Transmissão digital 2017

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Transmissão de sinais digitais 
1- Introdução 
Centrais telefônicas eletrônicas, telefones celulares, modernos PABX e sistemas de transmissão 
trabalham, atualmente, com sinais digitais binários (ou seja: assim como computadores, só trabalham 
com dois símbolos, zero e um). Contudo, a voz humana é analógica e antes de ser manipulada por 
esses equipamentos, deve ser digitalizada. Compreender como ocorre essa digitalização é 
fundamental para entender a importância dos sistemas de SDH (Hierarquia Digital Síncrona). 
No início do século passado, os cientistas desconfiavam de que não era preciso transmitir a voz o 
tempo todo para que fosse compreendida. Enviar pequenas amostras do sinal elétrico análogo à voz, 
tomadas a intervalos regulares, seria o bastante para recuperar o sinal original, na recepção ou destino 
(O famoso teorema da amostragem). Do outro lado da linha, um circuito eletrônico transformaria as 
amostras num sinal analógico muito semelhante ao original. 
Harry Nyquist, engenheiro norte-americano, nascido em Nilsby-Suécia em 1889, falecido em 1976, 
em Harlingen, que trabalhava no Bell System nos anos 20 do século passado, descobriu que a voz, 
quando transmitida por sistemas telefônicos, deveria ser amostrada 8 mil vezes por segundo. Esse 
ritmo de amostragem seria suficiente para que o sinal fosse recomposto do outro lado. 
2- Processo de digitalização PCM. 
 Cada pequena parcela amostrada é comparada com 256 patamares predefinidos. Cada um 
desses patamares equivale a um código de 8 bits. Se a amplitude da amostra estiver mais próxima do 
patamar 80, recebe o código de 8 bits desse patamar, e assim por diante. Este processo é conhecido 
como modulação por associação de códigos a pulsos, cuja sigla é PCM (de Pulse Code Modulation). 
(Fig. 1) 
 
Como são feitas 8 mil amostras por segundo, cada qual "rotulada" com 8 bits, o resultado da 
digitalização da voz humana, em aplicações telefônicas, é uma sucessão de 64 mil bits por segundo, 
ou 64 kbps. Esse sinal é o "tijolinho" básico dos sistemas de telecomunicações. 
 Na outra ponta, do lado do receptor, ocorre o processo inverso. O sinal de 64 kbps do canal de 
voz é decomposto em 8 mil códigos de 8 bits. Um conversor lê cada código e produz, em sua saída, 
um pulso na amplitude correspondente. E outro circuito transforma os 8 mil pulsos num sinal analógico 
contínuo, semelhante ao sinal original. 
 O importante é entender que na entrada do conversor analógico-digital há uma corrente elétrica 
cujas variações de amplitude são análogas às variações de amplitude da voz de quem está falando ao 
telefone. E na sua saída há uma sequência de bits que se sucedem ao ritmo de 64 mil por segundo. 
Este sinal digital ocupa um intervalo de tempo que é chamado de canal PCM. (Fig. 2) 
 
 Por que todo esse tratamento no sinal de voz? Porque computadores manejam sinais digitais 
muito facilmente (e, hoje, quase todos os equipamentos usados em telecomunicações, como centrais 
telefônicas e ERBs, são computadorizados); a transmissão de sinais digitais é mais imune a ruído 
(afinal, há só dois símbolos); e qualquer tipo de sinal de entrada pode ser transformado em sinal digital. 
Isto significa que os mesmos equipamentos projetados para voz digitalizada podem manejar qualquer 
outro sinal digital - dados de computadores, emails, videoconferência etc. (Fig. 3) 
 
SYN (JUNTO) + KRONOS (TEMPO) 
Os primeiros sistemas de transmissão, assíncronos, nasceram com a telegrafia. Hoje, sistemas 
síncronos são uma necessidade tecnológica diante das crescentes velocidades de 
transmissão. 
 
3 – Processo de sincronização 
 Há duas formas básicas pelas quais máquinas se comunicam, trocam dados ou transmitem 
bits: a assíncrona e a síncrona. 
 O modo de transmissão assíncrono foi inicialmente desenvolvido para a telegrafia. Consiste em 
enviar a informação precedida por um símbolo de inicio e de marcar o fim da informação com um 
símbolo de fim. O intervalo entre uma informação e outra é imprevisível - por isso o termo assíncrono, 
que significa, em tradução livre, intermitente. Este tipo de transmissão foi criado para enviar caracteres 
conforme fossem teclados por operadores de telex. 
 O sinal que marca o inicio e o fim do caracter ou símbolo pode ser um bit ou um conjunto de 
bits. Como todo caracter precisa vir acompanhado de sinais de sincronismo, o modo assíncrono de 
transmissão também é conhecido como "sincronismo de caracter". Mas por que é preciso haver sinal 
de inicio ou de fim? Observe a figura 4. 
 
 Decodificar a mensagem só é possível se o receptor puder contar os bits que chegam e 
compará-los com uma sequência de bits gerada internamente, conhecida como relógio. O sinal de 
inicio (um bit ou byte) serve para que o receptor alinhe o sinal que chega com o relógio interno, além 
de marcar onde começa a mensagem. O sinal de fim indica que o caracter já foi completamente 
transmitido, permitindo ao receptor avaliar se recebeu todos os bits que deveria ter recebido. E o 
processo recomeça com o próximo caracter. 
 O modo assíncrono não se presta a transmissões velozes, que implicam bits mais estreitos, 
isto é, que duram menos tempo. Quanto menos tempo dura um bit, maior a possibilidade de distorção. 
E qualquer distorção ocorrida durante a transmissão pode impedir que o receptor consiga fazer o 
sincronismo de seu relógio interno e o caracter transmitido se perderá ou será erroneamente 
decodificado. 
 Não há interrupção na transmissão quando se opera no modo síncrono. Na transmissão 
síncrona, as referências de tempo (relógios) do transmissor e do receptor precisam ser idênticas. Por 
isso, neste tipo de transmissão precisa haver um mecanismo de controle dos pulsos do relógio. 
 É comum usar protocolos que reconhecem um byte, único e exclusivo, como referência de 
sincronismo. Toda vez que o receptor identifica esse byte, realinha os pulsos de seu relógio de 
referência (fig. 5). 
 
 O transmissor envia duas ou três vezes esse byte de sincronismo, depois um byte avisando 
que a transmissão dos caracteres vai começar, depois os dados (um ou mais bytes de caracteres), 
depois um byte avisando que a transmissão de caracteres terminou e, por último, um byte que serve 
para verificar se houve algum erro na transmissão. Enquanto não houver mais caracteres para ser 
transmitidos, o sistema vai enviando bytes de sincronismo continuamente. A estrutura mostrada na 
figura 5 é conhecida como quadro (ou bloco, frame, enlace ou feixe) de transmissão síncrona. 
 Por que é tão necessário transmitir sinais de sincronismo, se na transmissão síncrona os bytes 
chegam a intervalos regulares? Porque a leitura da sequência de bits que chega do transmissor só é 
possível se esses bits estiverem alinhados com uma sequência de bits de referência, conhecida como 
relógio (clock). Com variações de tensão e de temperatura, entre outros fatores, o relógio de referência 
pode "escorregar", ou seja, ficar desalinhado em relação ao sinal recebido. 
4 – Processo de multiplexação 
 Equipamentos de otimização do uso do meio de transmissão permitem que várias conversas 
telefônicas sejam realizadas ao mesmo tempo, esses equipamentos são a base das telecomunicações 
atuais. 
 Os fabricantes desses equipamentos perceberam que seria possível projetar sistemas de 
transmissão mais baratos e eficientes por meio da mesclagem de vários canais PCM e da transmissão 
síncrona dessa mescla por um único meio de transmissão, o mesmo que antes era ocupado por um 
só sinal analógico. 
 O método usado para combinar vários canais de 64 kbps numa única sequência de bits de 
maior velocidade é conhecido como TDM (Multiplexação por Divisão de Tempo). Nesse método, 
alinham-se 32 canais PCM. Um byte de cada canal é transmitido por vez, num canal de saída de alta 
velocidade (fig. 6).O multiplexador TDM lê o primeiro byte de cada um dos 32 canais PCM, o tempo para a leitura 
de todos os canais é de 125 us (microssegundo). Após a leitura os bytes são armazenados na memória 
do multiplexador. 
 Da memória do mux, os bytes são enfileirados na saída de alta velocidade: o primeiro byte do 
canal 1, depois o primeiro byte do canal 2, e assim por diante até o primeiro byte do canal 32, quando 
o processo recomeça para o segundo byte de cada canal. Na saída, cada byte tem um tempo de 
duração de 3,90625us (microssegundo). A velocidade da sequência de bits, na saída do mux, é de 
2,048 Mbps, ou 32 vezes 64 kbps. 
 Desses 32 canais, o primeiro é usado para controle e sincronismo do "seletor rotativo" que, na 
outra ponta do sistema, desfaz a intercalação ou demultiplexa, e o décimo sétimo é usado para 
sinalização. Essa é a estrutura de um enlace PCM, também chamado de enlace E1 (porque esse é 
um padrão europeu) e de "sinal de 2 Mbps": 30 canais de voz, 2 canais para sinalização, sincronismo 
e palavra de serviço cuja taxa de transmissão é de 2,048 Mbps. 
 Por que esses enlaces PCM são importantes? Porque as centrais telefônicas são interligadas 
por meio desses enlaces. As centrais eletrônicas digitais (CPA-T) já fornecem sinais E1 especialmente 
para essas interconexões, que são feitas usando fibras ópticas ou rádio digitais. Também os PABX 
usados em empresas já transmitem ou recebem, da operadora de tecomunicações através de enlaces 
E1. 
 Um enlace TDM tem estrutura semelhante à de um quadro de transmissão síncrona. Os 
quadros são transmitidos por equipamentos multiplex síncronos. 
5 – Multiplexação para altas taxas de transmissão PDH. 
 Conforme a procura por serviços telefônicos foi crescendo, ficou claro que o padrão E1 seria 
insuficiente para escoar todo o tráfego entre as grandes centrais telefônicas. Para evitar um número 
excessivo de enlaces El entre as centrais, cuja manutenção seria cara e complexa, foi preciso criar 
multiplexadores que intercalassem vários enlaces E1 numa única fibra óptica. 
 Na Europa (e no Brasil), adotou-se o padrão que intercala quatro enlaces E1, produzindo um 
sinal de 8,448 Mbps (conhecido como canal de 8 Mbps). O processo é semelhante ao da multiplexação 
de 30 canais PCM. Contudo, neste nível de multiplexação há intercalação de bits (em vez de 
intercalação de bytes), ou seja, quando aparece o primeiro bit de cada um dos quatro enlaces E1, o 
mux lê esses quatro bits e os transfere para a saída. Por isso, a velocidade do sinal de saída é quatro 
vezes maior. (Fig. 7) 
 
 Foi criada, então, uma hierarquia de multiplexadores. Os que reúnem 30 canais PCM num 
enlace E1 são chamados de TDM de primeira ordem. Os que reúnem quatro enlaces E1 numa 
sequência de 8,448 Mbps, onde há 120 canais de voz, são chamados de TDM de segunda ordem 
(enlace E2). Cada TDM, a partir dos de primeira ordem, multiplexam (ou intercalam) quatro entradas. 
A figura 8 mostra as velocidades e o número de canais até a hierarquia de quinta ordem, no sistema 
europeu e no norte americano, que é um pouco diferente. 
 Com a concatenação de vários TDMs de ordens diferentes, é possível reunir, por exemplo, 
todas as ligações telefônicas de uma cidade, destinadas a outra cidade, numa única fibra óptica. 
 
Figura 8 – Hierarquia PDH (Hierarquia Digital Plesiócrona). 
 Limitações técnicas impediram que os primeiros grandes multiplexadores fossem realmente 
síncronos daí surgiram os multiplexadores plesiócronos, ou "quase" síncronos. 
 Concatenar equipamentos TDM, como se vê na figura 8, parece ser, a princípio, muito simples, 
na prática, há algumas complicações. Um equipamento que multiplexa enlaces E1 está, 
frequentemente, trabalhando com sinais gerados por equipamentos diferentes. Cada um deles fornece 
um sinal de saída cujo ritmo pode ser ligeiramente diferente de 2,048 Mbps um pouco mais rápido ou 
um pouco mais lento. E, para que tudo dê certo na hora da demultiplexação, é essencial que todos os 
bits de entrada estejam sincronizados. 
 Antes de realizar a intercalação dos enlaces E1 é preciso, portanto, obrigar todos os enlaces a 
funcionar no mesmíssimo ritmo de sucessão de bits. Isto é feito pela adição de bits sem informação, 
chamados de "bits vazios" ou "bits de justificação". Eles são identificados depois, na hora da 
demultiplexação, e descartados, para manter o sinal original. 
 Este processo é conhecido como operação plesiócrona, vem do grego plesíos, próximo, quase; 
e kronos, tempo. Numa tradução livre, plesiócrona é a multilexação quase síncrona. O funcionamento 
de um multiplexador plesiócrono está esquematizado na figura 9. 
 
Figura 9 – Multiplexador plesiócrono. 
 Os problemas de sincronização ocorrem em todos os níveis de hierarquia TDM, de forma que 
em todos os estágios há módulos plesiócronos para adicionar bits de justificação. Por esse motivo, 
adotou-se o nome de Hierarquia Digital Plesiócrona (PDH, Plesiochronous Digital Hierarchy) para essa 
linha de multiplexadores TDM. 
6 – Método de inserção e retirada de feixes na PDH. 
 Com a redução dos custos de circuitos integrados (chips) e os avanços alcançados na 
transmissão por fibras ópticas, as redes de PDH ficaram baratas o bastante para se multiplicar por 
todo o mundo, distribuindo milhões de canais PCM (conversas ao telefone) entre as centrais 
telefônicas. 
 De certa forma, a própria popularização das redes de PDH trouxe consigo seu fim. Taxas de 
transmissão altas, baratas e disponíveis fizeram surgir e proliferar novos serviços, que não o telefônico, 
projetados especialmente para o mundo empresarial. Frequentemente, a capacidade de competição 
das empresas dependia da qualidade destes novos serviços. As operadoras públicas de telefonia 
viram-se obrigadas a garantir que seus serviços funcionariam sem interrupções, que as velocidades 
de transmissão iriam aumentar e que novas conexões seriam rápida e facilmente obtidas. 
 Mas o sistema de PDH foi concebido tendo em mente o serviço mais banal: uma simples 
conversa ao telefone. Há até uma sigla, em inglês, para esse serviço básico: POTS, de Plain Old 
Telephone Service, ou serviço telefônico antigo e simples. Por isso, a rede de PDH dificultava a criação 
e a manutenção dos novos serviços destinados às empresas. 
 Um dos grandes problemas da rede plesiócrona está ilustrado na figura 10. Se uma operadora 
precisar entregar um enlace E1 para uma empresa, que vai usá-lo, por exemplo, em seu PABX e 
próximo a sua localização passar uma um enlace de quarta ordem E4 da PDH a 140 Mbps, a tarefa 
de retirar um enlace de 2 Mbps dessa linha poderia parecer muito simples, mas na prática é laboriosa. 
 
 O método de adequar a taxa dos enlaces E1 (2Mbps), a justificação, por meio da qual se 
adicionam bits extras à sequência original de bits, torna impossível identificar a exata localização de 
um enlace E1, ou quando começa e quando termina. Para retirar um enlace E1 de uma estrutura de 
140 Mbps, ou para adicioná-lo à estrutura, é necessário primeiro demultiplexar toda a estrutura de 
quarta ordem até se ter acesso a um enlace de 2 Mbps. 
 Um demux transforma o quadro de 140 Mbps em quatro de 34 Mbps; outro demux transforma 
os 34 Mbps em quatro de 8 Mbps e, por fim, outro demux converte os 8 Mbps em quatro enlaces E1. 
Neste ponto, é possível retirar o enlace que deverá ser instalado no cliente, assim como inserir o enlace 
que vem do cliente. E, para continuar o caminho, é necessário multiplexar tudo novamente. 
 É óbvio que inserir ou retirar um canal de 2 Mbps não é tarefa simples e barata: foram 
necessários, três equipamentos multiplexadores que têm as funções complementares de 
demultiplexação e multiplexação. Sem contar a necessidade de sistema de fornecimento de energia 
para os equipamentos, mão-de-obra especializada, interrupção temporáriado enlace de 140 Mbps, 
para que os novos equipamentos fossem interligados e a energia gasta em agendar tudo isso. 
 Controle é outro problema associado a grandes quantidades de equipamentos multiplexadores. 
Um enlace E1pode percorrer grande quantidade de rotas, dentro da rede, até chegar a seu destino. A 
única maneira de garantir que será possível, numa eventualidade, acompanhar essa rota é manter 
registros atualizados sobre a interconexão de equipamentos. Conforme aumentam as ordens de 
serviço para inserir ou retirar enlaces E1, aumentam as chances de alguém se enganar ou de os 
registros ficarem desatualizados. Um erro mais grave pode interromper toda a linha de transmissão. 
 Outra limitação das redes de PDH é a gerência. Como é difícil identificar onde estão os enlaces 
E1 nos níveis hierárquicos maiores, também é difícil saber se tudo está correndo bem. E, cada vez 
mais, especialmente na Europa e nos Estados Unidos, os clientes vinham exigindo a garantia de que 
a rede iria funcionar o ano todo. Para assinar um contrato assim, só se a operadora pudesse vigiar o 
desempenho de sua rede de transmissão. Para fazer funcionar um sistema de gerência, seria 
necessário "espaço" dentro de cada quadro, mas os quadros da PDH não têm bits suficientes para 
assegurar uma gerência abrangente. 
 Em resumo, os dois principais problemas da rede de PDH são: a dificuldade de identificar um 
enlace E1 especifico numa sequência de bits de alta velocidade e uma estrutura de quadro onde não 
há espaço para incluir informações para o gerenciamento da rede. Estas limitações não seriam críticas 
num sistema telefônico que só forneça POTS. Mas, à medida que serviços aprimorados ficam mais 
populares, a rede de PDH começa mais a atrapalhar que a ajudar. 
 A seriedade dessa situação fica clara quando se considera que POTS crescem, nos países 
industrializados, menos de 5% ao ano, ao passo que a procura por alguns novos serviços cresce mais 
de 50% ao ano o caso da Internet é um bom exemplo. Soma-se a isso o fato de que esses novos 
serviços representam a maior parte do faturamento dos serviços de telecomunicações. Este contexto 
levou fabricantes de infraestrutura de telecomunicações a procurar uma solução, em todo o mundo. E 
era evidente que ela passaria por uma máquina completamente síncrona. 
7 – Introdução ao sistema e transmissão síncrona SDH. 
 
 O desenvolvimento da microeletrônica, a utilização de técnicas de processamento digital de 
sinais e da teoria da informação permitiram vislumbrar equipamentos perfeitamente síncronos e, com 
eles, serviços muito mais aprimorados. 
 Os sistemas síncronos podem ser encarados como o último estágio na hierarquia dos sistemas 
de transmissão digital, pois possibilitam a inserção e extração de enlaces sem que seja necessária 
uma demultiplexação. É simples: numa rede onde haja perfeito sincronismo entre todos os enlaces, é 
possível saber exatamente a que enlace pertence determinado bit, assim como saber quando começa 
e termina um enlace. 
 Embora os fabricantes estivessem tentando produzir soluções próprias, desde o começo 
fizeram grande esforço conjunto para padronizar o máximo possível os sistemas de transmissão 
síncronos. A oportunidade de definir padrões foi usada para resolver os problemas da PDH: era preciso 
incluir espaço, dentro de cada hierarquia, para que o sistema fosse capaz de gerenciar a qualidade da 
transmissão e de medir o tráfego. 
 As primeiras pesquisas começaram em 1984, nos Estados Unidos. Desde o começo, os 
fabricantes norte americanos reuniram-se em comitês para chegar a uma solução padronizada, que 
permitisse alguma forma de conexão entre máquinas de fabricantes diferentes. Dois comitês (o T1X1 
e o T1M1) acabaram publicando, em 1985, a proposta do Bellcore: o Synchronous Optical Network, 
ou Sonet. Os documentos padronizavam a interface óptica, o formato do quadro de transmissão e as 
velocidades de cada sinal. Como muitos fabricantes já estavam adiantados em respostas próprias, 
houve muita discussão. 
 Como os enlaces PCM usados nos Estados Unidos são diferentes dos enlaces E1 (pois 
carregam só 24 canais PCM), a proposta norte americana causou pouco interesse nos órgãos de 
padronização europeus. Mas, com a pressão de empresas inglesas, australianas e suecas, o CCITT 
começou a estudar o assunto em 1986. As empresas queriam que os padrões norte americanos e 
europeus não fossem completamente incompatíveis. Seguiram-se reuniões em Brasília (1987) e Seul 
(1987). 
 No encontro de Melbourne, em 1988, o CCITT publicou as três primeiras recomendações sobre 
a SDH, que incluíam concessões ao Sonet. No mesmo ano o comitê T1X1 publicou as recomendações 
para a Sonet, incluindo modificações exigidas pelo CCITT. Hoje, para efeitos práticos, pode-se 
considerar o Sonet um subpadrão dentro do padrão da SDH. 
 Definiu-se que a taxa de transmissão básica de sistemas de SDH seria 155,52 Mbps. Essa 
velocidade foi chamada de STM-1, sigla de Módulo de Transporte Síncrono. A tabela 1 mostra as 
Taxas de transmissão das hierarquias de SDH. A estrutura de quadro do STM tem 2.430 bytes, que 
duram 125 microssegundo (exatamente o tempo que dura um quadro do sistema PCM-30). Esses 
bytes estão organizados em 270 colunas por 9 linhas (fig.11). 
TABELA 1 
STM-N taxa como é chamado capacidade 
STM-1 155,52 Mbps 155 Mbps 
STM-4 622,08 Mbps 622 Mbps 4 x STM-1 
STM-16 2.488,32 Mbps 2,5 Gbps 16 x STM-1 
STM-64 9.953,28 Mbps 10 Gbps 64 x STM-1 
STM-256 39.813,12 Mbps 40 Gbps 256 x STM-1 
 
 As primeiras nove colunas são usadas para transmitir informações de controle, gerenciamento 
e sincronismo. As 261 colunas restantes servem para carregar a informação a ser transmitida; é 
chamada de payload area, ou área que dá lucro. Este padrão se repete em todas as estruturas 
hierárquicas superiores. Na figura 11, N pode ser 1, 4, 16, 64 ou 256. No STM-64, por exemplo, o 
quadro tem 155.520 bytes de comprimento, organizado em 17.280 colunas (bytes) por 9 linhas, sendo 
que a área de controle ocupa 576 colunas. Também nesse caso, os 155.520 bytes devem ser 
transmitidos em 125 microssegundos, ou na frequência de 9.953,28 Mbps. 
(É claro que essa estrutura bidimensional, organizada em colunas e linhas, só é possível dentro da 
memória dos computadores que controlam esses equipamentos. Na fibra óptica, os bits multiplexados 
sucedem-se um após outro.) 
 O mesmo feixe STM-N pode carregar, multiplexados, vários tipos de enlaces de entrada: o 
enlace PCM norte americano (chamado de T1), de 1,544 Mbps; o enlace El, de 2,048 Mbps; a 
hierarquia de 2a ordem norte americana, de 6,312 Mbps; a hierarquia de 3a ordem européia, de 34,368 
Mbps; a hierarquia de 3a ordem norte americana, de 44,736 Mbps; e a hierarquia de 4a ordem européia, 
de 139,264 Mbps. Dentro do quadro STM-N são intercalados enlaces síncronos, assíncronos e 
plesiócronos. 
 Esses diferentes sinais de entrada são chamados de tributários, na terminologia da SDH. Um 
enlace E1, por exemplo, é um tributário de 2 Mbps. (Tributário é uma tradução desengonçada da 
palavra inglesa tributary; a melhor tradução seria afluente. O feixe STM-N seria, portanto, como um rio 
de águas velozes, ao qual se somam afluentes de diferentes velocidades). O processo pelo qual um 
tributário é encaixado dentro da estrutura de quadro STM-N toma nove passos, mostrados na figura 
12. 
 Os bytes vindos do sinal tributário são empacotados dentro de um contêiner, ou seja, são 
arranjados segundo critérios padronizados, e assumem um número predefinido de bytes. Cada tipo de 
tributário tem seu contêiner específico, padronizado pelo ITU-T. 
 A cada contêiner são associados alguns bytes que propiciam o gerenciamento de todo o 
caminho percorrido pelo contêiner, assim como o controle de conteúdo. Esses bytes seriam como um 
rótulo, colado na "embalagem"que leva a informação. Seu nome é Path Overhead e o símbolo, POH. 
O conjunto compõe-se do Contêiner, e seu rótulo POH é chamado de "Contêiner Virtual". Assim que 
o contêiner virtual está montado, pode ser colocado na área útil do quadro STM-N (payload area). 
 Cada contêiner virtual é associado a um ponteiro de unidade tributária. Este ponteiro, na 
verdade uma variável de memória, serve para indicar onde começa o contêiner virtual, num conjunto 
de contêineres empacotados (multiplexados) juntos. Esse conjunto é chamado de Grupo de Unidades 
Tributárias. Se, por necessidade, um contêiner virtual muda de posição, o ponteiro é atualizado com a 
nova posição do contêiner dentro do grupo. 
 Uma analogia ajuda a compreender a utilidade desse ponteiro. Considere-se uma fila de carros 
numa rodovia. Cada carro equivale a um contêiner virtual. Um guarda tem uma lista onde estão 
anotados em que ordem os carros estão andando, qual o modelo e cor de cada um e quem estão 
transportando. Suponha-se que, numa rotatória, alguns carros saiam e outros entrem. A lista, então, 
deve ser atualizada, para representar a nova fila de carros. Cada item da lista equivale a um ponteiro. 
 O processo se repete: vários Grupos de Unidades Tributárias são novamente multiplexados, 
ou seja, empacotados em outros grupos. E esses grupos são reunidos num novo contêiner virtual, 
mais veloz. Esse outro contêiner virtual também tem um rótulo de controle (POH). 
 Vários desses grandes contêineres virtuais são reunidos (multiplexados) dentro de um grande 
grupo chamado de Grupo de Unidades Administrativas. Para indicar a posição dos contêineres dentro 
desse grupo, cada um deles é associado a um ponteiro de unidade administrativa. 
 Finalmente, vários Grupos de Unidades Administrativas são intercalados dentro da área útil do 
quadro STM-N. Um rótulo de quadro é associado à área útil, já totalmente cheia de vários tipos de 
contêineres virtuais. Esse rótulo é chamado de Section Overhead (SOH) e é dividido em duas partes: 
Multiplexer Section Overhead (MSOH) e Regenerator Section Overhead (RSOH). O MSOH 
acompanha a área útil pela fibra óptica, em sua viagem de um multiplexador de SDH a outro. O RSOH 
acompanha a área útil somente entre dois regeneradores, ou entre um regenerador e um 
multiplexador, sendo atualizado sempre que o quadro de SDH é regenerado. 
 
 Os bytes contidos na área de ponteiros SOH permitem identificar, retirar e inserir novos 
contêineres virtuais dentro da área útil, sem que seja necessária uma demultiplexação. (Uma analogia: 
numa esteira rolante sucedem-se caixas coloridas. Uma pessoa pode retirar só as caixas amarelas, 
por exemplo, sem que a esteira pare. E outra pode pôr, no lugar das amarelas, caixas azuis. Se esta 
operação funcionasse segundo os princípios da PDH, todas as caixas deveriam ser retiradas da 
esteira, após o que se trocariam as caixas amarelas, e então todas iriam para a esteira novamente.) 
 Também servem de base para software de gerenciamento, recursos de manutenção e de 
administração, alinhamento de quadro e análise de erro e desempenho, entre outras funções. 
 A figura 13 mostra o caminho de todas essas multiplexações. Note-se que os símbolos que 
significam multiplexador não se referem a equipamentos, mas a funções de software. 
 
8 – Benefícios de uma rede síncrona. 
As Redes de SDH proporcionam aos sistemas de transmissão que prestam serviços de 
telecomunicações algumas vantagens operacionais, dentre as quais podemos citar: 
Simplificação - Uma rede síncrona traz vários benefícios, mas, de longe, o principal deles é a 
simplificação da rede. Um único multiplexador síncrono substitui uma montanha de multiplexadores 
plesiócronos. Como se vê na figura 14, uma estação de SDH é mais simples, sua manutenção é mais 
barata, ela ocupa menos espaço e consome menos energia. 
 Como é fácil extrair e inserir enlaces PCM da SDH, a operadora pode vender serviços de banda 
larga mais facilmente, porque não é necessário enviar uma equipe só para rotear um novo enlace. 
Uma nova rota pode ser estabelecida a partir de um ponto central, pela simples digitação de um 
comando num terminal de gerência de rede. 
 
Sobrevivência - Todos os elementos de uma rede de SDH estão constantemente supervisionando o 
funcionamento da transmissão. As informações que coletam são usadas por software que vigiam a 
integridade dos dados. Qualquer degradação, violenta ou suave, pode fazer com que o sistema de 
gerência opte por uma rota de transmissão alternativa. Mesmo que o assinante esteja mantendo uma 
conversa ao telefone, ou participando de uma teleconferência, pode até não perceber que houve uma 
falha e uma intervenção automática. 
Controle por software - Os canais disponíveis dentro da estrutura de quadro da SDH permitem que 
toda a rede seja controlada por software. Sistemas de gerência de redes podem não só detectar falhas, 
mas avaliar o desempenho, modificar as configurações, dispor de recursos, controlar a segurança. 
Muitos problemas poderão ser contornados de uma única sala, sem que seja necessário enviar uma 
equipe a um site. Até mesmo a atualização do software (upgrade) e sua completa substituição podem 
ser feitas da sala de gerência. 
Velocidades maiores sob encomenda - Todos os assinantes conectados a uma rede síncrona 
podem facilmente comprar qualquer serviço que esteja disponível na rede SDH. 
Padronização - Como os equipamentos da SDH estão padronizados, é possível interconectar redes 
de SDH de fabricantes distintos. Também é possível interconectar duas (ou mais) redes de gerência, 
por meio de interfaces TMN (Telecommunication Management Network). 
9 – Configurações de redes 
Como desenhar uma grande rede síncrona de transporte de informações? 
Quatro "peças" básicas servem para montar qualquer tipo de rede síncrona: multiplexadores, 
comutadores digitais (cross-conects), rádio microondas e sistemas submarinos. 
Multiplexadores - As redes de PDH tinham de ser construídas pela soma de multiplexadores e de 
terminais de linha (que servem de interface entre o mux e o sinal vindo do assinante ou da central 
telefônica). E um multiplexador de PDH só aceitava, como sinal de entrada, a saída de multiplexadores 
da ordem imediatamente mais baixa. Multiplexadores síncronos também realizam a função de 
terminais de linha. E aceitam, como entrada, qualquer tipo de tributário de ordem mais baixa, inclusive 
sinais plesiócronos ou assíncronos. A saída de um mux de SDH pode ser STM-1, STM-4, STM-16, 
STM-64 ou STM-256. A figura 15 mostra as diferenças entre mux de PDH e SDH. 
 
 Só há uma forma de dispor as saídas ópticas de um mux de PDH: saída principal e saída de 
reserva. As saídas de um mux de SDH, contudo, podem ser usadas de duas formas: principal e reserva 
ou leste e oeste. Isto permite montar quatro tipos de configurações de rede: ponto a ponto; estação de 
inserção e de extração; anel; e hub (centralizador). (Fig. 16) 
 Na configuração ponto a ponto, dois mux de SDH funcionam como uma rota de alta velocidade 
entre duas localidades. Este tipo de solução é, em geral, mais barata que a mesma solução 
implementada com mux de PDH. As duas interfaces ópticas de saída funcionam como principal e 
reserva. 
 Projetados como estações de inserção e extração de tributários (estação add&drop), os mux 
de SDH funcionam como entrepostos, alterando o conteúdo do sinal do STM-N entre duas estações. 
Estas estações são também conhecidas como ADM (Add and Drop Multiplexer). 
 Em anel, os mux de SDH usam as duas saídas ópticas para fazer o quadro STM-N circular 
numa única direção (da direita para a esquerda ou vice-versa). A cada mux de SDH o quadro é 
alterado, por meio de inserções e extrações de tributários. Em caso de falha na comunicação entre um 
mux e outro, o quadro STM-N imediatamente começaa circular na direção oposta, sem que o operador 
ou o software de gerência precisem intervir. 
 Como hub, um mux de SDH pode receber, em sua entrada, tanto tributários conectados 
eletricamente quanto tributários ópticos. Um STM- 16, por exemplo, pode ter, em sua entrada, fibras 
ópticas. Um STM-16, por exemplo, pode ter, em sua entrada, fibras ópticas com quadros STM-4 e 
STM-1. Esta característica torna desnecessário instalar conversores eletroópticos na entrada do mux. 
 Além dessas características, um mux de SDH possui, dentro do quadro STM-N, um canal para 
gerência de rede, pelo qual fornece informações de alarmes e o estado de funcionamento de um 
tributário de 1,5 Mbps ou 2 Mbps. Vigiando o estado desse tributário, é possível deduzir o desempenho 
de todo o quadro STM-N. 
 
Comutadores digitais - A maioria das redes síncronas é capaz de estabelecer interconexão entre 
canais distintos, permitindo que contêineres virtuais sejam enviados de um tributário para outro, ou de 
um quadro STM-N para outro. Estas conexões são sempre semipermanentes. 
 Há uma grande diferença entre essa capacidade de comutação (no jargão técnico, cross-conect 
facility) e a comutação que fazem as centrais telefônicas. A central telefônica estabelece uma conexão 
temporária que é controlada pelo assinante (que disca, conversa e desliga a conexão). Nas máquinas 
SDH, a comutação é feita pelo operador da rede, por meio do software de gerência de rede. E, embora 
o operador possa mudar uma rota quando quiser, uma conexão pode durar anos. 
 Com avanços técnicos, especialmente os que são obtidos na microeletrônica e no software, 
está cada vez mais difícil distinguir os dois tipos de comutação. Existem facilidades operacionais em 
que o destino de um tributário pode ser controlado pelo usuário da rede. 
 Há também uma grande diferença entre a comutação feita em redes de SDH e a feita em redes 
PDH, por intermédio de cross conects digitais. O cross-conect usado em redes de PDH foi desenhado 
para substituir os quadros de distribuição. A figura 17 mostra como esses quadros funcionavam: depois 
que todo o sinal plesiócrono estivesse demultiplexado, um trabalhador alterava a rota de um enlace 
manualmente, por meio da mudança de um cabo que interligava uma das saídas de um 
demultiplexador a uma das entradas de outro multiplexador. Esse era um trabalho caro, demorado e 
sujeito a erros. O cross-conect digital de PDH fazia exatamente essa tarefa. 
 
 Embora todo mux de SDH tenha dentro de si um comutador digital, essa função pode ser feita 
por máquinas especializadas, chamadas de DXC (DXC é acrônimo de Digital Cross-Conect). Em 
alguns casos especiais, essas máquinas especializadas em rotear contêineres virtuais deixam a rede 
mais flexível, rápida e segura. 
Rádio microondas - Todos os fabricantes possuem mux de SDH cuja saída é rádio microondas. A 
maioria deles funciona a 155 Mbps, ou STM-1. O propósito desses rádios de SDH é substituir os 
enlaces microondas de PDH a 140 Mbps, largamente empregados em todo o mundo. 
 Há padronização de rádio de SDH de 51,84 Mbps. Serve para empacotar enlaces plesiócronos 
de 3a ordem, muito usados para interligar centrais instaladas em áreas pouco povoadas, suburbanas 
ou rurais. 
Sistemas submarinos - Sistemas submarinos de curta distância podem usar a mesma interface óptica 
e a mesma estrutura de quadro dos sistemas terrestres. Quando se fala em longas distâncias, contudo, 
há um problema muito sério: os repetidores submarinos não são capazes de realizar cálculos muito 
complexos em pouco tempo. E os quadros STM-N exigem que os repetidores façam uma grande 
quantidade de cálculos. Este problema tem sido contornado de duas maneiras: quadros STM-N 
diferentes, que exigiriam menos cálculos; ou o empacotamento do quadro STM-N dentro de um quadro 
maior e mais simples, que exige poucos cálculos por parte dos repetidores. Todos os fabricantes 
possuem interfaces especiais para sistemas submarinos. Mas, também neste caso, as soluções são 
proprietárias. 
A figura 18 mostra uma grande rede de SDH que combina os vários elementos descritos. Tentar montar 
uma rede com essa topologia, usando sistemas de PDH, seria quase impossível, pela complexidade 
e custo. 
 
O maior atrativo da SDH é a topologia em anel, que tira vantagem máxima da capacidade do 
sistema de extrair ou inserir enlaces. 
Para operadoras, redes em anel estão entre as maiores vantagens da SDH. No Brasil (imitando 
a topologia européia), as centrais telefônicas estão interconectadas com a maioria das centrais das 
redondezas, assim como com as centrais de nível hierárquico superior (como as centrais tandem ou 
trânsito, que escoam as ligações interurbanas e internacionais). Esse tipo de rede, embora permita 
manter rotas alternativas para o caso de falhas, é caro e difícil de manter, tanto pela quantidade de 
máquinas necessárias quanto pelo desperdício de cabos de fibras ópticas. 
 
Numa rede de SDH típica, as centrais telefônicas são interligadas em anéis. A figura 19 mostra uma 
comparação entre os dois tipos de topologia. 
 
Uma rede em anel é mais simples, tão segura quanto a de topologia tradicional e pode ser 
gerenciada em todos os níveis. Além disso, num anel com STM-N é possível misturar o tráfego da rede 
pública (PSTN), o de circuitos privados de 2 Mbps e o de armários ópticos. 
Nota: adaptado da revista RNT nº213A - Maio / 97.