Multiplexação e redes de transporte, Slides de Redes de Computadores

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• UFPE Um passeio sobre a Multiplexação digital: da TDM às Redes SDH Professor Hélio Magalhães de Oliveira , DES-UFPE 22/03/

ROTEIRO (30 h = 3 h) Teorema da amostragem, PCMTDM: história e etimologiaMultiplexação TDM e sincronismo, TDM/PCM 24/30 canaisOperação síncronae plesiócrona, sinalização CAS e CCSMemórias elásticas e justificação, Hierarquia PDHSONET, módulo STS-1Hierarquia SDH, princípio, mapeamento amarrado e flutuanteEstrutura básica STM, famílias de mux, MUX: DCC e ADM.^ FIM

TEOREMA DA AMOSTRAGEMTEOREMA DA AMOSTRAGEMTEOREMA DA AMOSTRAGEMTEOREMA DA AMOSTRAGEM^ Harry Nyquist 1924 Estudo^ de^ sinais^ telegráficos

(medições):^ a^ taxa^ de

amostragem (hoje, a Taxa de Nyquist).^ Jim Campbell,^ Portrait of a Portrait of Harry Nyquist,

2000

The National Medal of ScienceThe Medal of honor of the IEEEThe Harvey prizeThe Mervin J. Kelly AwardThe Morris Liebmann Memorial AwardTheClaude Elwood Shannon Stuart^ Balantine^ Medal^ (of^ the Franklin Institute)The Jacquard AwardThe Harold Pender AwardThe Research Coorporation AwardThe Medal of Honor of Rice UniversityJohn Fritz MedalGolden plate AwardKyoto prize, entre vários outros

Símbolo^ do^ Amostrador^ controle da amostragem T^ T (^12) O conhecimento de pequenos trechos eqüiespaçados do sinal é suficiente pararealizar uma interpolação "perfeita" de vazios entre os trechos!

TEOREMA DA AMOSTRAGEM I. (uniforme) O estudo é aplicável apenas para sinais "banda limitada", i.e., aqueles que não possuemcomponentes espectrais para freqüências acima de uma dada freqüência

f Hz. m^ t f(t)^ F(w)

w wm Figura- Representação de um sinal de banda limitada. Teorema (Shannon^ 1948) :^ Um^ sinal^ banda^ limitada

em^ fHz^ estám^ univocamente determinado pelas suas amostras discretas, se estas são colhidasem uma taxa de pelo menos 2famostras eqüiespaçadas por segundo.m^

Inicio da possibilidade de gravação digital: o primeiro conversor A/D. Marco na Históriadas Telecomunicações e uma revolução no seu estado da arte.As operações envolvidas na obtenção do PCM a partir de um sinal analógico são:^ a) Amostragem do sinal analógicob) Quantização do sinal amostradoc) Codificação do sinal quantizado.^ As operações envolvidas na recuperação do sinal envolvem as etapas seguintes:^ a) Decodificação do sinal digitalb) Retenção do sinal e filtragem.

A digitalização do sinal de qualquer sinal analógico, em particular sinais de voz,envolve duas etapas: a^ Discretização no tempo

(amostragem) e a^ Discretização nas amplitudes^ (quantização). Amostrador^ QuantizadorP^ CODIFICADOR^ S Anti-Alias^ RelógioAmostrador

conversor Figura- SISTEMA PCM - 8.000 amostras/s x 8 bits/amostra^ DS0 64 kb/s

No caso da transmissão de sinais de voz, o LPF em 4 kHz garante a limitação embanda passante. A taxa de amostragem corresponde a 8 kHz, gerando um sinal PAM. Esteé aplicado em um quantizador de 256 níveis, cada um dos quais é codificado em umapalavra binária de 8 bits (1 byte / amostra). amostras 8.000^ A velocidade na saída é de:^^ seg^

bits. 8 =^ 64 kbits / s^. amostra^ Experimental 96-channel PCM^ system,^ demonstrated^ by^ Bell Laboratories in 1947. Photo shows^ a^ front^ view^ of^ the^ terminalequipment with covers removed from a 12-channel group bay.

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO NO TEMPO^ ( MUX DIGITAL

Devido ao^ Teorema da amostragem (Shannon-Nyquist),

sabe-se que não é necessária a transmissão completa de um sinal banda limitada. Apenas amostrascolhidas de acordo com a freqüência de Nyquist

fs são suficientes para transmitir^ toda^ a informação.^ Desta forma, uma amosta é transmitida e somente apenas

Ts =1/ fs seg é^ necessário colher uma nova amostra. Se as amostras são estreitas (tempo deretenção pequeno), nenhuma informação é transmitida na maior parte do tempo.

MUX DIGITAL (TDM) Contribuições: Em 1874, o francês J.M. Émile Baudot^ inventou o sistema

®. MULTIPLEXOR

Em 1920, G. Valensi^ desenvolvia a primeira sugestão de mux digital para canaistelefônicosEm 1945, E.M. Deloraine, ITT-Paris, reinventava definitivamente a multiplexaçãodigital. Vide também W.R. Bennett^ (Bell Labs)

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO NO TEMPO^ (MUX DIGITAL)

Jean Baudot

CANAL 2^ CANAL 3....^ CANAL 1^ Ts^ QUADRO^ Figura- Multiplexação por divisão no tempo: TDM (mux digital).^ Os^ sinais^ de^ entrada^ são^ seqüencialmente^ amostrados

por^ uma^ chave eletrônica rotatória (dita^ Comutador ). A chave completa uma revolução a cada T ≤1/2 f seg, extraindo a amostra de cada canal. sm^

Se^ N^ canais são MUX, o espaçamento enre pulsos de canais adjacentes(intervalo de tempo--^ time slot ) é de^ Ts

/ N.

Um conjunto de pulsos contendo uma amostra de cada canal édenominado de um^ Quadro. canal #1canal #2^ :: :^ : canal #N

canal #1 canal #2^ :: :: canal #N comutador^ decomutador^ Meio de TX^ chaves sincronizadas Figura- Sistema TDM/PAM com N canais multiplexados.