 18 alternativa mais apropriada para implementa o a curto prazo faz se notar que h j um n mero significativo de operadores de telecomunica es em v rios pa ses a apostar na ltima solu o que sem d vida a mais arrojada Uma outra singularidade das redes de acesso reside no facto de usar transmiss o a dois fios ou seja nas comunica es a estabelecidas o sinal telef nico transmitido e o recebido partilharem a mesma linha telef nica Na transmiss o de dados por exemplo em ADSL tal situa o coloca problemas graves sendo necess rio usar t cnicas de duplexagem para separar os dois sentidos de transmiss o Outro problema prende se com a amplifica o e regenera o dos sinais Os amplificadores e regeneradores bidireccionais n o s o solu es pr ticas Assim nos casos em que necess rio processar o sinal durante a transmiss o necess rio separar fisicamente os dois sentidos de comunica o transmiss o a quatro fios esse o caso da transmiss o nas componentes de metro de n cleo e internacionais das redes de telecomunica es Ser ainda de referir que os comutadores digitais das centrais de comuta o tamb m exigem uma transmiss o a quatro fios A convers o de uma transmiss o de dois para quatro fios ou vice versa feita usando um dispositivo designado por h brido cuja estrutura e funcionalidades ir o ser
271. o vel para as redes de telecomunica es modernas consiste em considerar um grau de servi o na hora de ponta que n o ultrapasse 1 Definido o grau de servi o e o tr fego oferecido necess rio calcular o n mero de troncas requeridas este problema que ir ser analisado nas sec es seguintes Exemplo 6 2 Durante a hora de ponta s o oferecidas a um grupo de troncas 1000 chamadas telef nicas Admitindo que s o perdidas 10 e que a dura o de cada chamada de 3 minutos determine 1 grau de servi o 2 a dura o total dos per odos de congestionamento Solu o Tr fego oferecido gt A 1000x3 60 50 E Tr fego perdido AB 10x3 60 0 5 E Grau de servi o B 0 5 50 0 01 Dura o total dos per odos de congestionamento 0 01x3600 36 s 6 1 5 Modela o de tr fego Com o objectivo de simplificar a an lise admite se que o tr fego oferecido a um determinado sistema de telecomunica es por exemplo uma central telef nica puramente aleat rio Isto quer dizer que os eventos associados chegada e termina o das chamadas s o eventos aleat rios e independentes Um tr fego com estas caracter sticas conhecido por tr fego sem mem ria e implica que o n mero de fontes geradoras de chamadas seja muito elevado Nesta situa o o n mero de chegadas de chamadas num determinado intervalo de tempo T descrito por um processo de Poisson Assim a probabilidade P k de chegarem k chamadas no interval
272. o andar do comutador vindo N 6 58 P P k onde N representa o n mero de entradas do andar espacial de entrada Para desenhar um comutador STS sem bloqueio em sentido estrito dever aplicar se o teorema de Clos definido anteriormente para as estruturas espaciais com tr s andares o que conduz a Be91 k gt 2N 1 6 59 Figura 6 25 Grafo de canal de um comutador STS O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 217 6 2 5 3 Arquitectura TST A estrutura de um TST dual da anterior consistindo em dois andares temporais separados por um andar espacial ver Figura 6 26 A informa o correspondente a um canal de entrada atrasada no bloco TSI de entrada at encontrar um time slot livre no andar espacial Durante esse time slot a informa o transferida atrav s da matriz espacial para o TSI de sa da onde fica armazenada at ser enviada para a sa da do comutador no time slot apropriado Comutador Espacial 2 Figura 6 26 Estrutura de um comutador TST Como j se referiu anteriormente o padr o de interliga es de uma matriz espacial digital altera se de time slot para time slot Al m disso o n mero de time slots da matriz espacial digital time slots internos l independente do n mero de time slots das vias TDM de entrada e sa da time slots externos Atendendo a esses factores uma matriz espacial digital pode ser vista sobre o
273. o atingidos usando arquitecturas multiandar onde cada andar baseado em sub matrizes com conectividade total sem bloqueio Outra vantagem adicional destas arquitecturas reside na possibilidade de combinar diferentes tecnologias para realizar uma determinada matriz Esta facilidade particularmente til na comuta o O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 199 digital onde usual combinar andares baseados em comuta o temporal com andares baseados em comuta o espacial Na Figura 6 7 representa se uma matriz espacial com N linhas de entrada e N linhas de sa da usando dois andares As N linhas de entrada s o divididas por k N n grupos de n linhas Cada um destes grupos ligado a uma sub matriz nxk Tem se assim que o andar de entrada constitu do por k sub matrizes nxk enquanto o andar de sa da constitu do por k sub matrizes kxn 1 1 N linhas N linhas de de sa da entrada Figura 6 7 Matriz de comuta o espacial NxN com dois andares Para ajuizar da poss vel melhoria da efici ncia associada a esta arquitectura necess rio calcular o n mero de pontos de cruzamento o qual dado por C 2 2nk 2N n 6 38 z Outro par metro importante na arquitectura em an lise o n mero total de liga es existentes entre as sub matrizes do primeiro andar e as do segundo andar Este n mero igual a N2 n Deste modo o n
274. o conceito de contentor virtual que tem um papel fulcral na estrutura de multiplexagem da SDH O contentor virtual obtido adicionando aos dados dos tribut rios plesi cronos o cabe alho de caminho isto depois de adaptar convenientemente os d bitos desses dados aos requisitos da trama SDH assunto que ir ser detalhado mais tarde Relativamente ao cabe alho de caminho as fun es dos diferentes octetos s o as seguintes e J1 o primeiro octeto do contentor virtual A sua posi o indicada pelo ponteiro designado por tra o do caminho e usado para transmitir um identificador de modo que a termina o de um determinado caminho possa verificar a integridade da sua liga o fonte desse caminho e B3 Fun o de monitoriza o de erros usado para transmitir um c digo BIP 8 que calculado sobre todos os bits do contentor virtual anterior e transmitido no contentor virtual presente e C2 Indica o tipo de tr fego transportado pelo contentor virtual Ex n o equipado tr fego plesi crono E3 DS3 ou E4 ATM Asynchronous Transfer Mode FDDI Fiber Distributed Digital Interface HDLC High Level Data Link Control etc Note se que para o transporte de tr fego IP sobre o SDH o sinal IP depois de sofrer algum processamento mapeado numa trama HDLC e Gl Permite informar a fonte do estado e desempenho de um determinado caminho usando a informa o obtida pela termina o do caminho e F2 e F3 Rese
275. o de enquadramento longo tem maior probabilidade de ser recebido errado desvantagem e Um padr o de enquadramento longo conduz a uma efici ncia de transmiss o mais baixa pois aumenta o tempo necess rio para transmitir o sinal desvantagem e Um padr o de enquadramento longo torna mais eficiente a sincroniza o de bit quando esta feita custa do mesmo padr o que a sincroniza o de trama vantagem e Um padr o de enquadramento longo tem uma menor probabilidade de que os dados transmitidos coincidam com a sequ ncia de enquadramento vantagem Tabela 5 7 Recomenda es da ITU T para enquadramento de trama para a hierarquia europeia Hier rquico do ITU T bits entre PET enquadramento K M E 0011011 7 bits 30u 4 E 1 2 1111010000 10 bits 5 E3 1111010000 10 bits 4 E4 111110100000 12 bits 4 A detec o do padr o de enquadramento pode ser efectuada usando um detector do tipo apresentado na Figura 5 11 O comparador tem por fun o comparar as sequ ncias bin rias transmitidas com o padr o de enquadramento armazenado numa mem ria Por cada acordo entre 1 bit da sequ ncia e um bit do padr o armazenado o comparador gera um 1 o qual vai incrementar de uma unidade um contador Se o n mero de contagens igual ao comprimento do PET o padr o foi localizado O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 149 PET Bits de dados PET Janel
276. o de tempo T descrita por e AT 6 6 P k k 0 1 2 3 k onde o n mero m dio de chamadas ocorridas por unidade de tempo Atendendo s propriedades da distribui o de Poisson tem se que o n mero m dio de chamadas chegadas no intervalo de tempo T dado por E A AT 6 7 enquanto a vari ncia desse n mero dada por op Sar 6 8 Os processos de Poisson apresentam duas propriedades fundamentais OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 185 e estacionariedade a probabilidade de um dado n mero de eventos chegada de chamadas ocorrerem num intervalo de tempo determinado depende apenas da dura o desse intervalo e n o do seu posicionamento no tempo e incorrela o traduz independ ncia entre eventos chegada de chamadas que ocorrem em intervalos de tempo disjuntos Exemplo 6 3 Em m dia chega uma chamada em cada 5 segundos Durante 20 segundos qual a probabilidade que 1 N o chegue nenhuma chamada 2 Chegue uma chamada 3 Cheguem duas chamadas 4 Cheguem mais de duas chamadas Solu o A 4k Pe omidi 1 P 0 0 018 2 P 1 0 073 3 P 2 0 147 4 P gt 2 1 P 0 P I P 2 0 762 Chegadas LNS Figura 6 4 Instantes de chegada num processo de Poisson Considere se agora um intervalo de tempo elevado e marque se os instantes de chegada das chamadas veja se a Figura 6 4 O intervalo
277. o desempenho Por exemplo os sons vozeados t m uma caracter stica de correla o elevada enquanto os n o vozeados pr xima de zero o que faz com que a transmiss o DPCM para estes ltimos seja muito degradada Uma solu o para este problema consiste em ajustar permanentemente os coeficientes do extrapolador s caracter sticas do sinal de entrada Somos assim conduzidos ao DPCM adaptativo ou ADPCM que se baseia n o s na adapta o do preditro mas tamb m no ajuste do n mero de n veis do quantificador Com esta t cnica poss vel por exemplo a transmiss o de voz a 32 kb s com uma qualidade praticamente id ntica do PCM a 64 kb s e se for aceit vel alguma redu o na qualidade pode mesmo chegar se aos 16 kbit s J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 55 2 4 Outros tipos de codifica o A maior parte das t cnicas de codifica o descritas t m como objectivo principal a reprodu o t o fiel quanto poss vel da forma de onda do sinal transmitido Em geral como n o est o condicionadas pela natureza do sinal que processam s o aplic veis a qualquer tipo de sinal presente no canal de voz Existem contudo uma outra fam lia de codificadores que s o espec ficos para sinais de voz designando se por codificadores de voz ou vocoders voice coders Este tipo de codificadores n o pode no entanto ser aplicado na rede telef nica p blica
278. o e manuten o J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 11 Grosso modo as componentes de opera o e manuten o correspondem s fun es de gest o de falhas de configura o e de desempenho enquanto a componente de administra o corresponde fun o de gest o de seguran a 1 4 2 Estratifica o em camadas As redes de telecomunica es s o estruturas altamente complexas consistindo em v rias estruturas heterog neas realizando uma grande diversidade de fun es Para simplificar a sua concep o desenvolvimento e opera o usual recorrer se a uma varia o do velho princ pio de dividir para conquistar Por outras palavras o conjunto das fun es da rede dividido em grupos designados por camadas layers Cada camada assume a responsabilidade por um certo n mero de tarefas pr prias de modo que quando todas as camadas operam em conjunto criada uma rede completa e funcional Outra vantagem da estratifica o em camadas a de permitir uma evolu o gradual e suave da rede possibilitando que cada camada evolua de modo independente e possa assim capitalizar a introdu o de novas tecnologias espec ficas para essa camada Para que a estratifica o em camadas possa ser ben fica necess rio especificar sem ambiguidades os servi os proporcionados pelas diferentes camadas e as interfaces entre elas Como exemplo dessas especifica es refira
279. o elemento A sua principal aplica o consiste em inserir ou extrair tr fego dos tribut rios a partir do sinal de linha STM N As redes SDH em anel podem dividir se em duas categorias gerais an is unidireccionais e an is bidireccionais Nos an is unidireccionais todo o tr fego bidireccional de servi o transportada ao longo do anel num nico sentido por exemplo no sentido hor rio Ou seja o sinal de chegada a um n viaja numa direc o e o correspondente sinal de partida do mesmo n segue na mesma direc o de modo que o conjunto dos dois sinais ocupa toda a circunfer ncia do anel Num anel bidireccional o sinal de chegada a um n viaja numa direc o e o correspondente sinal de partida viaja em direc o oposta mas atrav s do mesmo arco sec o do anel A topologia em anel tem a vantagem de suportar um grande n mero de t cnicas de protec o como se ir analisar na sec o 5 3 10 As redes de transporte SDH n o usam na generalidade dos casos um nico anel mas sim arquitecturas multi anel baseadas na interliga o de v rios O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 157 an is De modo a aumentar a sobreviv ncia da rede em presen a de falhas essa interliga o feita no m nimo atrav s de dois n s Os n s de interliga o podem ser multiplexadores de inser o extrac o ou comutadores de cruzamento Figura 5 16 Rede SDH em anel basead
280. o lidas aleatoriamente sobre o controlo da mem ria de endere os O sinal na sa da passa por um conversor paralelo s rie para gerar a sequ ncia bin ria de sa da O padr o de conex es a ser implementado pelo TSI estabelecido pelo sistema de controlo da central escrevendo na mem ria de endere os os endere os apropriados Esta opera o s ocorre quando h chamadas para estabelecer ou terminar Em todas as outras situa es a mem ria de endere os permanece no estado de leitura 6 2 5 Arquitecturas de comuta o digital 6 2 5 1 Arquitecturas TS As centrais digitais usam normalmente arquitecturas de comuta o baseadas na combina o de matrizes espaciais e TSIs Na Figura 6 22 representa se uma estrutura constitu da por dois andares um andar temporal andar T constitu do por v rios blocos TSI seguido de um andar espacial andar S consistindo numa matriz espacial Esta estrutura designa se por comutador tempo espa o ou TS Comutador Espacial Figura 6 22 Princ pio de funcionamento de um comutador TS Para se analisar o funcionamento desta estrutura pode se considerar que cada canal caracterizado pelo par ordenado dos ndices de linha e time slot Assim o par k i identifica o canal correspondente ao time slot i da linha k A ac o do comutador no caso exemplificado pode ser vista como uma troca do par k i pelo par n j O TSI O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006
281. o mais prov veis que as amplitudes mais elevadas Deste modo em vez de usar uma quantifica o uniforme ser mais razo vel usar um quantificador com intervalos de quantifica o largos para os sinais de amplitudes elevadas e intervalos mais estreitos para amplitudes baixas ou seja quantifica o n o uniforme Com a quantifica o n o uniforme as pequenas amplitudes sofrem uma distor o inferior das amplitudes mais elevadas sendo poss vel garantir uma rela o sinal ru do de quantifica o constante desde que a caracter stica de quantifica o seja apropriada Para se poder determinar essa caracter stica ser necess rio come ar por se calcular a rela o sinal ru do de quantifica o Para isso considere se um sinal com amplitude normalizada x situado no intervalo x 1 26x lt x lt x 1 26 2 12 o qual representado pela amplitude quantificada x Seja p x a fun o densidade de probabilidade da amplitude do sinal x Se o incremento x for pequeno em rela o gama do sinal p x varia pouco dentro do intervalo Lx 1 26x x 1 26x e pode ser aproximado por p x Deste modo o valor quadr tico m dio do erro de quantifica o para os sinais situados no intervalo i dado por J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 44 x 26 1 26 3 lt f gt lea k p x nie PO 2 13 x 1 26x 1 26x Por sua vez
282. o necess ria para realizar as fun es requeridas para garantir a integridade da informa o inserido no n onde a liga o originada e retirado no n destino A camada de caminho ainda se subdivide em camada de caminho de ordem superior e camada de caminho de ordem inferior dependendo da maior ou menor capacidade de transporte do caminho A camada de transmiss o subdivide se em camada de sec o e camada f sica e a primeira subdivide se por sua vez em sec o de multiplexagem e sec o de regenera o A camada de sec o de multiplexagem multiplexa um certo n mero de caminhos numa nica via entre dois n s Por isso esta camada terminada em cada elemento de rede onde t m lugar opera es de multiplexagem LTM ADM DXC A camada de sec o de multiplexagem tamb m respons vel por realizar certos tipos de comuta o de protec o no caso de uma falha da via de transmiss o ou de um n e ainda por fun es de sincroniza o de rel gio e manuten o A camada de sec o de regenera o delimitada pelos regeneradores esta camada que respons vel pelo enquadramento das tramas e pela forma o da trama b sica da SDH e ainda pela monitoriza o dos regeneradores A camada f sica respons vel pelo meio f sico usado para transportar a informa o normalmente a fibra ptica e pela adapta o do meio f sico camada de regenera o Na Figura 5 18 exemplifica se as termina es das camadas
283. oda a capacidade do canal 16 at que essa transfer ncia ficasse completa Depois de completa essa capacidade seria atribu da a outro canal 6 3 6 An lise do processmento de uma chamada telef nica As etapas envolvidas no processamento de uma chamada local s o as seguintes 1 O assinante chamador come a por levantar o microauscultador o que imediatamente contribui para estabelecer uma corrente DC na linha de assinante sinal de apresar ou seize segundo a designa o inglesa 2 A presen a da corrente DC entendida pela interface de linha de assinante da central local como um pedido de servi o e o assinante que requereu esse pedido identificado Essa identifica o necess ria para efeitos de tarifa o para conhecer o tipo de terminal teclas ou disco e ainda para descobrir se permitido ao assinante fazer a chamada Essa informa o armazenada nas centrais SPC numa rea de mem ria designada por registo de chamada O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 227 3 Depois de disponibilizar uma rea de mem ria para funcionar como registo dos d gitos enviado para o assinante chamador o sinal de linha indicando que a central est pronta para receber os d gitos do endere o do telefone destinat rio 4 Depois de receber o sinal de linha o assinante procede marca o dos d gitos Os d gitos s o enviados como sinais para a cent
284. odas na medida que constitui o sistema nervoso essencial para o desenvolvimento social e econ mico da civiliza o As telecomunica es s o uma ci ncia exacta cujo desenvolvimento dependeu fortemente das descobertas cient ficas e dos avan os na matem tica que tiverem lugar na Europa durante o s culo XIX Foram as descobertas na rea do electromagnetismo que criaram as condi es para o aparecimento do primeiro sistema de telecomunica es baseado na electricidade o tel grafo O tel grafo foi patenteado no Reino Unido por Cooke e Wheatstone em 1837 No entanto o sistema por eles desenvolvido requeria cinco condutores met licos n o sendo por isso muito pr tica a sua implementa o Foi a cria o por Morse do c digo que tem o seu nome que veio dar o grande impulso expans o do tel grafo O primeiro sistema experimental orientado por Morse teve lugar nos Estados Unidos em 1844 Este sistema era claramente um sistema de transmiss o digital na medida em que a informa o era transmitida usando pulsos de corrente Tinha se dois tipos de pulsos um estreito ponto e outro mais longo tra o e as diferentes letras eram codificadas atrav s de combina es desses pulsos O sucesso do tel grafo foi tal que logo em 1866 foi instalado um cabo submarino transatl ntico ligando o Reino Unido aos Estados Unidos Em 1875 Portugal e o Brasil tamb m ficaram ligados atrav s de um outro cabo Em 1875 a rede de cabos de tel grafo
285. onteiro do O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 169 cabe alho de caminho s transportado na primeira AU 4 e as colunas correspondentes a esse cabe alho nas restantes AU 4 s o preenchidas com octetos sem informa o Um conjunto de x AU 4 concatenadas designa se por AU 4 xc O valor de x igual a 4 de particular interesse j que a AU 4 4c que transportado numa trama STM 4 usada para o transporte de tr fego ATM 5 3 9 Transporte dos contentores de ordem inferior No caso em que o VC 3 considerado como um contentor virtual de ordem inferior tem se uma outra alternativa para o seu transporte fazendo uso da unidade tribut ria TU 3 e do contentor virtual VC 4 A estrutura bidimensional de uma TU 3 est ilustrada na Figura 5 30 Os tr s octetos do ponteiro que aqui se designa por ponteiro de unidade tribut ria H1 H2 e H3 t m exactamente as mesmas fun es e modo de opera o que o ponteiro da AU 3 embora aqui a disposi o seja diferente Tamb m a gama dos valores do ponteiro menor ou seja 765 em vez de 783 da AU 3 e tal como no caso da AU 3 o valor do ponteiro indica a posi o do octeto da TU 3 onde o VC 3 come a que corresponde ao octeto J1 O TUG 3 obtido a partir da TU 3 preenchendo os ltimos seis octetos da primeira coluna com octetos em branco TUS Ala 84 J1 VC 3 Figura 5 30 Estrut
286. ontos designados por v rtices interligados por um conjunto de linhas Um grafo pode se representar formalmente por G V E onde V tv Po RR V representa o conjunto dos v rtices e E fe e e Jo conjunto de linhas A Figura 1 1 mostra por exemplo o grafo G fv v v He e e Para representar uma rede de telecomunica es atrav s de um grafo faz se corresponder um v rtice a cada n e uma linha a cada via de transmiss o como se mostra na Figura 1 2 V2 V6 V3 Figura 1 1 Exemplo de um grafo A estrat gia de interliga o entre os n s designa se por topologia da rede ou de um modo mais preciso por topologia f sica Este refinamento na defini o ajuda a distinguir o Segundo a designa o anglo sax nica PABX Private Automatic Branch Exchange J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 7 aspecto f sico do modo como a informa o distribu da na rede que define a topologia l gica Tendo como exemplo a Figura 1 2 pode se admitir que o n 1 funciona como n distribuidor e que toda a comunica o feita directamente entre os diferentes n s e o n 1 Como consequ ncia a topologia f sica e a topologia l gica s o diferentes como se evid ncia na Figura 1 3 atrav s da representa o dos grafos correspondentes PEE 2 jm vie vz ES ooo u IU es e e 4 es V3 V4 Figura 1
287. or segundo dado por M ABC Considerando C 25 imagens s 4 575 linhas e para 8 um valor t pico de 720 tem se M 10 35 x10 elementos de imagem por segundo Numa an lise muito simplista cada elemento de imagem pode ser visto como uma amostra da imagem e assim recorrendo ao teorema da amostragem somos levados conclus o que um sinal de televis o requer um largura de banda m xima de M 2 5 175 MHz No entanto esta an lise para al m de ser simplista tamb m n o entra em considera o com certos par metros como por exemplo o retorno do feixe Uma an lise mais rigorosa a qual est fora do mbito desta disciplina conduz ao valor de 5 5 MHz para a largura de banda do sinal de televis o Para a televis o de alta defini o tem se como valores t picos 4 1080 linhas e 8 1920 elementos de imagem linha e C 25 imagens s A mesma linha de an lise conduz a uma largura de banda de 25 92 MHz ou seja cerca de cinco vezes superior ao valor requerido pela televis o convencional 2 2 4 Digitaliza o Entende se por digitaliza o a transforma o de um sinal anal gico num sinal digital PCM Pulse Code Modulation enquanto preservada a quase totalidade do seu conte do informativo Esta opera o realizada por um CODEC codificador descodificador que respons vel pela realiza o das seguintes opera es de processamento do sinal e Filtragem e Amostragem do sinal anal gico e Quantifica o das amostras discretas no t
288. or de voz usado na codifica o LPC 2 4 2 Qualidade dos codificadores Nas sec es anteriores estudaram se ainda que de modo algo sum rio dois tipos de codificadores apropriados para comprimir o d bito dos sinais vocais e Os codificadores de forma de onda que se baseiam no facto das amostras sucessivas estarem altamente correlacionadas e que usam t cnicas de codifica o diferencial e quantifica o adaptativa as quais permitam obter bons desempenhos para d bitos entre 24 kbit s e 32 kbit s e Os codificadores LPC que usam t cnicas baseadas na s ntese de voz permitem d bitos entre 1 2 kbit s e 2 4 kbit s mas a qualidade da voz muito baixa Os codificadores h bridos usam componentes das duas fam lias especificadas anteriormente e permitem obter esquemas de codifica o muito eficientes para opera o entre 6 kbit s e 16 kbit s A qualidade dos codificadores usados para comprimir o d bito bin rio dos sinais de voz normalmente avaliada usando um m todo de medida subjectivo designado por MOS mean opinion score Neste tipo de m todo pedido aos intervenientes num teste para classificarem a qualidade de diferentes amostras de sinais de voz sem terem conhecimento da origem dessas amostras A qualidade dessas amostras geralmente classificada usando a escala mostrada na Tabela 2 2 Os resultados MOS s o calculados a partir das classifica es atribu das por um n mero suficientemente elevado de interveniente
289. os telefones s o normalmente projectados com um certo desequil brio de modo a que o utilizador possa ouvir a sua voz e assim ter a percep o de que o telefone est activo Na Figura 4 10 representa se um esquema simplificado de um telefone Nesse esquema podem se identificar os seguintes elementos a campainha o gancho e respectivos contactos o marcador disco ou teclado compensador varistor emissor microfone receptor auscultador e o h brido com o respectivo circuito de equil brio Marcador Microfone Circuito de H brido equil brio E Campainha Gancho Auscultador Figura 4 10 Estrutura simplificada de um telefone A campainha activada aplicando uma tens o alterna de 75 Vrms frequ ncia de 25 Hz A capacidade em s rie com a campainha usada para evitar que a corrente cont nua que percorre o telefone quando os contactos associados ao gancho est o fechados atravesse a campainha O marcador respons vel pela sinaliza o de lacete No caso dos telefones de disco este marcador n o mais do que um interruptor que interrompe a corrente cont nua um n mero de vezes id ntico ao d gito marcado sinaliza o dec dica No caso da sinaliza o multifrequ ncia a marca o de um n mero activa dois geradores de frequ ncias diferentes de acordo com a matriz representada na Figura 4 11 Por exemplo marca o do n mero 2 envolve a gera o dos tons de 697 Hz e 1336 Hz Este tipo de sinaliza o
290. ot ncia de ru do sa da do filtro b A pot ncia m dia de ru do sa da do filtro c largura de banda equivalente de ru do do filtro 3 12 Considere agora a fam lia de filtros passa baixo realiz veis com uma fun o de transfer ncia em m dulo dada por 1 HP 5 E let tamb m designados por filtros passa baixo de Butterworth de ordem n a Represente esquematicamente o m dulo dessa fun o em dB b Repita o problema anterior para a fam lia de filtros dada n 1 2 3 O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 92 3 13 Admita que o coeficiente de atenua o de um cabo coaxial tem uma varia o com a frequ ncia aproximada pela equa o 3 13 Nesta situa o determine e represente graficamente a A fun o de transfer ncia do igualador que compensa a atenua o e a distor o da linha b A fun o de transfer ncia do igualador que conduz a uma interfer ncia intersimb lica nula factor de excesso de banda 0 tendo como c digo de linha o c digo NRZ 3 14Considere um sistema de transmiss o digital a 34 Mbit s por cabo coaxial na dist ncia de 150 km A atenua o do cabo de 10 dB km e usam se 30 repetidores id nticos Determine a pot ncia a injectar na entrada do cabo para garantir na recep o uma taxa de erros bin rios de 10 considerando que o filtro receptor do tipo coseno elevado com a 0 e se usa um c
291. outra e A informa o de sinaliza o pode ser transmitida muito mais rapidamente entre os processadores permitindo diminuir os tempos de estabelecimento e termina o das liga es e deste modo aproveitar de modo mais eficiente as troncas e Atrav s da liga o da rede de sinaliza o s bases de dado ganha se capacidade para introduzir toda uma nova gama de servi os atrav s de simples modifica o do software armazenado nessas bases de dados e Os sinais de sinaliza o relativos a uma chamada podem ser enviados enquanto essa chamada est a decorrer Enviando sinais de interroga o atrav s da rede de sinaliza o a central origin ria pode obter informa o do estado do assinante destinat rio assim como das centrais destinat rias antes de fazer qualquer liga o na rede telef nica Se por exemplo o assinante destinat rio est livre a central local estabelece um circuito de voz Se em contrapartida est ocupado aborta a chamada sem ter estabelecido nenhum circuito de voz e Podem ser transmitidos sinais de sinaliza o entre os processadores para outras fun es distintas das relacionadas com o processamento de chamadas por exemplo para fun es de gest o e manuten o da rede As principais desvantagens podem se sintetizar do seguinte modo O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 235 e E necess rio um grau de fiabilidade
292. oz e o v deo o valor do sinal varia pouco de amostra para amostra Tal comportamento permite estimar extrapolar o valor de uma amostra a partir das amostras anteriores e transmitir unicamente a informa o correspondente diferen a entre os valores estimados e os valores actuais Como a gama de varia o das diferen as menor que a das amostras s o necess rios menos bits para proceder sua codifica o e por que por conseguinte vai conduzir a uma redu o do d bito bin rio As t cnicas de modula o diferenciais baseiam se nessas propriedades sendo por conseguinte tanto mais eficazes quanto maior a redund ncia dos sinais a processar e melhor o conhecimento das suas leis estat sticas A modula o PCM diferencial ou DPCM differential pulse code modulation foi desenhada especificamente para aproveitar a redund ncia presente nas diferentes amostras do sinal de voz Com o DPCM transmitida a diferen a entre as amplitudes de uma amostra e de uma estimativa da amostra anterior Para al m das opera es presentes nos codecs de PCM necess rio acrescentar no DPCM um opera o adicional designada por predi o prediction pela qual se obt m uma estimativa da amostra anterior O preditor pode tomar a forma de um filtro transversal do tipo representado na Figura 2 16 A fun o de transfer ncia deste filtro dada por o0 H She AD Y cpe OAT 2 37 k o0 k 0 onde A k a resposta impulsiva do filtro e
293. p o os pacotes que chegam fora de ordem ou atrasados que permita a monitoriza o das entregas e que possibilite ainda a transmiss o do sinal de rel gio timestamping Esta ltima funcionalidade deveras importante pois os codecs do receptor para funcionaram t m de ter a informa o de sincronismo enviada pelo codec emissor Sinaliza o SS7 Sinais de voz Protocolos de Controlo e sinaliza o e de sinaliza o controlo Figura 2 16 Protocolos usados no servi o de voz sobre IP J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 59 Na figura 2 17 detalhado o processo de forma o dos pacotes no servi o de voz sobre IP A maioria dos codificadores orientada para a trama isto quer dizer que a compress o feita sobre conjuntos de amostras tramas em vez de ser feita trama a trama claro que o processo de forma o de tramas requer um certo tempo que vai desde os 10 ms para o codec G729 at 30 ms para o codec G 723 1 o qual se vai adicionar ao tempo de atraso extremo a extremo da liga o Cada pacote pode transportar uma trama ou v rias tramas A primeira solu o reduz o tempo de atraso mas tamb m reduz a efici ncia de transmiss o porque aumenta o n mero de cabe alhos A segunda solu o aumenta essa efici ncia mas em contrapartida tamb m aumenta o tempo de atraso O impacto dos cabe alhos associados aos diferentes protocolos significat
294. para uma linha de troncas livre e pede um registo de d gitos central que se encontra no extremo da tronca 12 A central terminal depois de disponibilizar o referido registo envia para a central origin ria um sinal que segundo a terminologia americana se designa por wink Este sinal constitu do por um sinal de aclarar seguido de um sinal de apresar 13 Depois de receber o wink a central origin ria envia o endere o o qual ser armazenado no registo de d gitos No caso em que na liga o em quest o est o envolvidas outras centrais o processo descrito anteriormente repete se tantas vezes quanto o n mero de centrais adicionais como se verifica na Figura 6 35 6 3 7 Sinaliza o em canal comum 6 3 7 1 Estrutura e elementos da rede O sistema de sinaliza o em canal comum desenvolvido pelo antigo CCITT e adoptado como recomenda o em 1981 designado por Common Channel Signaling System No 7 ou simplesmente SS7 Este sistema de sinaliza o projectado usando os conceitos da comuta o de pacotes e estruturado em diferentes n veis conforme o modelo OSI foi desenvolvido para ser usado tanto em liga es nacionais como internacionais A rede do SS7 pode ser vista como uma rede de comuta o de pacotes que usada para transmitir mensagens de sinaliza o entre os processadores das v rias centrais de comuta o baseadas na comuta o de circuitos no caso de rede telef nica O sistema de sinaliza o n
295. patibilidade entra as normas europeias americanas e Japonesas Com a SDH a normaliza o estendida at 10 Gbit s e a maior parte das incompatibilidades referidas s o ultrapassadas e Flexibilidade Como se viu na multiplexagem plesi crona necess rio introduzir bits de justifica o e bits de controlo de justifica o de modo a ultrapassar os problemas associados s ligeiras diferen as entre as frequ ncias dos diferentes rel gios Este facto associado utiliza o de multiplexagem por interposi o de bit impedem o conhecimento dos limites dos diferentes canais e tornam o sistema muito inflex vel Uma opera o conceptualmente de grande simplicidade como seja por exemplo a extra o ou adi o de um canal a 2 Mbit s de uma trama F4 requer a concatena o de uma grande quantidade de multiplexadores desmultiplexadores ver Figura 5 13 tornando a opera o dispendiosa e economicamente invi vel No caso da SDH todos os rel gios est o sincronizados com um rel gio mestre central Como consequ ncia n o necess rio introduzir bits de justifica o e os d bitos bin rios do sinal multiplex s o m ltiplos inteiros do d bito b sico Estes aspectos associados ao facto de a multiplexagem ser realizada por interposi o de octeto permitem localizar com facilidade a posi o dos diferentes canais na trama e extrair ou inserir com relativa simplicidade tribut rios de d bitos reduzidos Como consequ ncia os m
296. plo 6 5 Considere se um grupo de 50 troncas Pede se o tr fego oferecido que conduz a um grau de servi o de 0 001 Solu o Para resolver esta quest o faz se uso da equa o 6 33 Aplicando logaritmos a ambos os membros vem ln E y 49 NIn4 InNI A Usando a f rmula de Stirling N V27N Se obt m se ln E 4 Nln4 Inv27 N 0 5 nN N 4 Como E 4 B 0 001 e N 50 conclui se usando a equa o anterior que A 31 5E Neste caso conclui se facilmente que a condi o 4 N I lt lt 1 n o verificada Coloca se a quest o de saber qual a dimens o do erro cometido Recorrendo tabela 5 1 conclui se que o valor exacto A 32 5 E ou seja o erro foi de 1 E 6 1 7 Sistemas com filas de espera A an lise feita na sec o anterior considerou um sistema com perdas Neste tipo de sistema qualquer chamada oferecida que n o encontre troncas de sa da livres automaticamente perdida Os sistemas de comuta o anal gicos passo a passo eram sistemas estritamente com perdas Contudo a introdu o da comuta o digital veio criar O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 192 as condi es para que as chamadas esperem em fila de espera at que o equipamento ou as troncas fiquem dispon veis para estabelecer a liga o Tabela 6 1 Tabela de tr fego N mero de Tr fego em Erlang N mero de Tr fego em Erlang troncas B 0 01
297. pondentes e As liga es s o mais est veis do que nas redes anal gicas a dois fios OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 21 Equipamento Central de rede Convers o A D anal gica PERL EEE EEE RR RR R PRP ERR R En E rr RnPRRERnEA Telefone anal gico Mqqn O No O OO UN BOR NO a a e s EA E Central de tr nsito digital A f A Central local digital Transmiss o digital A Concentrador digital Transmiss o anal gica Figura 1 16 Defini o de uma rede digital integrada As fronteiras da RDI s o delimitadas a ponteado O primeiro atributo particularmente importante para um operador de telecomunica es pois garante que as perdas de transmiss o nas fronteiras da RDI se mant m constantes para todos os tipos de liga es ou seja poss vel garantir uniformidade no desempenho o que era dif cil de satisfazer no caso anal gico As perdas de transmiss o s o agora escolhidas de modo a garantir um equivalente de refer ncia apropriado e simultaneamente satisfazer os requisitos impostos pela estabilidade e ecos requisitos estes que analisaremos em detalhe no Cap tulo 4 Um valor t pico para essas perdas por exemplo 6 dB 1 5 2 Rede Digital com Integra o de Servi os A Rede Digital com Integra o de Servi os RDIS resulta da evolu o natural da rede telef nica A rede telef nica foi projectada simplesmente p
298. press o de portadora Para evitar interfer ncia entre os diferentes canais essas portadoras est o distanciadas de 4 kHz A fase seguinte do processo consiste em eliminar uma das bandas no esquema da Fig 5 1 eliminou se a inferior usando um filtro passa banda designado por filtro de banda lateral Os diferentes sinais resultantes desse tratamento s o em seguida combinados de modo a originar um sinal FDM A opera o de desmultiplexagem realizada multiplicando cada um dos canais por uma portadora com a mesma frequ ncia e fase que a usada na multiplexagem seguida de filtragem passa baixo A multiplexagem de um n mero elevado de canais telef nicos n o efectuada atrav s de uma nica opera o de modula o e filtragem mas antes atrav s de etapas sucessivas formando uma estrutura hier rquica O n mero de canais presentes em cada n vel hier rquico fruto de normaliza o do ITU T Na Tabela 5 1 indica se a designa o de cada n vel o n mero de canais e a banda ocupada Tabela 5 1 Hierarquia dos sistemas FDM Nome N mero de canais Banda ocupada Grupo 12 60 108 kHz Supergrupo 60 312 552 kHz Grupo mestre 300 812 2044 kHz Super grupo mestre 900 8 516 12 338 MHz Normalmente para um melhor aproveitamento das capacidades dos meios de transmiss o usados no contexto da transmiss o FDM cabos coaxiais e feixes hertzianos os diferentes grupos eram associados de modo apropriado Por exemplo a recome
299. que o n vel absoluto da pot ncia em B de 60 dBmp A B C 2 dBr 10 dBr 4 dBr 1 9 Considere que na componente coaxial de uma rede h brida se t m dois amplificadores ligados por um tro o de cabo coaxial com o comprimento de 80 m Tenha presente que a atenua o do cabo coaxial O 750 MHz de 8 dB 100m que para a mesma frequ ncia os amplificadores t m as seguintes especifica es F1 5 dB G1 15 dB F2 7 dB e G2 35 dB e que a largura de banda equivalente de ru do do sinal de televis o de 4 75 MHz Se a temperatura equivalente de ru do na entrada do primeiro amplificador for a temperatura padr o de 290 K determine a pot ncia de sinal na entrada para garantir uma rela o sinal ru do de 30 dB sa da admitindo que o canal em an lise transmitido na frequ ncia de 750 MHz Exprima essa pot ncia em pW dBW e dBm 1 8 Refer ncias Ba66 P Baran On distributed communications networks IEEE Trans Commun Syst vol CS 12 p g 1 9 Mar o 1964 Br95 J Bray The Communications Miracle Plenum Press 1995 F195 J E Flood Telecomunications Switching Trafic and Networks 1 edi o Prentice Hall International 1995 J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 31 Gu03 A Gumaste T Antony DWDDM network designs and engineering solutions Cisco Press 2003 J099 Jo o J O Pires Sistemas de Comunica o ptica IST 1999
300. que t m projectado o seu desenvolvimento foram concebidas por esta associa o Actualmente tamb m existem tamb m in meros cons rcios de fabricantes e operadores dirigidos a determinadas reas espec ficas com o objectivo de desenvolverem normas de equipamentos ou servi os em curtos espa os de tempo Veja se por exemplo o F rum DSL www dslforum org ou o F rum ATM www ATMforum org 1 3 Conceitos fundamentais e topologias As redes de telecomunica es s o constitu das por uma infinidade de equipamentos baseados numa grande diversidade de tecnologias e em muitos casos concebidos e instalados em pocas muito diferentes Por exemplo na rede telef nica p blica comutada portuguesa h cerca de dez anos atr s ainda era poss vel encontrar em paralelo com as modernas centrais de comuta o digitais centrais de comuta o anal gicas com v rias dezenas de anos Numa rede de telecomunica es podem se identificar dois tipos b sicos de equipamentos vias de transmiss o ou canais de transmiss o e elementos ou dispositivos de rede designados genericamente por n s As vias de transmiss o asseguram a transmiss o da informa o e a interliga o entre os diferentes n s As vias de transmiss o podem ser simples pares de condutores de cobre pares sim tricos como o caso da linha telef nica at meios de transmiss o mais complexos como o caso das fibras pticas N o se pode igualmente ignorar o cabo coaxial usado nas
301. r usada pelo modem para modular uma portadora apropriada para a transmiss o sobre os cabos de pares sim tricos O modem da parte receptora desmodula essa portadora e regenera a sequ ncia original Notar que a transmiss o dessa portadora modulada feita no canal telef nico anal gico ou seja entre os 300 e os 3400 Hz da o dispositivo em quest o designar se por modem na banda da voz As vers es dos modems mais antigas como sejam os modems V 21 V 22 e V 22bis usavam como t cnicas de modula o o FSK e o PSK e como t cnica de duplexagem a divis o no dom nio da frequ ncia Os modems seguintes desde o V 32 at ao V 34bis recorreram modula o de amplitude em quadratura ou QAM e para garantir a transmiss o bidireccional sobre a linha usavam cancelamento de eco CE Os modems referidos s o modems anal gicos Por isso a informa o por eles enviada sofre uma convers o A D na central total e no destino o sinal digital ter de ser convertida de novo para o dom nio anal gico para que seja poss vel realizar a desmodula o e recuperar a sequ ncia de dados O modem V 90 neste aspecto apresenta se como uma tecnologia O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 115 disruptiva j que a transmiss o no percurso descendente feita sempre no dom nio digital Deste modo eliminam se as convers es A D e D A o que permite atingir d bitos de 56 kb
302. r com algum detalhe a forma o de algumas AUs Vai se come ar por analisar a forma o de uma AU 4 a partir de um sinal E4 A primeira fase consiste na forma o do contentor virtual VC 4 a qual se designa por mapeamento Como a Figura 5 28 mostra o sinal E4 inserido inicialmente num contentor C 4 Para adaptar os d bitos do sinal E4 ao do contentor referido 149 76 Mb s necess rio inserir octetos de enchimento ou seja octetos sem informa o Ap s esta opera o efectuada a adi o do cabe alho de caminho POH ao contentor formando se assim o contentor virtual VC 4 de d bito 150 336 Mb s 139 264 150 336 Mb s Mapeamento nai VC 4 Octetos de enchimento POH E4 Figura 5 27 Processo de montagem do VC 4 Ap s a obten o do VC 4 necess rio enquadr lo na estrutura s ncrona de transmiss o atrav s do uso de um ponteiro do tipo indicado anteriormente ponteiro da AU 4 construindo a AU 4 ver Figura 5 24 que id ntica a um AUG Neste ponto tem se uma sequ ncia de dados s ncrona e pode se adicionar o cabe alho de sec o para gerar a trama STM 1 O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 168 Figura 5 28 Estrutura do VC 4 e da sua inser o na AU 4 O VC3 o contentor virtual usado para transportar uma trama DS3 ou uma trama E3 A sua capacidade carga cabe alho equivalente a 48 96 Mb s Este contentor pode ser repre
303. r informa o entre os elementos da rede e realizar fun es de recupera o da rede em caso de falhas sem necessidade de interven o humana Por sua vez devido s elevadas capacidades das redes SDH qualquer falha na rede corte nas fibras ou defeito nos n s pode ter consequ ncias desastrosas para os clientes da rede de transporte Assim nas redes SDH s o exigidos tempos de recupera o de falhas da ordem das dezenas de milissegundos tipicamente 50 ms em contraposi o aos tempos de recupera o de v rias horas t picos das redes PDH Estes objectivos podem ser atingidos usando uma filosofia de auto recupera o sem interven o humana fazendo OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 172 uso das potencialidades da tecnologia SDH Diz se que uma rede SDH tem capacidade para auto recupera o quando em caso de falha num caminho ou numa sec o o tr fego comutado automaticamente para um caminho ou sec o alternativa As redes SDH quer de acesso quer dorsais usam normalmente uma topologia f sica em anel como uma solu o atractiva para garantir auto recupera o Esses an is usam ADMs em cada um dos n s e podem ser bidireccionais ou unidireccionais como ser ir ver nas sec es seguintes 5 3 10 1 Anel unidireccional com protec o a n vel de caminho Na Figura 5 34 representa se um anel unidireccional com protec o realizada atrav s de com
304. r manuten o Os testes devem ser feitos automaticamente em horas de fraca utiliza o e com periodicamente 4 3 Circuitos de 2 e 4 fios Como j se referiu na rede local usa se transmiss o a dois fios Contudo para dist ncias de transmiss o superiores a cerca de 50 km necess rio separar fisicamente as duas direc es de transmiss o H duas raz es para isso primeiro os circuitos longos requerem amplifica o e regenera o e tanto os amplificadores como os regeneradores s o dispositivos unidireccionais segundo por raz es de economia as chamadas telef nicas de longa dist ncia s o multiplexadas usando multipexegem por divis o no tempo TDM e essa multiplexagem requer que os sinais nas duas direc es sejam Usando as hierarquias plesiocronas ou s ncronas que ir o ser estudadas no Cap tulo 5 OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 105 enviados em time slots distintos A comuta o digital tamb m feita usando circuitos com quatro fios implicando como se viu uma convers o de 2 4 fios na interface de linha de assinante Essa convers o feita usando um h brido Um par metro importante usado para caracterizar um h brido a atenua o transh brido 4 Esta atenua o pode se decompor em duas parcelas ver Figura 4 15 e dois termos de 3 dB devidos natureza pr pria do h brido e correspondentes passag
305. ra o normal s a fibra de servi o transporta tr fego enquanto a fibra de protec o funciona como reserva protec o 1 1 Como se pode observar o caminho estabelecido entre os n s A e C atravessa todo o anel no sentido dos ponteiros do rel gio de modo que este sistema tem as mesmas limita es de capacidade que o anterior J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 174 as Protec f o Servi o Figura 5 35 Anel unidireccional com protec o a n vel de sec o a estado normal b estado comutado Neste tipo de anel a an lise do desempenho da transmiss o feito a n vel do cabe alho de sec o No caso do corte de um cabo o tr fego interrompido sendo a falha indicada a n vel do cabe alho de sec o Depois de detectada a falha inicia se o processo de restauro fazendo uso da comuta o de protec o autom tica APS automatic protection switching O APS faz uso dos octetos K1 e K2 do cabe alho de sec o de multiplexagem que s o usados para transportar a informa o de gest o de protec o A recomenda o G 841 do ITU T indica que o protocolo APS para este tipo de anel ainda est em fase de estudo 5 3 10 3 Anel bidireccional com duas fibras com protec o a n vel de sec o Num anel bidireccional com duas fibras os canais de servi o e de protec o usam a mesma fibra reservando se normalmente metade da capacidade total
306. ra o para a matriz valores de n e k que permita garantir uma determinada probabilidade de bloqueio Tabela 6 2 N mero de pontos de cruzamento para matrizes com tr s andares com bloqueio e sem bloqueio Dimens o da n k Factor de N mero de pontos de cruzamento matriz concentra o Com bloqueio 0 01 Sem bloqueio 32 4 3 1 333 384 896 128 8 4 2 2 048 7 680 512 16 6 2 667 12288 63 488 2 048 32 9 3 556 73 728 516 096 8 192 64 14 4 571 458 522 x 4 2x108 32 768 128 22 5 818 2 9x10 33x102 131 072 256 39 6 564 20 4x10 268x10 Na Tabela 6 2 representa se o n mero de pontos de cruzamento para uma matriz com tr s andares considerando uma situa o com bloqueio e uma outra sem bloqueio Para a primeira situa o admitiu se uma probabilidade de bloqueio da ordem de 0 01 e uma probabilidade de ocupa o das linhas de entrada de 0 1 Constata se facilmente a significativa redu o do n mero de pontos de cruzamento conseguida custa da introdu o de bloqueio e de concentra o Nos casos em que n o poss vel introduzir concentra o probabilidade de ocupa o elevada ser de esperar que a redu o dos pontos de cruzamento conseguida com bloqueio seja mais modesta e ser porventura necess rio recorrer a estruturas com mais de tr s andares para conseguir redu es significativas do n mero de pontos de cruzamento O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006
307. ra um determinado n mero de reas de servi o ver Figura 4 1 Estas reas de servi o podem ter diferentes dimens es desde algumas dezenas de quil metros quadrados nas reas urbanas at algumas centenas nas reas rurais O n mero de pares por rea de servi o planeado com anteced ncia de modo a ultrapassar o n mero de assinantes na respectiva rea permitindo servir futuros utilizadores num curto espa o de tempo Grupos de Central pasta Local Limite da rea de servi o a Interface de LA EI rea de servi o LI rea de servi o Figura 4 1 Rede de distribui o local Os cabos telef nicos que saem do repartidor principal da central de comuta o local podem conter por v rios milhares desses pares Esses cabos designados por cabos de alimenta o terminam normalmente num sub repartidor tamb m designado por ponto de sub reparti o de onde saem cabos de distribui o de menores dimens es que por sua vez terminam nas caixas de distribui o de assinante como se mostra na Figura 4 2 Tamb m designado por MDF main distribution frame J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 95 Central Local Ponto de sub reparti o Ponto de distribui o i A A Assinante Sub rede prim ria Sub rede de distribui o ou de alimenta o Figura 4 2 Arquitectura t pic
308. ral e s o a armazenados 5 O sistema de controlo da central analisa os d gitos do endere o e escolhe o circuito de sa da apropriado para encaminhar a chamada Se esse circuito est ocupado a central envia o sinal de linha impedida para o assinante chamador 6 Neste ponto o sistema de controlo conhece a identidade quer do circuito de entrada quer do de sa da A fase seguinte consiste em estabelecer um caminho entre eles atrav s da matriz de comuta o da central Assinante Chamador Central local Assinante chamado Sinal de apresar Identifica o do assinante 2 Sinal de linha Atribui o de mem ria 3 An lise dos d gitos 5 Estabelece o caminho 6 Sinal de chamada Tom de chamada Sinal de resposta Desliga o sinal e o tom de chamada Conversa o Supervis o Sinal de aclarar Sinal de aclarar inv 10 Desliga o equipamento Figura 5 34 Etapas associadas realiza o de uma chamada local O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 228 Primeira escolha sinal de apresar lev ausc endere o apresar ender apresar endere o sinal de chamada a ioca carnpainha levanta auscultador tom de chamada sinal de resposta conversa o Figura 5 35 Etapas associadas ao processamento de uma chamada
309. rama SDH Para al m dessa opera o necess rio adicionar octetos sem conte do informativo para adaptar o d bito bin rio dos sinais PDH com o d bito bin rio dos contentores Esta opera o tamb m designada por alguns autores por justifica o fixa 5 3 7 O papel dos ponteiros das unidades administrativas O contentor virtual transportado intacto atrav s da rede SDH desde o elemento de rede onde o caminho originado tr fego do tribut rio carregado at ao elemento de rede onde o caminho terminado tr fego descarregado e entregue ao destinat rio Ao longo do percurso os diferentes cabe alhos com excep o do cabe alho de caminho s o extra dos e inseridos sucessivamente Ao formar se uma nova trama num determinado elemento de rede todo o processo sincronizado pelo rel gio desse elemento de rede Como pouco prov vel que esse rel gio e o rel gio do elemento de rede onde o contentor virtual foi formado estejam perfeitamente sincronizados em fase numa rede s ncrona h um sincronismo perfeito a n vel de frequ ncia ser de esperar a exist ncia de ligeiras discrep ncias entre a fase da trama e a fase do contentor virtual as quais se v o acumulando ao longo da rede A dessincroniza o de fase entre os rel gios devida a O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 165 varia es no atraso de propaga o quando o caminho estabele
310. ransi o a meio do per odo de bit 7 2 O c digo CMI um c digo bin rio que codifica as sequ ncias de Is usando pulsos com dura o igual ao per odo de bit e com polaridades alternadamente positiva e negativa regra da O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 89 q bipolaridade enquanto o zero codificado com um pulso de dura o 7 2 com polaridade negativa seguido de um outro com a mesma dura o mas de polaridade positiva O c digo CMI especificado como c digo de linha para a 4 hierarquia da hierarquia digital plesiocrona europeia que como se ir ver no Cap tulo 6 corresponde ao d bito de 139 264 Mb s Os c digos AMI alternate mark inversion e o c digo HDB3 high density bipolar s o dois c digos tern rios que t m a vantagem de garantirem as propriedades referidas no in cio desta sec o e requerem a mesma largura de banda de transmiss o que o c digo NRZ A codifica o das sequ ncias de Is no c digo AMI obedecem regra da bipolaridade referida anteriormente e os Os s o codificados com um n vel zero Note se ainda que os pulsos associados aos Is podem ocupar todo o intervalo de bit 100 duty cycle ou s metade desse intervalo 50 duty cycle Uma desvantagem do c digo AMI a aus ncia de conte do de temporiza o em longas sequ ncias de zeros Este inconveniente colmatado recorrendo ao c digo HDB3 onde sequ ncias de quat
311. rav s dos vizinhos Uma rede em anel pode ser unidireccional ou bidireccional No caso unidireccional toda a informa o viaja no mesmo sentido e cada n s pode comunicar directamente com um vizinho enquanto no caso bidireccional a informa o viaja nos dois sentidos e cada n pode comunicar directamente com os dois vizinhos Esta topologia come ou por ser usada nas redes de computadores veja se o caso das redes token ring e FDDI mas hoje popular em muitos outros ambientes como sejam por exemplo as redes baseadas na hierarquia digital s ncrona ou as redes RPR Resilient Packet Ring para detalhes sobre estas redes ver a refer ncia Gu03 Essa popularidade adv m do facto desta topologia permitir garantir graus de fiabilidade elevados resist ncia a falhas com um consumo modesto de recursos de transmiss o rvore Estrela Figura 1 5 Grafos correspondentes s topologias em anel e rvore 2 A topologia em malha uma topologia com conex o total caracterizada por apresentar uma liga o directa entre todos os pares de n s Numa rede baseada nesta topologia o processo de comunica o est muito facilitado pois qualquer troca de informa o entre dois n s n o envolve a interven o de mais nenhum outro n A principal desvantagem desta solu o reside na grande quantidade de recursos de transmiss o que exige Por exemplo uma rede com N n s baseada nesta topologia requer N N 1 2 vias de transmiss o Quan
312. re am referidas na imprensa n o especializada simplesmente pela designa o de redes de cabo Estas redes foram inicialmente projectadas para oferecer servi os distributivos anal gicos televis o tendo evolu do posteriormente de modo a oferecerem tamb m servi os distributivos digitais e servi os interactivos como o caso do acesso Internet Na sua componente distributiva o servidor situado na cabe a da rede distribui atrav s da rede v rios canais de televis o usando multiplexagem por divis o na frequ ncia Cada utilizador tem por essa raz o acesso a todos os canais e escolhe o canal desejado atrav s da simples sintoniza o do OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 25 televisor No caso da televis o anal gica cada canal da televis o vai modular uma portadora de radiofrequ ncia usando modula o AM VSB e no caso da vertente digital usa se modula o PSK ou QAM A atribui o espectral t pica dos diferentes servi os numa rede h brida fibra coaxial est representada na Figura 1 18 Os canais de televis o fazem uso da chamada banda directa situada entre os 111 e 750 MHz embora essa banda nas redes mais modernas possa ir at 1 GHz A parte superior da banda entre os 550 e 750 MHz reservada para os canais de televis o digitais ou como canal descendente entre a cabe a da rede e o utilizador para os servi os interactivos A banda de radiofrequ ncia t pica
313. rede Figura 5 6 Exemplo de uma rede s ncrona 5 1 3 2 Sistemas de multiplexagem prim rios Nos sistemas de multiplexagem prim rios TDM PCM a sequ ncia bin ria transmitida estruturada em tramas de dura o igual a 125 us correspondendo a uma frequ ncia de amostragem de 8 kamostras s Cada trama contem uma amostra codificada de cada um dos canais de voz multiplexados juntamente com bits adicionais para fun es de sinaliza o e de sincronismo de trama A n vel internacional s o usados normalmente dois sistemas de multiplexagem prim rios que t m a particularidade de serem incompat veis entre si o sistema europeu designado por CEPTI definido pela Conference of European Post and Telecommunications CEPT e o sistema americano designado por DS1 Digital Signal 1 Ambos foram fruto de normaliza o por parte do ITU T ver tabela 5 3 O sistema CEPT1 hoje designado usalmente por El suporta 30 canais telef nicos enquanto o DS1 foi projectado para 24 Ambos usam uma frequ ncia de amostragem de 8 kamostras s e 8 bits por amostra mas enquanto o CEPTI1 usa a lei de compress o A o DS1 usa a lei de compress o u Tabela 5 3 Sistemas de multiplexagem prim rios europeu e americano Par metros Sistema europeu Sistema americano Recomenda o G 732 Recomenda o G 733 Frequ ncia de amostragem 8 kHz 8 kHz N mero de n veis de quantifica o 256 256 N mero de bits por amostra 8 8 D bito bin rio por canal 64 k
314. reende a atribui o da polaridade apropriada a uma amostra anal gica que tem uma amplitude igual a metade do intervalo de quantifica o de ordem n n 0 1 127 Com base nos valores de S e Q obtidos pode se determinar a amplitude dessa amostra usando a equa o oi Rui 2 36 Yn 2 0 16 5 S 1 2 7 Exemplo 2 4 Considere uma amostra x 100 determine a palavra de c digo correspondente e o valor da sa da do descodificador Solu o Usando o algoritmo de codifica o referido determina se P 1 S 2 e Q 9 o que corresponde palavra 1 010 1001 Essa palavra corresponde a uma amostra que se encontra no intervalo de quantifica o 41 polaridade negativa de modo que a sa da do descodificador dada por Ya 4 9 16 5 102 que corresponde a metade do intervalo entre 104 e 100 OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 52 Em s ntese por acordo internacional Recomenda o G 711 do ITU T foram fixados os seguintes par metros para a representa o digital dos sinais vocais telef nicos e frequ ncia de amostragem de 8 kHz e quantifica o n o uniforme com 256 n veis e palavras PCM com 8 bits e d bito bin rio para um canal de 64 kb s e lei de codifica o europeia lei A com 13 segmentos lei de codifica o americana lei yu com 15 segmentos 2 3 4 PCM diferencial Em certos tipos de sinais como por exemplo a v
315. regenerador intermedi rio ou repetidor regenerativo Na figura 3 17 representa se a estrutura de um regenerador para um sistema usando um c digo bin rio As fun es principais desse regenerador s o as seguintes e iguala o compensar a distor o introduzida pelo canal de modo a minimizar a interfer ncia intersimb lica e amplifica o compensar a atenua o introduzida pelo canal sendo as varia es da atenua o do canal devidas nomeadamente s varia es de temperatura compensadas pelo controlo autom tico de ganho e recupera o de rel gio recuperar a frequ ncia de rel gio a partir do sinal recebido e gerar uma sequ ncia de pulsos com essa frequ ncia Se o sinal recebido apresenta componentes espectrais discretas riscas frequ ncia de rel gio pode se recuperar um sinal sinusoidal com um simples filtro ou PLL e us lo para gerar o rel gio sequ ncia de pulsos Caso contr rio necess rio gerar essas riscas atrav s de um processamento n o linear adequado e amostragem obter amostras do sinal recebido nos instantes iT com a frequ ncia de rel gio f D 1 T recorde se que no caso da transmiss o bin ria T T OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 84 e decis o e formata o comparar as amostras com um limiar de decis o no caso da transmiss o bin ria decidir qual o s mbolo transmitido e em seguida dar ao si
316. requ ncia e com a intensidade sonora O facto de a sensibilidade do ouvido depender da frequ ncia ter de se reflectir na an lise do desempenho das redes telef nicas particularmente na medida da pot ncia de ru do Assim estas medidas s o feitas usando um volt metro de valor eficaz que incorpora um filtro que simula a varia o da sensibilidade do ouvido em fun o da frequ ncia Este aparelho designa se por psof metro e a pot ncia de ru do por ele medida por pot ncia psofom trica de ru do a qual usualmente expressa em dBmp Se a pot ncia m dia de uma fonte de ru do branco for medida numa faixa de O a 4000 Hz depois de passar por um filtro psofom trico a pot ncia de ru do reduzida de 3 6 dB relativamente ao caso sem pondera o No caso da faixa de medida ter sido entre 300 e 3400 Hz ver Figura 2 2 a diferen a passar a ser de 2 5 dB Filtro Psofom trico 0 3 3 4 kHz f 0 3 3 4 kHz f Figura 2 2 Efeito da pondera o psofom trica sobre o ru do branco 21 Recomenda es G 132 e G 151 OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 36 2 Outra caracter stica do ouvido a sua elevada gama din mica com valores que podem ir acima de 100 dB Para obter uma boa reprodu o da voz poss vel no entanto utilizar uma gama din mica muito menor 30 dB ou mesmo 20 dB s o considerados valores aceit veis A reprodu o da m sica mui
317. res electr nicos Este tipo de sinaliza o requer contudo o uso de um receptor apropriado do lado da central aumentando por conseguinte o custo do sistema 697 Hz 770 Hz 852 Hz 941 Hz 1209 1336 1477 163 Hz Figura 6 33 Frequ ncias usadas na sinaliza o multifregu ncia 6 3 5 Sinaliza o na rede de troncas As dist ncias de transmiss o em jogo na rede de troncas rede entre as centrais de comuta o s o normalmente elevadas Assim no caso de se usar a sinaliza o DC presen a ou aus ncia de corrente os pulsos para al m de serem distorcidos iriam ser consideravelmente atenuados Para compensar essa atenua o requer se ia a utiliza o de amplificadores DC que t m a desvantagem de serem muito caros Al m disso requer se um meio de transmiss o met lico tipo linha telef nica o qual n o pode ser usada para a transmiss o de sinais multiplexados Essas limita es impedem a utiliza o da sinaliza o DC na rede de troncas Como alternativa usa se a sinaliza o AC que baseda na transmiss o de sinais multifrequ ncia MF A sinaliza o AC pode ser na banda sempre que as frequ ncias de sinaliza o sejam transmitidas na banda do canal telef nico 300 3400 Hz ou fora da banda no caso em que essa transmiss o ocorre entre os 3400 4000Hz A maioria dos sistemas de sinaliza o usa o primeiro tipo Os sistemas fora da banda apresentam a vantage
318. rma o de encaminhamento especial Ent o o sistema de controlo dessa central pede ao TC para obter a partir de uma base de dados de um SPC a informa o necess ria Essa fun o desempenhada usando o SCCP e o MTP sem o estabelecimento de nenhum circuito de voz para esse SCP Central B Central A Circuitos de voz Sistema de Controlo Sistema de Controlo via de sinaliza o Figura 6 47 Exemplo de aplica o de elementos da arquitectura do SS7 O tradutor da base de dados fornece a informa o necess ria e envia a para o sistema de controlo da central A atrav s do MTP SCCP e TC Usando esta informa o o sistema de controlo da Central A pede ao ISUP para estabelecer um circuito de voz da central A para J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 240 a central B Isto conseguido atrav s da comunica o apropriada entre os ISUP das duas centrais 6 3 8 Refer ncias Fe87 K Feher Advanced Digital Communications Prentice Hall 1987 FI95 J E Flood Telecommunications Switching Trafic and Networks Prentice Hall 1995 La95 F Lavrador Sobre as redes de telecomunica es ditas Inteligentes e a evolu o a que a elas conduziu Ingenium p g 96 102 Setembro de 1995 Ma91 R Manterfield Commom Channel Signalling Peter Peregrinus 1991 Ra94 T Ramteke Networks Prentice Hall
319. ro zeros s o codificadas com 000V ou com BOOV A primeira palavra consiste em tr s intervalos de bit sem pulso 000 seguidos por um pulso que representa uma viola o bipolar ou seja uma viola o da regra da bipolaridade que imp e a seguir ao s mbolo 1 o s mbolo 1 e vice versa A segunda palavra consiste num pulso que mant m a altern ncia bipolar B seguida de dois intervalos de bit sem pulso 00 e terminando com um pulso com viola o bipolar V A decis o de substituir uma sequ ncia de quatro zeros por 000V ou BOOV feita de modo a garantir que o n mero de pulsos B entre viola es mpar O algoritmo de substitui o est sintetizado na tabela 3 2 O c digo HDB3 pertence fam lia dos c digos BNZS bipolar N zero subsitution onde sequ ncias de N zeros s o substitu das por sequ ncias de bits especiais contendo pelo menos uma viola o da regra de bipolaridade e usado na codifica o das hierarquias plesiocronas europeias de 2 048 Mb s 8 448 Mb s e 34 368 Mb s Tabela 3 4 Regra de forma o do c digo HDB3 polaridade do N mero de pulsos desde a ltima pulso anterior subsitui o Impar Par E 000 00 000 00 Tabela 3 5 Regra de forma o do c digo 2B3B Bits de entrada Modo 1 Modo 2 00 000 111 01 010 101 10 100 001 11 110 001 Os c digos de blocos tipo mBnB tamb m s o muito usados em aplica es na Ethernet particularmente na Ethernet de 100 Mb
320. rocessador centralizado que controla a execu o dos servi os mais complexos da rede atrav s do acesso a bases de dados que suportam esses servi os Ao exercerem o controlo sobre as bases de dados pode dizer se que estes n s incorporam a intelig ncia das redes Tal como os STP os SCP s o implementados aos pares e cada SCP do par tem armazenado nas suas bases de dados informa o id ntica Quando um SSP detecta uma chamada especial suspende o procedimento normal e requer a interven o do SCP S depois do SCP enviar a sequ ncia de comandos necess ria que o referido SSP completa essa chamada Tem se assim que o controlo das chamadas especiais feito pelo SCP e n o pelo SSP As bases de dados do SCP t m recursos para processamento da informa o podendo deste modo proporcionarem servi os tais como valida o dos cart es de cr dito registos para as redes privadas virtuais tabelas de convers o dos n meros especiais etc 6 3 7 2 Redes inteligentes A exist ncia dos SCPs na redes SS7 permite a exist ncia de intelig ncia numa rede levando necess riamente ao conceito de rede inteligente cuja configura o gen rica se representa na Figura 6 38 Numa rede com v rios SCP dever existir um sistema de gest o de servi os SMP service management point ligado a todos os SCP atrav s de um ink de dados que usa o protocolo X25 usado normalmente nas redes de computadores Este sistema executa a gest o dos n
321. rranjar as interliga es de modo a garantir que seja sempre poss vel ligar uma entrada livre a qualquer sa da livre A Figura 6 9 mostra um exemplo de uma matriz rearranj vel designada por matriz de Benes Com O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 201 o tipo de interliga es apresentadas na Figura 6 9 a n o poss vel estabelecer algumas conex es devido exist ncia de bloqueio Por m atrav s do conveniente rearranjo dessas interliga es poss vel ultrapassar a situa o de bloqueio como se conclui da Figura 6 9 b Bloqueio Mapa de conex es 154 252 353 451 Mapa de conex es 154 252 353 451 b Figura 6 9 Matriz de comuta o 4x4 com arquitectura de Benes a Com bloqueio b Eliminou se o bloqueio depois de rearranjar as interliga es Para que uma matriz multiandar usando sub matrizes com n entradas no andar de entrada e sub matrizes com n sa das no andar de sa da n o introduza bloqueio necess rio que as liga es interm dias permitam n conex es simult neas entre cada sub matriz de entrada e cada sub matriz de sa da Deste modo para que uma matriz rearranj vel com tr s andares n o introduza bloqueio necess rio verificar se a condi o Be62 k gt n 6 41 Usando as equa es 6 40 e 6 41 tira se que o n mero m nimo de pontos de cruzamento para as matrizes rearranj veis co
322. ru do de intermodula o um factor limitativo importante que tem de ser obviamente considerado no seu projecto De notar que o comportamento descrito s v lido para os amplificadores que operam no dom nio el ctrico Os amplificadores pticos designados por EDFAs que s o usados nos sistemas de transmiss o ptica operam normalmente em satura o sem introduzirem nenhuma distor o significativa no sinal amplificado 3 2 3 Sistema de transmiss o com repetidores n o regenerativos Considere se um sistema de transmiss o constitu do por m tro os de cabo cada um terminado por um amplificador designado por repetidor n o regenerativo como se mostra na Figura 3 14 Admite se que as imped ncias de entrada e de sa da de cada amplificador est o adaptadas ao cabo Designe se por Zem Za m respectivamente o ganho do cabo do tro o m e o ganho do amplificador m Note se que g m lt 1 Ent o o conjunto constitu do pelo tro o de cabo m e pelo amplificador m apresenta um ganho dado por Em 8cm Bam 3 38 Erbium Doped Fiber Amplifier J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 80 cabo amplificador 1 m e qo conjunto 1 conjunto m Figura 3 14 Configura o de um sistema de transmiss o com m amplificadores Ser til conhecer tamb m o factor de ru do do conjunto referido Para isso deve atender se que se o cabo estiver adaptado e em equil brio
323. rvados para o canal do utilizador podendo ser acess vel pelo utilizador terminal no estabelecimento de uma liga o e H4 Indicador de multitrama no caso em que a carga digital distribu da ao longo de v rias trama como o caso do transporte dos contentores VC 2 VC 11 e VC 12 e K3 Usado para comuta o de protec o autom tica a n vel de caminho e N1 Usado para monitorizar os caminhos que se estendem por diferentes redes liga es em cascata O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 163 5 3 6 Estrutura de multiplexagem A hierarquia digital s ncrona foi concebida de modo a permitir agregar quer o tr fego plesi crono associado s hierarquias americanas e europeias quer ainda o tr fego s ncrono Obteve se assim uma nova hierarquia caracterizada pela sua grande flexibilidade exig ncia primordial das redes de telecomunica es modernas Em contrapartida sacrificou se a simplicidade estrutural das tramas plesi cronas j que tanto as tramas SDH como o processo da sua forma o s o bastante complexos Para melhor compreender esse processo o qual representado na Figura 5 24 usual definirem se as seguintes sub estruturas modulares e Contentor de n vel n ou C n Container n com n de 1 a 4 a unidade b sica da estrutura SDH sendo usada para transportar a informa o dos tribut rios correspondentes s hierarquias plesi cronas europ
324. s 1 Gb s e 10 Gb s Estes c digos convertem blocos de m bits em palavras de c digo de n bits que s o escolhidas de modo a garantir as propriedades referenciadas para os c digos de linha Na tabela 3 5 descrevem se como exemplo as regras de forma o do c digo 2B3B Como se pode ver para cada grupo de J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 90 bits de entrada t m se duas palavras de c digo modos que s o usadas alternadamente de modo a garantir que a componente de corrente cont nua nula 3 4 Problemas 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 Considere um cabo de pares sim tricos caracterizado pelos par metros prim rios dados na tabela 3 1 Para a frequ ncia de 10 kHz determine o erro cometido quando calcula o coeficiente de atenua o com base na eq 3 8 em vez de usar a express o exacta Demonstre que no caso em que a react ncia indutiva da linha muito maior que a resist ncia o coeficiente de atenua o pode ser aproximada pela equa o 3 11 Um cabo de pares sim tricos caracterizado pelas seguintes constantes prim rias L 0 55 uH m C 50 pF m R 0 020 m e G 10 nS m Para esse cabo determine a A imped ncia caracter stica da linha b O coeficiente de atenua o expresso em Np km e dB km c A velocidade de propaga o d Admitindo que a linha est adaptada e que se aplica no seu in cio um sinal de amplitude de 1 V q
325. s No percurso ascendente o funcionamento deste modem id ntico ao do V 34 bis Tabela 4 1 Sucessivas gera es de modems de banda de voz Data D bito Bin rio Modula o Gera o kbit s Duplexagem V 21 1978 0 3 FSK DDF V 22 1980 12 PSK DDF V22bis 1981 2 4 PSK DDF V 32 1985 9 6 QAM CE V 33 1988 14 4 QAM CE V 34 1990 28 8 QAM CE V 34bis 1995 33 6 QAM CE V 90 1998 33 6 A 56 D QAM A PCM D Os modos de opera o dos modems podem ser simplex half duplex e full duplex No modo simplex os dados s o transmitidos ou recebidos numa nica direc o No modo half duplex a transmiss o e a recep o de informa o s o realizadas alternadamente Antes de se iniciar a transmiss o numa direc o o transmissor da direc o oposta deve ser desligado No modo full duplex o modem pode transmitir e receber dados simultaneamente Nos circuitos a 2 fios este funcionamento conseguido usando uma t cnica de duplexagem apropriada que no caso da DDF implica atribuir dois canais separados na frequ ncia banda inferior e banda superior dentro da banda do canal telef nico como se exemplifica na Figura 4 20 Um modem transmite na banda inferior e recebe na banda superior O modem do extremo oposto transmite na banda superior e recebe na inferior Nas linhas alugadas usa se normalmente uma transmiss o a quatro fios sendo a bidireccionalidade garantida por circuitos fisicamente separados amplitude 300 fi fo 3400 frequ ncia Hz
326. s O processo de leitura de c lulas e selec o dos pontos O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 210 de cruzamento repete se com um per odo igual dura o da trama durante o qual uma palavra 8 bits de cada uma das vias PCM TDM de entrada dever ser permutada para uma via PCM TDM de sa da Novas chamadas ou a termina o das chamadas existentes s o efectuadas respectivamente atrav s da inser o ou apagamento dos endere os dos pontos de cruzamento nas c lulas apropriadas O facto de as linhas de entrada e dos pontos de cruzamento serem partilhados no dom nio do tempo leva a uma redu o significativa do n mero de pontos de cruzamento em compara o com as matrizes espaciais anal gicas Por exemplo considerando unicamente uma direc o de transmiss o a interliga o de 1600 canais de entrada com 1600 canais de sa da requer unicamente uma matriz com 50x50 2500 pontos de cruzamento desde que se usem vias PCM TDM com 32 time slots Por sua vez uma matriz espacial anal gica requereria 1600x1600 2 56x10 pontos de cruzamento considerando de novo uma nica direc o de transmiss o 6 2 4 2 Comutador digital temporal Como j se referiu a comuta o temporal consiste em transferir o conte do de um time slot para um outro time slot n o coincidente com o primeiro Esta opera o realizada por um sistema de interc mbio de time slots d
327. s o usados para os sinais de comando associados protec o ex estabelecimento de deriva es enquanto os quatro ltimos bits 5 a 8 s o usados para transmitir o n mero de identifica o do n destinat rio os n s do anel s o identificados por um n mero escolhido entre O e 15 o que permite ter no m ximo an is com 16 n s No que se refere ao octeto K2 os primeiros quatro bits 1 a 4 transportam o n mero de identifica o do n fonte e os quatro restantes informa o adicional como por exemplo o estado do n onde o K2 foi originado n fonte O estado de funcionamento normal caracterizado pelo facto de cada n emitir em ambos os sentidos octetos K n o contendo nenhum pedido de interven o bits 1 a 4 de K1 0000 Quando qualquer n detecta uma degrada o do sinal recebido suscept vel de desencadear os mecanismos de protec o envia uma mensagem pedindo o estabelecimento de uma deriva o nos dois sentidos de transmiss o percurso mais longo e mais curto A mensagem inclui o n mero de identifica o do n fonte e do n destinat rio O n destinat rio o n adjacente ao n fonte do lado oposto via com problemas Os n s intermedi rios deixam passar a mensagem sem alterar o conte do dos octetos K Quando o pedido de estabelecimento de uma deriva o recebido pelo n destinat rio este passa para o estado comutado deriva o estabelecida e reencaminha o tr fego afectado pela falha pela
328. s SCP gere a adi o de novos clientes actualiza os dados etc O facto de haver somente um nico SMP ou em alternativa um n mero pequeno de SMPs facilita a tarefa da adi o de nova informa o na rede Na arquitectura de uma rede inteligente costumam se definir outros blocos que contudo n o vamos abordar aqui Para os leitores interessados recomenda se a refer ncia sobre redes de telecomunica es inteligentes La95 O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 232 Bases de dados STP n Viide sinaliza o Rede telef nica Figura 6 38 Arquitectura gen rica de uma rede inteligente Rede privada Rede p blica Rede privada Rede p blica Central Local Parte da central local que actua como PBX A N JA JA Servi o PBX Servi o Centrex Figura 6 39 Servi o Centrex Como exemplos de servi os da rede inteligente refira se o servi o de chamadas gratuitas 0800 ou 0500 o televoto a localiza o de m veis o servi o Centrex as redes privadas virtuais etc A ideia subjacente ao servi o Centrex consiste em proporcionar servi os semelhantes a um PBX mas usando a central local p blica Esta facilidade oferece aos clientes todas as vantagens dos PBX sem a necessidade das despesas de investimento e manuten o associadas sua aquisi o Muitas empresas t m as suas redes pr prias usando PBXs Quando essas redes se estend
329. s de desmultiplexados v o alimentar um banco de modems VDSL os quais est o interligados aos modems presentes nas instala es de cliente atrav s de pares sim tricos O n mero de subscritores servidos por cada ONU vari vel dependendo da maior ou menor penetra o da fibra ptica mas podem se apontar valores t picos situados entre os 10 e 100 subscritores GRO5 Enquanto os modems ADSL operam unicamente em modo assim trico os modems VDSL podem operar em modo assim trico ou sim trico dependendo do tipo de aplica o requerida As tabelas 4 4 e 4 5 ilustram os d bitos bin rios e os alcances das diferentes solu es Tabela 4 4 Alcance dos sistemas VDSL sim tricos D bito Mb s Alcance Sentido km descendente ascendente 25 0 3 13 1 6 5 1 5 Tabela 4 5 Alcance dos sistemas VDSL assim tricos D bito Mb s D bito Mb s Alcance Sentido descendente Sentido ascendente km 54 6 4 0 3 26 3 2 1 13 1 6 1 5 A duplexagem no mbito dos sistemas VDSL pode ser obtida do mesmo modo que nos sistemas ADSL A ocupa o das bandas nos sistemas DDF est representada na Figura 4 30 para o caso do VDSL assim trico Como se pode ver a sub banda situada entre os 300 e os 700 kHz destinada ao tr fego ascendente A sub banda destinada ao tr fego descendente delimitada inferiormente por 1 MHz e superiormente por um valor que pode variar entre fmin 10 MHz e fmax 30 MHz A sub banda entre O e 120 kHz destinada aos servi
330. s de modo a terem significado estat stico Tabela 2 2 Classifica es MOS Qualidade Classifica o Excelente Bom Razo vel Med ocre M NOAA J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 57 Qualidade da voz Excelente 5 Codificadores Boa 4 h bridos Razo vel 3 Codificadores de forma de onda Mediocre 2 M 1 VT coa LPC D bito Bin rio kb s Figura 2 15 Classifica es MOS de codificadores em fun o do d bito bin rio A Figura 2 15 d uma ideia das classifica es MOS de diferentes tipos de codificadores e a tabela 2 3 apresenta mais detalhe sobre as caracter sticas desses codificadores O codec G 711 que corresponde ao PCM a 64 kbit s juntamento com o 6 726 que usa ADPCM a 40 kbit s s o aqueles que proporcionam uma melhor qualidade No ADPCM quando o d bito decresce para 32 kbit s a qualidade degrade se ligeiramente conduzindo de modo algo surpreendente a um desempenho id ntico aquele que proporcionado pelo codec 6 729 que opera com um d bito de 8 kbit s Este ltimo codec apresenta se assim como uma solu o bastante interessante para aplica es em que um d bito baixo e uma qualidade boa est o a pr mio como o caso das aplica es de voz sobre IP Em ltimo lugar da tabela aparece o LPC10 cujos par metros foram apresentados anteriormente e cuja qualidade considerada m Tabela 2 3 Caracteriza o de d
331. s exigidos pela dimens o do comutador 99 A primeira central digital foi introduzida em Portugal em 1986 97 As ltimas centrais anal gicas baseadas na comuta o Strowger s foram retiradas da rede telef nica p blica em Portugal em meados dos anos 90 O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 197 Um sistema passo a passo usa um m todo de controlo designado por controlo directo progressivo Com este m todo cada andar do comutador responde directamente aos d gitos marcados pelo assinante chamador sendo a conex o estabelecida progressivamente atrav s do comutador Com este m todo de controlo os elementos de controlo do comutador s o distribu dos ao longo do sistema na forma de rel s que controlam individualmente cada selector Em alternativa o comutador de barras cruzadas usa controlo centralizado para estabelecer as liga es Neste caso o sistema de controlo come a por armazenar os d gitos marcados para os processar em seguida e gerar os sinais apropriados para controlar a matriz de comuta o no estabelecimento de conex es No comutador de barras cruzadas a matriz de comuta o tem realmente a apar ncia de uma matriz constitu da por barras horizontais e verticais Estas barras s o operadas por electro manes activados pela corrente gerada pelo sistema de controlo e os pontos de cruzamento s o estabelecidos atrav s do contacto mec nico
332. s foi a comuta o de pacotes 1 Tamb m designado por lacete local J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 23 A Figura 1 17 ilustra o funcionamento de uma rede baseada na comuta o de pacotes Cada mensagem na fonte dividida em pequenas unidades designadas por pacotes para transmiss o atrav s da rede Esses pacotes tamb m designados por datagramas para al m da informa o propriamente dita incluem um cabe alho com informa o do endere o do destinat rio da fonte o n mero do pr prio datagrama e outra informa o de controlo Fonte gt gt DI T x vjr cjs Figura 1 17 Princ pio de opera o de uma rede de comuta o de pacotes Os datagramas pertencentes a uma determinada mensagem s o enviados pela rede independentemente podendo seguir percursos diferentes at ao seu destino onde s o agregados de modo a originar a mensagem inicial Neste tipo de comunica o n o necess rio estabelecer uma liga o pr via com o destinat rio pois o cabe alho cont m o endere o do destino final e cada n atrav s da leitura desse cabe alho est em condi es de definir o trajecto a seguir Este tipo de liga o designa se por connectionless Este tipo de rede permite garantir um n vel de seguran a bastante elevado na medida em que qualquer intruso na rede somente consegue obter fragmentos da mensagem transmitida Al m disso nesta rede n o exist
333. s id nticos de quatro bits cada como se usa interposi o de bit em cada grupo tem se um elemento bin rio por tribut rio ou seja o bit 1 atribu do ao tribut rio 1 o bit 2 ao tribut rio 2 e assim sucessivamente Os sectores S S e S s o id nticos Cada um destes sectores cont m 212 bits fraccionados em 53 grupos de 4 bits cada O primeiro grupo de cada sector corresponde aos bits de indica o de justifica o Cada bit deste grupo alocado a um tribut rio ou seja o bit 1 ao tribut rio 1 e assim sucessivamente Os grupos seguintes s o grupos de informa o e t m a mesma estrutura que os grupos de informa o do sector 1 Os bits de justifica o s o introduzidos quando necess rio no primeiro grupo de informa o do sector S e ocupam a posi o do bit de informa o do tribut rio correspondente A emiss o de um pedido de justifica o assinalado colocando os tr s O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 145 bits indicadores de justifica o correspondentes no estado l gico um Por sua vez na mesma trama o bit de justifica o ocupa o lugar destinado ao primeiro bit de informa o do sector S do tribut rio justificado A Tabela 5 5 mostra a estrutura da trama E2 descrita Os bits F correspondem aos bits do padr o de enquadramento com valor l gico i o bit X um bit de alarme o bit Y um bit de reserva os bits J s o b
334. s sinais digitais correspondentes ao acesso b sico da RDIS sobre uma infra estrutura de cabos de pares sim tricos necess rio recorrer a t cnicas de duplexagem e a c digos de linha apropriados para a situa o em causa As t cnicas de duplexagem usadas na DSL s o o TCM e o cancelamento de eco O TCM j foi estudado na sec o 4 43 e baseia se na separa o das direc es de transmiss o no dom nio do tempo Para realizar essa fun o necess rio usar no sistema um dispositivo de comuta o que comuta sequencialmente do transmissor para o receptor como se mostra na Figura 4 22 Assinante Central Local Transmissor Transmissor Entrada de dados Lacete de assinante 2 fios Sa da de dados Figura 4 22 Transmiss o bidireccional usando a t cnica TCM Como se viu na sec o 4 4 3 2 o d bito bin rio da linha ter de ser superior ao dobro do d bito bin rio com que a informa o gerada fazendo com que no acesso b sico do RDIS se requeiram d bitos na linha da ordem dos 400 kbit s conduzindo a d bitos a comprimentos m ximos da linha da ordem dos 2 a 3 km Regras para o projecto de lacetes digitais de assinante usando cabos de pares sim tricos Comprimento lt 5 5 km para os cabos com di metro de 0 9 0 6 e 0 5 mm e 4 5 km para os cabos com 0 4 mm Atenua o lt 42 dB frequ ncia de 40 kHz Resist ncia do lacete lt 1300 Q Tipo de lacete n o carregado ou seja n o pupinizado
335. s sons n o vozeados como f e g Deste modo o ITU T recomenda o uso nos sistemas telef nicos p blicos da banda passante entre os 300 e os 3400 Hz o que traduz um compromisso entre uma transmiss o de voz com qualidade e o custo de transmiss o de uma larga banda de frequ ncias Devido estrutura temporal irregular da voz as palavras e as frases s o separadas por pausas de dura o maior que 100 ms um sinal de voz activo s est presente no canal de transmiss o durante uma determinada frac o do tempo Medidas efectuadas demonstraram que o sinal de voz s est presente num canal telef nico em aproximadamente 40 do tempo Assim essas pausas convenientemente detectadas podem ser usadas para intercalar outras conversa es usando um sistema TASI time assignment speech interpolation particularmente nas liga es em que o pre o dos circuitos muito elevado como o caso das liga es transoce nicas ou ainda para transmitir dados juntamente com a voz 2 2 2 Resposta do ouvido Outro aspecto importante para a engenharia de telecomunica es as caracter sticas da banda aud vel Um indiv duo normal com idade compreendida entre os 18 e 25 anos capaz de detectar tons puros entre 20 Hz e 20 kHz Por m com a idade o limite superior de frequ ncia aud vel reduz se significativamente em m dia um homem de 65 anos tem a 8 kHz um perda de sensibilidade de 40 dB A sensibilidade do ouvido varia com a f
336. screta inversa Como o suporte de transmiss o muito adverso os blocos ATU C e ATU R usam tamb m c digos correctores de erros de modo a reduzir a probabilidade de erro no receptor Os c digos normalmente usados s o os c digos convolucionais e os c digos de Reed Solomon Os avan os na tecnologia ADSL conduziram a uma nova vers o o ADSL2 Com esta nova vers o o d bito bin rio no sentido descendente pode atingir um m ximo de 12 Mb s e o d bito ascendente de 1 2 Mb s Estes ganhos s o conseguidos mantendo o plano de frequ ncias t pico do ADSL e melhorando as t cnicas de modula o e codifica o Uma vers o ulterior designada por ADSL2 permite ainda duplicar esses d bitos mas neste caso o plano de frequ ncias alterado e a largura de banda dispon vel aumenta para os 2 2 MHz 4 5 5 VDSL O VDSL Very High Data Rate DSL uma extens o do ADSL tendo surgido com o objectivo de permitir d bitos de v rias dezenas de megabits por segundo sobre os pares sim tricos Contudo como se pode concluir da Tabela 4 3 estes d bitos s s o ating veis para curtas dist ncias n o permitindo em geral ir al m de 1 km Este facto faz com que esta tecnologia n o possa ser considerada uma tecnologia de acesso aut noma tendo de ser usada como um complemento de outras solu es Essas solu es s o normalmente baseadas na utiliza o de fibra ptica para substituir os cabos de alimenta o e parte dos cabos de distribui
337. se a recomenda o X 200 do ITU T onde a arquitectura do modelo OSI Open Systems Interconnection definida Como os leitores com conhecimentos na rea das redes de computadores sabem esse modelo define uma arquitectura com sete camadas que regula as comunica es entre computadores Rede Rede Rede Circuitos telef nica celular de cabo alugados Rede de Transporte Figura 1 8 Estrutura estratificada de uma rede de telecomunica es Nas redes que fazem uso de diferentes tecnologias de rede tamb m til usar uma representa o em camadas de modo a ajudar a visualizar a rede de um modo simples e facilmente compreens vel Neste caso a cada tecnologia de rede faz se corresponder uma camada de rede sendo que as camadas sucessivas estabelecem entre si uma rela o tipo cliente servidor Tendo em conta esta perspectiva usual dividir se uma rede de telecomunica es em camada de rede de servi o e camada de rede de transporte A camada de rede de servi o consiste em diferentes redes de servi o cada uma respons vel por um certo tipo de servi o Como exemplo refira se o servi o de comuta o de circuitos telef nicos o servi o de comuta o de pacotes o servi o de linhas alugadas etc ver Figura 1 8 Como exemplo de tecnologias de rede refira se o IP Internet Protocol o ATM Asynchronous Transfer Mode SDH Synchronous Digital Hierarchy WDM Wavelength Division Multiplexing OJo o Pires Sistemas e R
338. sec o de regenera o Esta fun o implementada usando um c digo de paridade de bits entrela ados ou c digo BIP bit interleaved parity tamb m designado por BIP 8 porque est o dispon veis 8 bits para o transmitir O c digo BIP 8 calculado sobre todos os bits da trama STM 1 anterior e o resultado do c lculo colocado no octeto Bl da trama corrente antes do baralhamento D1 D2 e D3 constituem um canal de comunica o de dados ou DCC data communication channel a 192 kbit s que usado para transportar informa o de gest o de rede entre e para os regeneradores El n o confundir com a hierarquia pl siocrona E1 proporciona um canal de comunica o de voz a 64 kb s entre os regeneradores para ser usado pelo pessoal de manuten o enquanto Fl se designa por canal de utilizador e pode ser usado para diferentes tipos de aplica es como sejam transmiss o de alarmes remotos ou estabelecimento de liga es tempor rias para transmiss o de dados etc Os octetos X s o reservados para uso nacional enquanto os octetos A transportam informa o dependente do meio de transmiss o fibra feixes hertzianos sat lites Os campos deixados em branco correspondem a octetos cujas fun es ainda n o foram normalizadas Ec A BIJA A EIA E X X Dijajajojs JD Porteiro gt NELES ARA AND GD CCC Cabe alho de A B2 B2 B2 k k e i asme A JD5 Joe saod oz Jos foa Dio f
339. semi permanente extremo a extremo estabelecida por ac o do plano de gest o de rede ou manualmente Convencionalmente distingue se do circuito na medida em que este corresponde a uma liga o bidirecional extremo a extremo estabelecida e terminada dinamicamente por ac o da sinaliza o enviada pelo utilizador na base de uma provis o de curta dura o como acontece por exemplo com as liga es telef nicas comutadas Contudo hoje em dia com os novos conceitos da rede ASTN Automatic Switched Transport Network essas distin es tornam se algo mais difusas Note que em muitos casos na literatura da rea n o h uma distin o clara entre os conceitos de caminho e circuito No mbito desta disciplina considera se que s o conceitos diferentes o caminho estabelecido por ac o do plano de gest o enquanto o circuito estabelecido pela ac o do plano de controlo A Figura 1 9 exemplifica o conceito da estratifica o de uma rede de telecomunica es Nessa figura a rede de transporte representada pelo plano inferior constitu da por cinco multiplexadores de inser o extrac o ou ADMs add drop multiplexer ADMs A B C De E os quais s o interligados por fibras pticas formando uma topologia f sica em anel A funcionalidade desses elementos de rede ir ser estudada posteriormente no cap tulo 5 Por sua vez a rede de servi o considerada uma rede telef nica comutada cujos elementos de rede s o cen
340. sentado por um agrupamento rectangular de octetos com 85 colunas e 9 linhas cuja localiza o na AU 3 indicada pelo ponteiro da AU 3 Daquelas colunas uma usada para o cabe alho de caminho e as outras para a carga do cliente A unidade administrativa AU 3 tem uma capacidade dispon vel para a carga de 87 colunas j que como se conclui da Figura 5 24 a capacidade de transporte de um AUG 261x9 equivalente capacidade de tr s AU 3 Tem se assim duas colunas a mais que s o preenchidas por octetos sem informa o A estrutura da AU 3 apresentada na Figura 5 30 indicando se tamb m os tr s octetos do ponteiro da unidade administrativa Tr s AU 3 s o em seguida multiplexadas por interposi o de octeto de modo a originar um AUG e ap s adicionar o cabe alho de sec o obt m se o sinal STM 1 Octetos em branco Figura 5 29 Estrutura do AU 3 Note se que a SDH permite tamb m transportar sinais com uma capacidade superior ao VC 4 atrav s de um procedimento designado por concatena o Segundo este procedimento a carga digital correspondente a v rias AU 4 consecutivas amarrada atrav s da atribui o de um valor fixo valor de concatena o a todos os ponteiros das AU 4 do conjunto com excep o do ponteiro da primeira Esta estrat gia permite sincronizar todas as AU 4 do conjunto de modo que qualquer ajuste no ponteiro da primeira AU 4 replicado em todas as outras AU 4 De modo semelhante o p
341. si cronos europeus usam unicamente justifica o positiva embora o ITU T tenha tamb m normalizado sistemas plesi cronos com justifica o positiva negativa Na Figura 5 10 apresenta se o esquema de blocos de um multiplexador TDM com capacidade para multiplexar N tribut rios As sequ ncias digitais provenientes dos diferentes tribut rios passam por uma mem ria el stica de modo a serem sincronizadas com a frequ ncia de rel gio do multiplexador e servem em seguida de entrada a um multiplexador s ncrono MUX O multiplexador deve tamb m executar as fun es de Justifica o referidas anteriormente assim como de sincroniza o dos diferentes canais Devido a estas fun es ser de esperar que o d bito bin rio de sa da D seja superior ao somat rio dos d bitos bin rios dos tribut rios de entrada 5 2 2 Estrutura das tramas das segundas hierarquias plesi cronas A trama de um sinal E2 constitu da por 848 d gitos bin rios bits Esta trama pode se considerar estruturada em quatro sectores sub tramas Si S2 S3 S4 compreendendo cada um 212 bits A reparti o dos bits no sector S a seguinte e Os dez primeiros bits constituem o padr o de enquadramento de trama 1111010000 e Os dois bits seguintes n 11 e 12 s o bits de reserva o bit n 11 usado para a transmiss o de um alarme distante e Os 200 bits seguintes s o destinados transmiss o de informa o eles constituem 50 grupos consecutivo
342. sso num sistema de telecomunica es de grandes dimens es tal como uma central telef nica ou uma via de transmiss o fosse registado durante um intervalo de tempo de poucos minutos seria de esperar um andamento do tipo representado na Figura 6 1 A Figura 6 2 representa uma varia o hora a hora das chamadas durante um dia de trabalho t pico numa central telef nica servindo uma zona mista residencial empresarial Existem poucas chamadas durante a noite O n mero de chamadas cresce medida que as pessoas v o chegando ao trabalho atingindo um m ximo a meio da manh Esse n mero cai por volta da hora do almo o e volta a aumentar da parte da tarde Decresce novamente medida que as pessoas regressam a casa notando se ainda um ligeiro pico ao princ pio da noite em resultado de poss veis contactos sociais Pode se ver que a hora em que ocorre um maior n mero de chamadas se situa entre as 10 e as 11 horas da manh Essa hora designa se por hora de ponta ou hora mais carregada e usada geralmente para analisar a actividade das redes telef nicas p blicas A utiliza o de medidas de tr fego na hora mais carregada para analisar e projectar as redes telef nicas resulta de um compromisso entre um projecto virado para a inteira OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 181 utiliza o o que inclui as horas nocturnas com quase utiliza o nula e um pro
343. sta equa o resulta do facto de um certo n mero de entradas ou sa das ocupadas implicar a exist ncia de um n mero id ntico de sa das do primeiro andar ou entradas do terceiro andar ocupadas Por conseguinte se houver um n mero de liga es entre andares J k n vezes superior ao n mero de entradas sa das ser de esperar que a percentagem de liga es ocupadas seja reduzida de O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 207 No racioc nio apresentado est impl cito que k maior que n o que implica que o primeiro andar da matriz proporciona expans o do tr fego oferecido matriz Pode no entanto tamb m acontecer o inverso ou seja J lt 1 k menor que n implicando uma opera o de concentra o Normalmente nas centrais locais e em alguns PPCA de maiores dimens es usa se concentra o nos andares de entrada das matrizes de comuta o j que as linhas de acesso s o fracamente utilizadas percentagem de utiliza o de 5 a 10 Nas centrais tandem e de tr nsito como as troncas s o fortemente utilizadas usual recorrer se a expans o no primeiro andar para assegurar n veis de bloqueio de interliga o reduzidos Atendendo a 6 53 e 6 54 obt m se a seguinte express o para a probabilidade de bloqueio de uma matriz de comuta o com tr s andares B i d par ipa Com base nesta express o poss vel obter uma configu
344. stantes em que o sinal de temporiza o influ ncia o processo que controla Na figura 5 5 a sequ ncia de instantes significativos constitu da pelos instantes de passagem por zero no flanco ascendente dos sinais representados Os sinais em que o intervalo de tempo entre instantes significativos tem pelo menos em m dia a mesma dura o ou as mesmas dura es no caso desses intervalos serem m ltiplos de um mais pequeno designam se por sinais is cronos J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 137 t t T 1 f l l l E gt oer a PM t Figura 5 5 Sinais de temporiza o e identifica o dos instantes significativos Os rel gios reais s o concebidos para operarem a uma determinada frequ ncia nominal fo Na pr tica contudo devido a limita es f sicas o rel gio opera a uma frequ ncia real f que se pode afastar mais ou menos da frequ ncia nominal O par metro que contabiliza o desvio da frequ ncia real de uma rel gio relativamente sua frequ ncia nominal designa se por precis o de rel gio e definido por I A 5 1 Precis o 0 sendo expresso usualmente em p p m partes por milh o Tendo em conta a precis o define se usualmente uma hierarquia com quatro n veis stratum com os rel gios com precis o mais elevada rel gios at micos pertencendo ao stratum 1 Tabela 5 2 N veis de precis o dos rel gios usados
345. ste conceito foi desenvolvido nos Estados Unidos em meados da d cada de 90 do s culo passado e foi posteriormente exportado para a Europa e tem por objectivo incentivar a concorr ncia no sector das telecomunica es A desagrega o pode ser parcial ou completa Na desagrega o completa o operador alternativo tem acesso pleno ao par sim trico do operador hist rico podendo por isso oferecer quer servi os telef nicos quer servi os de acesso Internet de banda larga Para isso o operador alternativo tem de instalar na esta o do operador hist rico a sua central de comuta o local e o seu DSLAM como se exemplifica na Figura 4 7 os quais ser o ligados aos pares sim tricos dos seus clientes atrav s de uma configura o apropriada do repartidor principal Na desagrega o parcial o operador da rede s entrega ao operador alternativo ou o sinal banda base ou o sinal de banda larga com a banda base filtrada e por isso a oferta dos servi os parcial A pol tica de desagrega o do lacete local pode no entanto contribuir para dissuadir os operadores alternativos de investirem em novas tecnologias para rede local e certamente que tamb m n o motivar o operador hist rico a fazer investimentos de vulto num segmento da rede que por obriga o ter de partilhar com a concorr ncia Esta situa o pode conduzir estagna o tecnol gica do acesso e mesmo em algumas situa es degrada o da infra estrutura existente F
346. ste em servi o neste caso s o monitorizadas continuamente certas propriedades do tr fego real ou dos c digos de transmiss o usados ex viola o de polaridade no c digo AMI no HDB3 ou em outros c digos de linha tendo em vista a detec o de erros Gerador de Sistema de Detector de erros sequ ncias transmiss o pseudo aleat rias digital Figura 3 18 Medida da taxa de erros num sistema de transmiss o digital Uma grandeza normalmente usada neste tipo de medidas a raz o de erros bin rios ou BER bit error ratio que se pode obter do seguinte modo Bud 3 57 t onde N o n mero de bits errados contados no intervalo de tempo At e N o n mero total de bits transmitidos no mesmo intervalo de tempo que dado por N D At Os geradores de sequ ncias pseudo aleat rias s o dimensionados para gerarem sequ ncias com um determinado comprimento e de acordo com um determinado polin mio gerador O comprimento da sequ ncia determinado pelo n mero de registos de deslocamento implementados com flip flops D usados e o tipo de polin mio pelas liga es de realimenta o Um gerador de sequ ncias com n registos gera uma sequ ncia de comprimento 2 1 Na Figura 3 19 apresenta se um exemplo de um gerador de sequ ncias pseudo aleat rias de comprimento 22 1 com o polin mio 1 D D Na Tabela 3 3 apresentam se outros comprimentos recomendados para diferentes d bitos ou exclusivo registo de
347. tamb m dependente dessa estat stica j que 1 s lt x gt fx pdx 2 20 1 Com base nas equa es anteriores conclui se que a rela o sinal ru do de quantifica o dada por 1 fx pod spa 2 21 Ng dx od x dx Ad Ter interesse em definir se uma caracter stica de quantifica o tal que a rela o sinal ru do de quantifica o seja independente da estat stica do sinal de entrada Isto consegue se com dx Era 2 22 onde k uma constante A rela o sinal ru do resultante dada por s 3P 2 ng k 2 23 A solu o da equa o diferencial 2 22 conduz nos a uma caracter stica de compress o logar tmica Escolhendo a constante de integra o tal que y 1 para x 1 essa caracter stica ou lei de compress o dada por 1 2 24 y 1 Fr Como facilmente se conclui esta caracter stica irrealiz vel devido sua ass mptota vertical para x 0 Na sec o seguinte analisar se o t cnicas que permitem ultrapassar este problema 2 3 Codifica o de fonte A codifica o de fonte designa v rios tipos de processamento do sinal que permitem reduzir o d bito bin rio dos sinais digitais sem perda significativa de qualidade relativamente ao sinal original Testes subjectivos demonstraram que para garantir uma boa qualidade de transmiss o de voz necess rio garantir OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica
348. tas situa es a distor o introduzida no sinal n o significativa deve garantir se que declive do quantificador deve ser superior ou igual varia o m xima do sinal de entrada o que se traduz por OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 2 Servi os em telecomunica es 54 o PRA 2 39 max onde f designa a frequ ncia de amostragem L o n mero intervalos de quantifica o e 2A o espa amento entre esses intervalos Um par metro usado normalmente para quantificar o desempenho de um codificador DPCM o ganho de predi o g Este ganho definido como sendo o valor de melhoria da rela o sinal ru do de quantifica o do DPCM relativamente ao PCM ou seja S S go 2 40 n n 41 J DPCM 41 PCM com 1 Ep fi an 2 41 onde 0 R iT o o coeficiente de correla o do sinal de entrada Os coeficientes do filtro transversal s o calculados com base nesses coeficientes do seguinte modo 2 42 No caso da voz os coeficientes do filtro s o calculados usando as caracter sticas m dias do sinal de voz Isto conduz a ganhos de predi o entre 5 a 10 dB Para o caso do v deo como a correla o entre as amostras mais elevada podem se obter ganhos da ordem de 12 dB Uma das desvantagens do DPCM reside no facto de se as caracter sticas do sinal de entrada se afastarem das caracter sticas m dias referidas poder ter se uma degrada o significativa d
349. te manifestado no levantamento do auscultador uma fun o de alerta Tamb m a central local envia sinais de alerta para outras centrais para requerer linhas de troncas A corrente de toque da campainha enviada pela central local para o telefone destinat rio desempenha tamb m uma fun o de alerta Esta corrente tem uma frequ ncia de 25 Hz e est 2s em estado ligado e 4s em estado desligado Endere amento O endere o ou seja o n mero telef nico do destinat rio deve ser transmitido pelo assinante chamador Esta fun o pode ser realizada usando quer pulsos de marca o quer conjuntos de duas frequ ncias puras tons Supervis o As centrais de comuta o necessitam de saber se as linhas est o inactivas ou em uso Estas fun es podem ser realizadas pela presen a ou aus ncia de corrente na linha ou ent o pela presen a ou aus ncia de uma determinada frequ ncia note se o seu car cter bin rio Tamb m necess rio saber quando um determinado circuito pode ser libertado o que tamb m constitui uma fun o da supervis o O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 223 e Informa o O sinal de linha o sinal de linha ocupada o sinal de toque da campainha transmitido em sentido inverso os diferentes an ncios gravados enviados para o assinante s o sinais de informa o e Tarifa o Informa o usada para efeitos de factura o e
350. te verificada no dom nio de utiliza o destes cabos dada por aa 60 dy 3 17 ye d onde amp a permitividade relativa do diel ctrico 1 074 e d e d s o respectivamente RA 7 f 3 Rol os di metros dos condutores interior e exterior O coeficiente de atenua o pode ser calculada com base na express o amp a T cf dB km 3 18 30 Os lacetes que suportam o ADSL requerem cerca de 1 MHz 31 Note se que este di metro medido do lado interior O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 70 onde a b e c s o tr s constantes que dependem das dimens es f sicas do cabo e f frequ ncia dada em MHz Para um cabo de 1 2 4 4 mm t m se a 0 07 b 5 15 e c 0 005 Verifica se facilmente que o termo dominante na equa o 3 18 o termo com depend ncia em IT O que permite aproximar a atenua o dos cabos coaxiais por uma express o similar 3 13 notar no entanto que 3 18 expressa em dB km Para as frequ ncias de interesse gt 100 kHz o coeficiente de fase apresenta uma varia o linear com a frequ ncia sendo descrita por REM 3 19 onde c a velocidade de propaga o da luz no vazio Como se conclui o atraso de grupo s depende das caracter sticas do diel ctrico T REM c ou seja o par coaxial n o introduz distor o de fase para as frequ ncias referidas Pode se demonstrar que a atenua o do cabo m n
351. tem a vantagem relativamente dec dica de requerer um tempo de A norma ESTI define que a imped ncia de equil brio constitu da por uma resist ncia de 270 Q ligada a uma resist ncia de 750 Q em paralelo com uma capacidade de 150 nF OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 102 atraso de marca o menor e uniforme para todos os n meros mas em contrapartida requer um receptor apropriado na central local No caso do RDIS ou da voz sobre IP os telefones s o digitais ou seja a convers o A D e D A ocorre no pr prio equipamento do telefone Tal implica que os tipos de sinaliza o referidos n o podem ser usados nessas redes exigindo se em contrapartida a aplica o de protocolos de sinaliza o adequados 1 2 3 697 Hz 4 5 6 770 Hz 7 8 9 852 Hz hi 0 941 Hz 1209 1336 1477 1633 Hz Figura 4 11 Tons usados na sinaliza o multifrequ ncia 4 2 2 Equipamento terminal da central local Uma central de comuta o local digital que serve lacetes de assinante anal gicos respons vel pela realiza o de um conjunto de fun es que podem ser sintetizadas pelo acr nimo BORSCHT ou seja alimenta o Batery protec o contra sobre tens es Over voltage protection gera o da corrente de toque da campainha do telefone Ringing supervis o do estado da linha de assin
352. tenua o suficientemente elevada no percurso do eco A ideia base consiste em interromper ou J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 110 atenuar significativamente um sentido de transmiss o logo que um detector de n vel de voz constata a presen a de um sinal de voz no outro sentido de transmiss o A presen a do supressor de ecos efectiva um regime de transmiss o half duplex inviabilizando por conseguinte uma transmiss o full duplex Existem duas situa es em que a transmiss o half duplex problem tica Em primeiro lugar quando os dois interlocutores associados a uma liga o telef nica falam simultaneamente Neste caso a presen a do supressor de ecos impede na realidade a comunica o bidireccional interrompendo conforme as circunst ncias ora um ora outro dos interlocutores A segunda situa o problem tica ocorre na transmiss o de dados Como geralmente os sistemas de transmiss o de dados requerem um canal de retorno para pedidos de retransmiss o em caso de detec o de erros seria necess rio desactivar esses supressores para uma transmiss o efectiva Mesmo em face desses inconvenientes os supressores de eco foram usados com xito durante muitas d cadas principalmente nas liga es terrestres em que o tempo de atraso de ida e volta n o excede os 100 ms Figura 4 17 Princ pio de funcionamento de um supressor de
353. ticas segundo uma determinada topologia f sica As topologias f sicas mais usadas s o a cadeia o anel e a malha as quais ir o ser analisadas em seguida 5 3 3 1 Rede em Cadeia Uma rede em cadeia definida como um conjunto de n s interligados de modo a formar uma arquitectura linear Esta estrutura normalmente implementada usando multiplexadores terminais nos n s extremos e multiplexadores de inser o extrac o nos n s interm dios A capacidade de cada sec o da cadeia igual capacidade da cadeia por exemplo STM 1 STM 4 STM 16 ou STM 64 A principal limita o desta topologia sua reduzida conectividade o que limita consideravelmente o n mero de t cnicas de protec o que podem ser empregues Tribut rios PDH ou SDH de baixo d bito Figura 5 15 Rede SDH em cadeia 5 3 3 2 Rede em anel A topologia em anel a topologia mais usada na concep o de redes SDH definida como um conjunto de n s interligados de modo a formar uma malha fechada sendo cada n ligado a dois n s adjacentes e caracterizada por cada sec o do anel ter a mesma capacidade de todo o anel de modo id ntico topologia em cadeia Os elementos de rede usados s o essencialmente os multiplexadores de inser o extrac o Estes componentes devem permitir um acesso completo a todo o tr fego de linha que circula no anel e est o equipados com uma matriz de comuta o sem bloqueio de modo a permitir reconfigurar
354. tiplexer TDM tem na sua entrada 4 canais cada um com um d bito nominal de 2 048 Mb s e que a flutua o m xima esperada nesse d bito de 10 kb s Admitindo que cada trama pode incluir apenas um bit de justifica o para cada um dos quatro canais determine o comprimento m ximo da trama excluindo os bits de controlo de justifica o sincronismo Assuma que a dura o da trama de entrada id ntica da trama de sa da b Considere que a justifica o de bit para cada um dos canais indicada em cada trama pelo conjunto de bits C i 1 4 n 1 N Pretende se que o tempo m dio entre erros em rela o aos bits de justifica o seja superior a 100 horas Determine qual o valor limite da probabilidade de errar um bit para que seja atingido esse limite i apenas com um bit para indicar justifica o 1 e N 1 11 usando tr s bits para indicar justifica o i e N 3 Fa a as hip teses que considerar necess rias para resolver o problema 5 2 Considere um sistema TDM da primeira hierarquia a Desenhe um circuito que permita reconhecer o padr o de enquadramento da trama b Considere os seguintes padr es de enquadramento de trama 0011011 e 1110010 Admitindo que pretendia minimizar o grau de semelhan a entre o padr o e as suas vers es deslocadas qual seria o padr o que escolhia 5 3 A trama da 2 hierarquia plesi crona do CCITT tem a seguinte estrutura 2 50 conjuntos 4 52 conjuntos 4 52 conjunto d 4
355. to da rede com o n mero de centrais Numa rea servida por diferentes centrais locais os utilizadores de uma central ter o certamente necessidade de comunicar com os utilizadores de outras centrais E assim necess rio estabelecer liga es ou jun es entre as diferentes centrais formando se a rede de jun o Se as jun es s o estabelecidas entre todas as centrais locais tem se uma OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 16 rede de jun o com conex o total baseada numa topologia f sica em malha Por m uma rede em malha neste n vel da rede pode n o ser econ mica sendo prefer vel em muitos casos ligar as centrais entre si atrav s de um centro de comuta o central designado por central tandem Figura 1 13 Note se que a presen a desta central introduz uma estrutura hier rquica na rede Na pr tica jun es directas entre centrais s o economicamente justific veis quando se tem um grande fluxo de tr fego ou quando as dist ncias s o curtas Inversamente quando o tr fego reduzido e as dist ncias s o grandes prefer vel o encaminhamento indirecto atrav s de uma central tandem Central tandem Centrais locais Figura 1 13 Area servida por v rias centrais de comuta o Os utilizadores da rede para al m das liga es locais necessitam de comunicar com outros utilizadores localizados em diferentes reas de um pa s As diferent
356. to mais exigente do que da voz requerendo a presen a de todas as componentes espectrais percept veis pelo ouvido humano Deste modo muitos dos sistemas udio de alta fidelidade apresentam uma banda entre os 20 Hz e 15 kHz a qualidade CD requer uma banda entre 20 Hz e 20 kHz e o som de qualidade profissional exige uma banda entre 20 Hz e 40 kHz Exemplo 2 1 Para um temperatura ambiente de 290 K determine a pot ncia de ru do na banda de frequ ncia do canal telef nico exprimindo o resultado em dBm e dBmp k 1 38x102J K Solu o A pot ncia de ru do na banda B em dBm dada por N 10log N B 30 dBm onde N kT a densidade espectral de pot ncia de ru do expressa em Joule e B a largura de banda do canal telef nico em Hertz Atendendo aos valores apresentados a equa o anterior conduz a N 174 10log B dBm Como para o canal telef nico se tem uma banda de B 3 1 kHz a pot ncia de ru do vale N 139 dBm Considerando uma pot ncia psofom trica o n vel de pot ncia est 2 5 dB abaixo ou seja 141 5 dBmp 2 2 3 Sinal de v deo Como exemplos de sistemas usados para transmitir sinais de v deo podemos ter a televis o convencional a televis o interactiva a videoconfer ncia o videotelefone a televis o de alta defini o etc Uma imagem composta por um conjunto finito de elementos de imagem designados por pixels cada um dos quais caracterizado pela sua posi o brilho Iumin ncia e cor
357. todos os regeneradores apresentam a mesma probabilidade de erro e que esta suficientemente pequena a probabilidade de erro total cresce linearmente com o n mero de repetidores 3 3 Codifica o de linha Em termos gerais os c digos de linha t m por objectivo adaptar as caracter sticas das sequ ncias bin rias geradas pelas fontes de informa o s caracter sticas dos suportes de transmiss o As propriedades desej veis para um c digo s o as seguintes e O espectro de pot ncia de um sinal codificado deve apresentar componentes reduzidas nas baixas frequ ncias e deve ser zero frequ ncia nula e O sinal codificado deve apresentar um conte do de temporiza o transi es suficientemente elevado de modo a facilitar a recupera o do rel gio e O c digo deve ter capacidade para detectar erros e a sua detec o deve poder ser usada para quantificar o desempenho do sistema teste em servi o e O esquema de codifica o deve reduzir a diafonia entre canais OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 88 3 3 1 Tipos de c digos Na figura 3 18 descrevem se alguns dos c digos bin rios mais usuais As fontes de informa o geralmente produzem informa o usando um c digo NRZ non return to zero Este c digo tem a particularidade de manter os valores atribu dos aos n veis l gicos 1 e 0 durante todo o intervalo de bit Os c digos NRZ podem ser unipol
358. tores C12 e tire conclus es Determine o valor m ximo e o valor m nimo do d bito bin rio de um sinal VC 3 que pode ser transportado numa AU 3 Determine ainda o n mero de octetos em branco inseridos no processo de forma o do contentor C 3 Admita que o C 3 usado para transportar um DS3 44 736 Mbit s Determine o valor m ximo e o valor m nimo do d bito bin rio de um sinal VC 4 capaz de ser acomodado numa AU 4 Determine tamb m o n mero de octetos em branco inseridos no processo de forma o do contentor C 4 o qual usado para transportar um E4 Represente num diagrama 4 tramas consecutivas STM 1 nas quais tem lugar uma ac o de justifica o negativa a n vel da AU 4 considerando que na trama inicial o valor do ponteiro igual a 87 Especifique o valor decimal do ponteiro 10 bits I D e marque a posi o do VC 4 e do seu cabe alho de caminho em todas as tramas Admita que um sinal STM 1 que transporta um contentor virtual VC 4 transmitido num meio que induz uma taxa de erros de bit de 10 Pretende se que a Indique o c digo BIP usado para monitorizar o sinal STM 1 a n vel de sec o de multiplexagem e do contentor VC 4 b Determine o desempenho do VC 4 expresso em ES segundos errados e BE blocos errados considerando que o intervalo de medida de 15 minutos 5 10 Considere um anel SDH unidireccional de duas fibras com 5 n s ADMs que usa protec o a n vel de sec o Admita que a topo
359. trais de comuta o CC Como se pode ver a liga o entre as centrais d e c estabelecida atrav s do caminho criado pelos ADMs E D e C De modo similar os caminhos B C e A B C v o interligar as centrais b c e a c implementando uma topologia l gica em estrela com a central c a funcionar como n agregador Do ponto de vista da rede telef nica somente a topologia l gica da camada de servi o vis vel sendo independente do modo como os caminhos est o estabelecidos J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 1 Introdu o 13 Camada de rede de servi o Camada de rede de Transporte Figura 1 9 Exemplifica o do papel da camada de transporte As tecnologias usadas na implementa o rede de transporte s o completamente independentes do servi o Essas tecnologias s o baseadas fundamentalmente na SDH e na WDM as quais ir o ser abordadas no Cap tulo 5 A SDH usada para estabelecer caminhos no dom nio el ctrico enquanto a WDM usada para a mesma fun o no dom nio ptico As redes de servi o tradicionalmente est o ligadas a tipos de servi os bem definidos embora esta identifica o simplista em muitos casos j n o fa a hoje sentido Na Sec o 1 5 ir o ser analisadas algumas das principais redes de servi o 1 4 3 Hierarquiza o da rede As redes de telecomunica es s o normalmente segmentadas numa estrutura hier rquica com tr s n veis n cleo ou backbone
360. tramas E1 2 048 Mb s ou T1 1 544 Mb s 38 O El usado na Europa e o T1 nos Estados Unidos J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 96 A atenua o m xima admiss vel no lacete local anal gico de 8 dB 1 kHz Assim o projecto da rede local envolve uma escolha criteriosa do calibre do cabo de modo a garantir aquele objectivo Normalmente o calibre dos pares sim tricos usados nos cabos de alimenta o menor do que nos restantes cabos Assim uma linha telef nica t pica consiste normalmente em diferentes sec es de cabo com diferentes calibres ligados entre si podendo ainda incluir deriva es que n o s o mais do que pares de cobre em circuito aberto inseridos de modo a aumentar a flexibilidade da rede A grande varia o na composi o das diferentes linhas telef nicas conduz a uma grande variabilidade das caracter sticas de transmiss o de liga o para liga o Esta variabilidade ainda acentuada pelo facto de haver partes da rede instaladas h v rias dezenas de anos enquanto outras partes s o de instala o mais recente e por isso fazem uso de cabos de qualidade superior Ao longo das redes de acesso longas maior do que 5 km como aquelas que s o usadas para servir zonas rurais era habitual colocar bobinas de modo a compensar os efeitos capacitivos dos cabos pupiniza o e assim aplanar a resposta em frequ
361. trasada da voz do locutor A atenua o do eco de falante desprezando a atenua o do circuito a dois fios dada por Ay 24 B 4 9 enquanto o atraso dado por T of 2 T gt T4 4 10 J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 108 onde T e T4 s o respectivamente o tempo de propaga o no circuito a 2 fios e no circuito a 4 fios Por sua vez para o eco do ouvinte tem se uma atenua o igual a desprezando de novo a atenua o a 2 fios Aco MA B 4 11 enquanto o atraso dado por dl Dn 4 12 O efeito subjectivo do eco depende criticamente do seu atraso e atenua o Para pequenos atrasos o eco de falante constitui uma perturba o desprez vel desde que a atenua o do eco seja razo vel gt 6 dB sendo neste caso praticamente indistingu vel do efeito local do telefone Para atrasos de 40 ms ou superiores o eco do falante constitui uma perturba o muito s ria a n o ser que seja fortemente atenuado To J T4 j T 2 e o a c Figura 4 17 Tipos de ecos numa rede telef nica a Liga o telef nica simplificada b Percurso do eco de falante c Percurso do eco de ouvinte Na Tabela 4 1 apresentam se os valores da atenua o para o percurso do eco considerado satisfat rio para um ouvinte m dio e como se pode ver quando o atraso de propaga o aumenta tamb m tem de aumentar a at
362. ual a amplitude do sinal ao fim de 100 km Numa rede local usam se pares sim tricos de 0 9 mm 19 AWG Os seus par metros distribu dos s o dados por R 55 QO km L 0 62 mH km e C 52 nF km Admita que dois assinantes envolvidos numa chamada est o ambos distanciados da central local de 4 km Sabendo que as perdas da central s o de 0 5 dB e que aos terminais do microfone do telefone emissor gerado um sinal com uma tens o de 100 mV frequ ncia de 1 kHz determine a A atenua o no lacete de assinante b A tens o na termina o anal gica da central c A tens o aos terminais do auscultador do telefone receptor Deduza a equa o que permite calcular a largura de banda de uma fibra ptica Eq 3 23 Considere uma liga o usando fibra ptica monomodal na dist ncia de 100 km operando a 1 2 Gbit s O comprimento de onda de trabalho de 1 55 um a atenua o da fibra de 0 25 dB km incluindo as juntas e o par metro de dispers o igual a 16 ps nm km A sensibilidade do receptor de 30 dBm e a margem de seguran a de 4 dB Nesta situa o determine a A largura espectral m xima do laser a usar b A pot ncia ptica de emiss o Admite que entre Porto e Faro dist ncia de cerca de 570 km se tem um sistema de transmiss o em fibra ptica operando a 155 Mbit s Tendo presente que o ndice de O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 91
363. uitectura de rede 1 4 1 Plano de rede Em geral numa rede de telecomunica es podem se individualizar tr s entidades como funcionalidade distintas Essas entidades designam se por planos de rede e consistem no plano de utilizador plano de controlo e plano de gest o como se mostra na Figura 1 7 O plano do utilizador respons vel por transferir a informa o do utilizador atrav s da rede Essa transfer ncia de informa o faz uso nomeadamente do equipamento terminal dos dispositivos de rede e das vias de transmiss o De modo algo simplista pode se dizer que este plano respons vel por assegurar o suporte f sico s liga es solicitadas pelos utilizadores Plano de gest o Plano de Plano de controlo utilizador Figura 1 7 Planos de rede O plano de controlo pode ser visto como o sistema nervoso da rede adicionando ao plano do utilizador a din mica necess rio para poder responder aos requisitos do utilizador Este plano por exemplo respons vel pelo processo de sinaliza o associado ao estabelecimento supervis o e termina o das liga es este plano que respons vel pela actualiza o das tabelas de encaminhamento dos routers ou pela gera o dos sinais de controlo necess rios actuar sobre os comutadores telef nicos O sinal de toque de linha ou de linha ocupada s o exemplos nossos conhecidos de sinais gerados pelo plano de controlo Um exemplo t pico de um plano de controlo o Sistema de
364. ulo associado a cada rajada ONU 1 Repartidor OLT ptico 1310 1550 nm mux demux 1 55 um nO ONU k combinador ONU N Figura 4 31 Estrutura de uma rede ptica passiva As novas gera es de PONs fundamentalmente dividem se em duas grandes fam lias a GPON Gibabit PON e a EPON Ethernet PON A primeira resulta da evolu o das APONSs e surporta quer c lulas quer tramas A segunda como o pr prio nome indica suporta unicamente tramas Ethernet A norma GPON define um factor de reparti o m ximo de 64 e um d bito bin rio m ximo de transmiss o de cerca de 2 5 Gbit s Por sua vez a norma EPON define um d bito de transmiss o de 1 25 Gbit s e usa um factor de reparti o t pico de 16 Neste caso na pior das situa es todas as ONUSs activas uma EPON consegue garantir um d bito de cerca de 80 Mbit s a cada ONU Na realidade os receptores dos sistemas EPON s o projectados para um d bito de 100 Mbit s o qual garantido na maior parte do tempo j que a probabilidade de todas as ONUs estarem simultaneamente activas muito reduzida No caso em que usa FTTH como j se referiu a ONU est situada nas instala es de cliente e por isso o d bito disponibilizado a cada utilizador quando se usa uma rede EPON de 100 Mbit s 4 7 Refer ncias Bi00 J A C Bingham ADSL VDSL and MultiCarrier Modulation John Wiley amp Sons 2000 C098 G J Cook Transmission planning Tel
365. ultiplexadores de inser o extrac o s o de f cil constru o apresentando se como um dos elementos de rede mais importantes da tecnologia SDH e Interliga o Uma limita o significativa da PDH reside no facto de n o especificar nenhum formato padr o para a transmiss o dos sinais multiplexer nas vias de transmiss o pticas Como consequ ncia diferentes fabricantes usavam diferentes O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 153 c digos de linha e diferentes interfaces pticas para os seus produtos tornando praticamente imposs vel a tarefa de interligar por vias pticas equipamento de diferentes fabricantes As interfaces pticas da SDH foram fruto de uma profunda normaliza o c digos tipo de fibra n vel de pot ncia caracter sticas das fontes etc facilitando assim a tarefa de interliga o e Gest o de rede e monitoriza o de desempenho A SDH possui um grande n mero de octetos para fun es de gest o de rede monitoriza o de desempenho identifica o do tipo de tr fego transportado e identifica o e reportagem de falhas na rede H especificamente um conjunto de octetos que constituem um canal de comunica o de dados para transmitir informa o de gest o entre os diferentes elementos de rede que permite que estes sejam controlados e monitorizados por um sistema de gest o central atrav s de uma rede de gest o de telecomunica
366. um determinado caminho monitorizada permanentemente atrav s do cabe alho de caminho Quando o sinal se degrada e a qualidade desce abaixo do m nimo exigido o servi o comutado pelo n destinat rio para o sinal proveniente da fibra de protec o Este tipo de comportamento exemplificado na Figura 5 34 b onde um corte na fibra no arco segmento do anel entre A e B leva a que o n C passe a extrair o tr fego proveniente de A a partir da fibra de protec o Como este tipo de protec o n o envolve nem comunica o entre n s nem conhecimento da configura o do anel torna poss vel que a recupera o do tr fego seja muito r pida normalmente inferior a 50 ms A principal desvantagem desta t cnica de protec o prende se com o facto de se exigir ao anel capacidade para escoar todo o tr fego agregado pelos diferentes n s j que o tr fego de qualquer tribut rio que entra na rede atrav s de qualquer n ter necessariamente de percorrer todo o anel Por exemplo no caso exemplificado na Figura 5 34 se cada ADM tem capacidade para inserir extrair um STM 1 o anel dever ter uma capacidade STM 4 o que implica a utiliza o de ADMs STM 4 de modo a vazar todo o tr fego do anel 5 3 10 2 Anel unidireccional com protec o a n vel de sec o Na Figura 5 35 representa se um anel unidireccional com protec o a n vel de sec o Os n s est o interligados de modo id ntico ao caso anterior mas no estado de ope
367. uma taxa de ocupa o que n o ultrapassa os 80 Os diferentes STP ainda est o ligados entre si com uma topologia em malha como ilustrado na Figura 6 37 Quanto aos SP podem distinguir se tr s tipos e Ponto de comuta o ou SP switching point o qual constituido pelo hardware e software adicionada s centrais de comuta o que respons vel pela convers o do formato das mensagens de sinaliza o originadas na rede telef nica Ex sinaliza o O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 231 DC sinaliza o multifrequ ncia etc no formato pr prio do SS7 Funciona assim como um processador anexo a um comutador existente n o SS7 anal gio ou digital e Ponto de comuta o de servi os ou SSP service switching point s o centrais de comuta o cujo software capaz de reconhecer as chamadas que requerem um tratamento especial acesso a base de dados antes de serem completadas como por exemplo a liga o a servi os inteligentes Nestas centrais as funcionalidades associadas ao SS7 residem directamente no interior da pr pria central digital As centrais de comuta o que possuem unicamente a funcionalidade garantida pelos Switching points necessitam de recorrer a centrais SSP para acederem a bases de dados e Pontos de Controlo de Servi o ou SCP service control points que o c rebro da rede e que consiste num p
368. uma central telef nica um grupo de 30 troncas proporciona uma probabilidade de bloqueio grau de servi o de 1 quando oferecido um tr fego de 20 E a Obtenha uma f rmula de recorr ncia para a f rmula de Erlang B b Aplicando a f rmula deduzida determine a melhoria na probabilidade de bloqueio quando adiciona uma tronca c Determine a deteriora o da mesma probabilidade de bloqueio se se retirar uma tronca Considere um n mero de assinantes M 1600 e um n mero de troncas de N 160 Para um grau de servi o de 0 01 determine o tr fego oferecido por assinante O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 195 6 9 Considere uma central local para 8000 assinantes Durante a hora de ponta cada assinante origina em m dia 0 2 chamadas e a dura o m dia de cada chamada de 3 minutos Pretende se conhecer o n mero de troncas de sa da necess rias para garantir um grau de servi o de 0 005 6 10 O espa amento m dio entre chamadas oferecidas a uma central telef nica na hora de ponta de 3 segundos Admitindo que a dura o m dia das chamadas de 4 minutos determine a A frequ ncia com que ocorrem duas chamadas com um espa amento inferior a 0 5 s b O n mero de troncas necess rias para garantir um grau de servi o de 0 001 6 11 Para um grau de servi o de 0 1 calcule a rela o entre o tr fego oferecido e a efici ncia do servidor consider
369. ura da unidade tribut rio TU 3 O TUG 3 pode ainda ser obtido por multiplexagem por interposi o de octeto de sete TUG 2 e ao mesmo tempo preenchendo com octetos em branco as duas primeiras colunas do TUG 3 j que as restantes 84 colunas s o suficientes para transportar toda a informa o dos TUG 2 Como o transporte dos contentores C 11 C 12 e C 2 na trama STM 1 recorde se que s o contentores de ordem inferior significativamente diferente do transporte do C 3 e C 4 ser conveniente come ar se por analisar todo o processo associado ao transporte do C 12 Como se conclui a partir da Figura 5 20 o C 12 usado para mapear um canal El a 2 048 Mbit s Como se sabe um canal El corresponde transmiss o de 32 octetos todos os 125 us um valor ligeiramente inferior aos 34 octetos que correspondem ao C 12 Os dois octetos adicionais s o usados como reserva e para fun es de justifica o similares s descritas aquando do estudo da forma o das hierarquias plesi cronas de ordem superior A opera o seguinte consiste em gerar o cabe alho de caminho de ordem inferior e adicion lo ao C 12 de modo a formar o VC 12 Este cabe alho permanece ligado ao C 12 desde o ponto onde foi gerado at ao ponto onde a carga de 2 Mbit s O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 170 deixa a rede SDH e permite identificar o C 12 monitorizar os erros etc O cabe alho de caminho
370. uta o de caminho Nesse anel os diferentes n s est o ligados por duas fibras pticas uma para fun o de protec o e outra de servi o Cada n proporciona ainda a fun o de inser o extrac o ou seja constitu do por um ADM O anel diz se unidireccional porque o tr fego flui na fibra de servi o num nico sentido Atendendo Figura 5 34 a o tr fego de servi o de A para C flui no sentido dos ponteiros do rel gio enquanto o tr fego de C para A tamb m flui no mesmo sentido Note se no entanto que os sinais transmitidos s o replicados e v o alimentar a fibra de protec o onde s o transmitidos em sentido contr rio protec o 1 1 No estado de funcionamento normal o sinal extra do no n destinat rio corresponde ao sinal que recebido atrav s da fibra de servi o Figura 5 34 a Anel unidireccional com protec o a n vel de caminho em estado normal Com as facilidade oferecidas pelos esquemas de protec o da SDH poss vel construir redes de transporte com uma fiabilidade extremamente elevada sendo poss vel garantir normalmente a chamada fiabilidade dos cinco 9s ou seja 99 999 de disponibilidade 5 minutos de falha num ano OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 5 Tecnologias de transporte 173 Figura 5 34 b Anel unidireccional com protec o a n vel de caminho em estado de protec o A qualidade do sinal recebido correspondente a
371. v lido da a designa o de distor o linear 3 2 2 Amplifica o 3 2 2 1 Caracteriza o do ganho A amplifica o tem como objectivo compensar a atenua o introduzida pelo meio de transmiss o de modo a obter um n vel do sinal na recep o capaz de garantir as exig ncias de qualidade requeridas Cada amplificador caracterizado pelo seu ganho o qual relaciona a pot ncia do sinal na sa da p com a pot ncia do sinal na entrada p isto Po 3 30 Pi Normalmente o ganho dos amplificadores usados nos sistemas de telecomunica es muito elevado sendo conveniente exprimir o ganho de pot ncia em decibel dB que como se sabe corresponde a fazer Em sistemas de telecomunica es tamb m usual exprimir se as pot ncias em unidades logar tmicas usando como n vel de refer ncia um sinal com a pot ncia de 1 W ou de ImW tendo se respectivamente p p 3 32 Pew O Piem Trabalhando com unidades logar tmicas a equa o 3 30 reescreve se na forma P dBm F dBm Cap 3 33 Neste estudo admite se que o amplificador apresenta um ganho constante gy em toda a banda de amplifica o como se ilustra na Figura 3 11 A largura de banda a 3dB igual a B Tal amplificador n o tem capacidade para compensar nem a distor o de amplitude nem a distor o de fase Assim o efeito da compensa o da atenua o obtido com um amplificador com as caracter sticas referidas s realmente efectivo
372. xcesso de banda dos sub canais igual a 0 0 078 Exemplo 4 5 No caso espec fico do CE ADSL a banda correspondente ao sentido descendente estende se de 25 875 kHz at 1104 kHz e a banda correspondente ao sentido ascendente estende se de 25 875 kHz at 138 kHz Deste modo o n mero de sub canais dispon veis no sentido descendente igual a N 1104 25 875 4 3125 250 Deste sub canais h 2 que s o usados para fun es de sincronismo e por isso t m se 248 canais teis O d bito bin rio m ximo suportado por este sistema de 8 Mbit s Se todos os canais teis estiverem activos tal corresponde a um d bito por sub canal igual a D 32 258 bit s Tendo presente que D c 4 kbaud e atendendo rela o Dpc D cdlogoM vem que M 267 7 pelo que a modula o a usar dever ser 512 QAM M 512 O n mero da canais no sentido ascendente dado por N 138 25 875 4 3125 26 Neste caso tamb m h dois canais que n o s o usados e por isso o n mero de canais teis igual a 24 Considerando um d bito m ximo no sentido ascendente igual a 800 kbit s o d bito por sub canal de D c 33 333 bit s exigindo por isso tamb m uma modula o 512 QAM J o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 4 Aspectos da infra estrutura das redes de acesso 126 Nos sistemas pr ticos a modula o DMT implementada de modo diferente do esquematizado na Figura 4 277 fazendo para isso uso da transformada de Fourier di
373. xemplifica se essa modula o para um sistema de transmiss o digital Como se v a intensidade luminosa pot ncia ptica varia directamente em resposta varia o da corrente Assim pode se concluir que num sistema de transmiss o ptica digital o transporte da informa o est associado a varia es da intensidade luminosa Po Varia o da pot ncia ptica Po 1 Po 0 KO la 11 Varia o da lt corrente de polariza o Figura 3 10 Modula o em intensidade de um laser de semicondutor Um dos maiores inconvenientes dos d odos laser que estes n o s o fontes monocrom ticas Em contrapartida o seu espectro de emiss o sem modula o apresenta OJo o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 3 Aspectos de transmiss o 74 uma largura espectral o que pode ir de alguns nan metros para os laser de menor qualidade Fabry Perot at valores da ordem da mil sima do nan metro para lasers de melhor qualidade DFB 33 A dispers o intramodal consequ ncia imediata da falta de coer ncia espectral das fontes pticas Admitindo que se tem uma fibra monomodal caracterizada pelo par metro de dispers o D ps nm km pode se calcular de modo imediato o alargamento do pulso ptico devido dispers o intramodal o desde que se conhe a o comprimento da fibra e a largura espectral da fonte ptica usada o vindo o Dilc 3 21 O conhecimento da fun o
374. ystem Technical Journal Mar o 1953 p g 406 424 F195 J E Flood Telecommunications Switching Traffic and Networks Prentice Hall 1995 Le55 Lee C Y Analysis of switching networks Bell System Techn Journal 34 p g 1287 1315 1955 Mc90 J C McDonald Fundamentals of Digital Switching Plenum Press 1990 Re95 F J Redmill e A R Valdas SPC Digital Telephone Exchanges Peter Peregrinus 1995 O o o Pires Sistemas e Redes de Telecomunica es IST 2006 Cap tulo 6 Tr fego comuta o e sinaliza o 221 6 3 Sinaliza o 6 3 1 Objectivos e tipos de sinaliza o A sinaliza o pode ser vista como o sistema nervoso de uma rede de telecomunica es transformando redes inertes sem vida em m quinas din micas poderosas capazes de proporcionarem diferentes servi os aos utilizadores A sinaliza o respons vel pela transfer ncia de informa o de controlo entre os utilizadores e a rede sinaliza o de assinante e entre as centrais da rede sinaliza o de troncas sendo assim respons vel por estabelecer manter e remover qualquer liga o entre dois assinantes sendo tamb m uma pe a fundamental na gest o da rede Um dos factores que mais tem influenciado o desenvolvimento dos sistemas de sinaliza o a rela o entre as fun es de sinaliza o e as de controlo nas centrais de comuta o No caso das centrais anal gicas as fun es de controlo que eram realizadas usando r

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