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Introdução Telefonia Digital

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Pasla...
F I S
INTRODUÇÃO 3
1. PRINClfrOS DA TÉCNICA PCM 6
1.1 Teorpniíí da amostragem 6
1.2 Conversão analógica •* digital B
1.2.1 Amostragem
1 .'1.2 Quantização
1.2.3 Codificação 10
1.?.<1 Multiplexação TC
1.3 Conversão digital y analógico 10
1.3.1 Demultiplsxação 10
1.3.2 Decodíficação 11
1.4 Sumário tias funções 1 1i2. TRANSMISSÃO DIGITAL . . . . . . 1™
2.1 Características gerais do sistema de trartsmísfão PCM , . 12
2.2 Sistemas de transmissão PCM .
 ;-, 13
2.2.1 Sistema de transmissão PCIV30 14
2.2.2 Sistema de transmissão PCM24. 16
2.3 Sistemas digitais de transmissão às capacidades mais elevadas 1H
2.4 Sincronismo através de justificação 19
3. COMUTAÇÃO DIGITAL 20
3.1 Comutador temporal , 7 !
3.2 Comutador espacial 23
3.3 Memória cie controle , » , . . , . . . '.M
3.4. Órgãos de uma central de comutação digita! •• ?ri
3.4.1 Equipamentos de conexão , 2í'
3.4.2 Matriz de acoplamento digitai 26
3.5. Ligação entre dois assirmmas ?7
3.6. Sincronização de redes digitais 27
4. EXPLANAÇÃO DOS TERMOS TÉCNICOS ||g
5. ÍNDICE REMISSIVO. . ™
Traduzido e adaptado do caderno TOP! C 7
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT'
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Rua João Tibiríçá, 1112 - Vila Anastácio
05077 - São Paulo- SP
Traduzido e adaptado por: EQT-TS1, U31 - H anseie
Equite! S.A. Equipamentos e Sistemas de Telecomunic!
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Engenheiro Elúcricista
Telecomuniciaçãu- Eletrônica - Eletricidade
Reg CREA2497/D
frste caderno é uma introdução às técnicas dü modulação por codificação de pulsos (PCMj,
muitiplexação por divisão de íempo (TDM) e comutação telefônica digital. As explicações
se restringem aos princípios básicos e conceitos e, para possibilitar uma rápida e sucinta
visão geral, não se entra em detalhes técnicos. Os valores mencionados neste caderno
correspondem aos recomendados pelo CCITT ), quando disponíveis.
A comunicação por telefone começou com vias de conversação individuais, o que quer
dizar, para cada ligação telefônica era necessário comutar um par de fios. Devido ao gran-
de número de linhas dispostas fisicamente lado a lado, esta estrutura foi denominada de
• —
 ú
 _-^^~ multiplexação por divisão de espaço (SDM - space-divjsion multiplex}.
Como a implantação da rede de linhas físicas absorve a maior parcela do investimento,
pensou-se ria utilização múltipla destas linhas, pelo menos na rede de longa distância.
£ste esforço levou à técnica de multiplexação por divisão de freqüências (FDM = frequen-
cy-division multiplex), onde uma faixa larga de freqüência é dividida em faixas parciais
estreitas. A figura 1 mostra uma faixa de freqüência de 48 kHz dividida em 12 faixas par-
ciais. Os sinais telefônicos são convertidos em faixas parciais através da modulação com
diferentes ondas senoidais (portadoras) e assim transmitidas. Como as portadoras são
moduladas pelo sinal telefônico, este método também é denominado de método de fre-
qüência portadora. Após uma demodulação na recepção, estes sinais estão disponíveis
novamente em sua forma original. O método de freqüência portadora é ainda hoje um
método usual e econômico de transmissão.
A í;k;nií,a dü muliíplexaa_ãp por divisão,de..freqüência é somente uma das possibilidades
de transmitir simultaneamente vários sinais telefônicos através de um meio de transmissão
comum. Uma outra possibilidade é a técnica de multiplexação por divisão de tempo
(TDM - time-division multiplex}. Aqui os sinais telefônicos não são transmitidos lado a
lado na faixa de freqüência como na multiplexação por divisão de freqüência, mas sim.
deslocados no tempo. A figura 2 mostra, gomo exemplo, um período com 32 "time slots'.'
Esta subdivisão se repete a cada 125 /us em períodos subseqüentes. A um smal telefônico
é atribuído um "lime sioí" em cada pei iodo subseqüente.
l l j / [ 3 | 4 i.j. i " ! ? l 8 | 9 j 10 l 11 | 1?.
W 108'kHz.
Figura 1 Multiplexação por divisão de freqüência
Figura 2 Multiplexação por divisão de tempo
3 são explicados no capítulo 4.
©2-
3
Na multiplexação por divisão de tempo, toma-se como base que, para transmitir oscila-
ções elétricas, como p. ex. sinais telefônicos, nãpjijia necessidade de enviar toda a fojrna
da onda (teorema da amostragem, veja o item 1.1.), É suficiente retirarem intervalos re-
gulares uma amostra do sinal (figura ' 3 ) e transmitir só esta. Através da amostragem^
obtém-se uma seqüência de puisos curtos cujas amplitudes correspondem aos valores ins-
tantâneos do sinal. Esta conversão é conhecida como modulação por amplitude de pulsos
(PAM). A envoltôria dos sinais PAM reproduz a forma original da onda (figura 4).
Entre cada amostra de um mesmo sinal telefônico surgem pausas relativamente grandes.
Estas pausas podem ser utilizadas para a transmissão de outros sinais PAM, isto é, as
amostras de diferentes sinais telefônicos podem ser transmitidas ern seqüência cfclica.
Os pulsos de diferentes sinais PAM formam, assim reunidos, um sinal PAM multiplexado
por divisão de tempo (veja a figura 5}.
Figura 3 - Amostragem periódica de um sinal telefônico analógico a
Figura 4 - Amostragem periódica de urn sinal telefônico analógico a
Figura 5 - Sinal multiplexado por divisão de tempo, formado pelas amostras de três sin
telefônicos analógicos a, b e c, em seqüência cíclica ordenada.
Quando as amostras da forma de onda nâ"o são Transmitidas com pulsos de diferentes
amplitudes, porém com palavras de códigos binários, então tem-se a modulação por codi-
ficação de pulsos {PCM). As amostras em forma de pulsos são quantizadas e, geralmente,
codificadas com 8 bíís. A figura 6 mostra, para maior clareza, urn sinal digital com somen-
te 4 bits no lugar de palavras de códigos de 8 bits.
AG amostras codificadas de diferentes sinais PCM, reunidos ciclicamente, formam um sinal
PCM rnultiplexado por divisão de tempo (veia a figura 7).
Os sinais PCM multiplexados por divisão de tempo permitgm a múltipla utilização de li-
nhas e elementos eletrônicos de comutação. Além disso, devido à estrutura digital da men-
sagem, os sinais PCM são bem menos sensíveis a interferências que os sinais analógicos
{p. ex. sinais PAMJ.
•' nooi l r i MIM Qil ioioltóm 1001010101 100011
Mgura 6 - Sinal PCM, formado pelas amostras codificadas do sinal telefônico analógico a
IT1 l Õ t M O I O MQ 1.1 l 001 O l 01 01 100 O t 1
fel ldfoToo.il Q O o f l Q 1011 -.1.00 M 10 1ÍMOOÍ1 Q..1 íl
Figura 7 • Sinal PCM multtplexado por divisão de tempo, formado pelas amostras
codificadas dos sinais telefônicos analógicos a, &...
O avanço tecnológico dos últimos anos na área dos componentes semicondutores permite
hoje a implementação econômica da modulação por codificação de pulios lamüém na co-
mutação telefônica, permitindo substituir os órgãos "analógicos" de comutação por siste-
mas "digitais", totalmente eletrônicos.
Os sistemas telefônicos digitais oferecem, comparados aos sistemas analógicos, ae seguin-
tes vantagens:
— Tecnologia digital ern todos os níveis do sistema (alta imunidade a ruídos).
- Uso múltiplo de linhas e órgãos da central através da multiplexação por divisão de
tempo.
— Um canal próprio para cada um dos dois sentidos de conversação (correspondente à
interconexão a 4 fios na técnica analógica).
— Espaço físico reduzido.
— Matriz de acoplamento com alta capacidade de tráfego e bloqueio interno desprezível.
— Diversos serviços podem ser integrados em uma rede: telefonia, todos os tipos de
transmissão de dados bem como "fac-símile" de alta velocidade entre outros.
Vantagens nos aparelhos telefônicos digitais:
Um canal digital próprio para cada um dos sentidos de conversação até o assinante,
estabelecendo melhores condições para a implantação de novas