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'
A entrega a terceiros e a reprodução deste documento.
do seu conteúdo, são proibidos, salvo por sutorizaçáto e
Os infratores respondem por perdas s danos.
i como o uso e a revelação
Publicado pelo Departamento de Comutação Pública
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!
£>J
•fraODUÇÃO
u (. ás. ssto .'uíf)j
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 novasfacilidades.
Um canal de sinalização permanentemente disponível nos dois sentidos, entre o apa-
relho telefônico e a central pública local. Desta forma, na futura rede digital de ponta
a ponta será possível: indicação do número do assinante charnador, correio eletrô-
nico e comunicação mista entre outros.
1 PRINCÍPIOS DA TÉCNICA PCM
1.1 Teorema de amostragem
O teorema da amostragem especifica a menor freqüência de amostragem de um sinal ana
lógico, para que na reconstituição do sinal analógico originai, a partir das amostras, não
haja perdas na informação.
A freqüência de amostragem (f A t deve ser muior que duas. vezes a maior Trgqüència
contida no sinal analógico (fé):
9*
1.2
1.2.1
Conversão analógico -> digital
Amostragem Para a faixa de freqüência de 300 Hz a 3400 Hz, usada na telefonia, foi fixada, internacio-
nalmente, uma freqüência de amostragem (f . ) de 8000 Hz. O intervalo entre duas amos-
tras sucessivas de uni mesmo sinal telefônico (inten/aio de amostragem -- T ,) resulta de.
TA = 1
1
8000 Hz
= 125 ns
A figura 8 mostra como o sina! telefônico chega a uma chave eletrônica através de um fil-
tro passa-baixas, que limita a faixa de freqüências a ser transmitida. Ele suprime as fre-
qüências maiores que a metade da freqüência de amostragem. A chave eletrônica, coman-
dada com a freqüência de aniostragern de 8000 W:z, retira do cinal telefônico uma ameaça
a cada 125 JLÍS. Deita forma obtém-5e um sinal modulado dos puleoe em amplitude:
o sinal PAM.
Figura 8 - Formação de um sina! PAM
Ü sina! PAM ainda é unia forma analógica do sinal telefônico. As amostras são porém trans-
mitidas e processadas mais facilmente em forma digital, e o primeiro passo para 3 conver-
são da amostra em um sinal digital — no caso em um sinal PCM — é a quantizacão. Para isto, o
espectro dos valores possíveis do sinal é subdividido em intervalos de quantizacão, p. ex.,
para os sistemas de transmissão PCM30, em 256 intervalos (veja os itens 2.2 e 2.2.1).
A figura 9 ilustra, como demonstrativo do princípio de quantizacão, só 16 intervalos de
mesma largura. Estes intervalos são numerados de +1 a +8 na faixn positiva e de •—1 a —8
na faixa negativa do sinal telefônico. Cada amostra é alocada ao intervalo que a ela corres-
ponde, fc V'
Os intervalos de quantizacão são delimitados entre si porlvalores de decisão.JA amostra
que ultrapassar a um valor de decisão é enquadrada no intervalo imediatamente superior e
aqueia que ficar abaixo, no intervalo imediatamente inferior. Portanto, no lado da emis-
são, diferentes valores analógicos são reunidos em um intervalo de quantizacão. No lado
da recepção, para cada intervalo é recuperado um valor de sinal, que corresponde ao valor
médio de um intervalo de quantização. Daí resultam, no lado da emissão, pequenos des-
vios em relação à amostra original do sinal telefônico. O desvio (erro de^auantlzacjÍQLcor-
responde, no máximo, a meio intervalo para cada amostra. O erro de quantização daí re-
sultante pode transformar-se em ruído no lado da recepção, sobreposto ao sinal útil.
O erro de quanítzacão é tanto menor quanto maior for o número de intervalos de quanti-
zacão. Uma adequada graduação destes intervalos reduz este erro a um valor desprezível
Q o ruído a um nível imperceptível.
F igura 9 • Quantização linear das amostras de um sinal telefônico analógico
í :•
7
Para intervalos de quantização de mesma largura & distribuídos linearmente dentro de
faixa de amplitude, ter-se-ia erros de quantização relativamente grandes para sinais de pe-
queno valor {quantização linear, veja figura 9). Ejtes erros poderiam ser de mesrna grandeí
za que o jpróprio sinal de entrada e a relação sinal/ruído não seria suficientemente grande^
(mesmo para 256 intervalos de quantização). Por este motivo usam-se ria prática interva-
los de quantização de larguras diferentes (quantização nâo-linear, figura 10):
— pequenos intervalos d« quantização para sinais do pequeno valor
— maiores intervalos de quantização para sinais de maior valor.
Desta forma, a relação entre o sinal de entrada e o erro de quantização é aproximadamen-
te igual para todos os sinais. H"U
Os detalhes da quantização nâo-linear são fixados pala curva característica. O 4
comenda eml'G.711 j duas curvas;
V-a) a curva de 13 segmentos (feí A, para o sistema PCM30)
b) a curva de 15 segmentos (lei M, para o sistema PCM24),
Figura 10 - Quantização não-íinear e codificação correspondente
t
c?
A figura 11 mostra a curva de 13 segmentos. Ela é composta de 7 segmentos de reta na
feixa positiva e 7 segmentos de reta na faixa negativa. O segmento acima e o segmento
abaixo do ponto zero formam juntos um segmento de reta, totalizando assim 13 segmen-
tos (dai' a denominação de curva de 13 segmentos).
A figura 12 mostra, de forma ampliada, a parte positiva da curva de 13 segmentos, A
ithcissa tem o comprimento 1, correspondente ao maior valor de amplitude de um sinal.
Ma ordenada estão representados os intervalos de quantização (1...128) para os valores po-
>itivos do sinal.
A correspondência dos intervalos de quantização relativa aos valores dos sinais Uent mos-
ira claramente que os valores grandes dos sinais são quantízados com uma escala expandi-
da e os valores menores, corn uma escala mais comprimida (compressão e expansão). Os
valores dos sinais U
 ent estão representados em vermelho na parta inferior da figura 12.
igura 11 - Curva completa de 13 segmentos (!ei A} Figura 12 - Parte positiva da curva de 13 segmentos (lei A)
Codificação (vermelho); decodificação (azul)
(.2.3 Codificação
1.2.4 Multiplexação
O sinal PCM a ser transmitido é obtido pela codificação dos números dos intervalos de
quantização. O codificador eletrônico atribui a cada amostra uma palavra de código de 8
bits em correspondência ao intervalo de quantização fixado (veja figura 10), conforme é
mostrado na figura 12, onde as setas vermelhas indicam as palavras de código a partir das
amostras Uent
Os 128 intervalos positivos e os 128 intervaios negativos ds quaníização (128 + 128 =
256 — 2 ) são representados nos sistemas de transmissão PCM, através de um código bi-
nário de 8 dígitos; as palavras de código têm, conseqüentemente, 8 bits. (a ft"fTÉ/
trJ-n^-W® f c 5. i r> -J^^fV.^fyv C( 6Í f A
tr*TVrW/Wo t-Vi&fvTi Jo =ò i( c f <è*r of
As palavras de código de 8 bits de diversos sinais telefônicos podem ser transmitidos em
uma següéncia cíclica, isto é, entre duas palavras de código de um mesmo sina! telefônico
são introduzidas em seqüência palavras de código üe outros sinais telefônicos, formando
assim o smaj-PCM multíplexado por divisão üe tempo.'
Os processos de multiplexação são totalmente eletrônicos. A fiyura 13 mostra, a título de
explicação, 4 sinais de entrada amostrados periodicamente por um seletor rotativo A.
Este seletor A gira de uma entrada à próxima em sincronismo fsíncrono) com a entrada
das palavras de código. Na saída do setor A tem-s.fi sntão um sinaí PCM multiplexado por
divisão de tempo. O intervalo de tempo, em que uma palavra de código é transmitida, é
denominada de "time siot".
A seqüência de bits, que contém uma palavra de código cfé cada sinal de entrada, é deno-
minada de^quadro do pulsosj No nxernplo ds figura 13, um quadro de pulsos é formad
por quatro palavras de código seqüenciais dos sinais de entrada S1...S4. No sistema
transmissão PCM30, o quadro de pulsos é formado por 32 palavras de código (veja o item
2.2.1).
1,3 Conversão digital -*• analógico
1.3.1 Demultipíexação Do sina! muitiplexado no tempo obtém-se na recepção novamsnte os sinais PCM, isto é,
as palavras de código de 8 bits são distribuídas & correspondentes saídas. Ta! como ns
multiplexação na emissão, também aqui os processos d(? demultíplexação são totalmente
eletrônicos. Para melhor entendimento, a figura 13 mostra um seletor rotativo B, que dis-
tribui as palavras de código às 4 saídasem total sincronismo com o seietor A.
n
Figura 13 - Princípio da multiplexação por divisão de tempo e da demultiplaxaçao
,3,2 DftGodíficsçãc? A cada palavra de código de 8 bits é atribuído um valor U saída na recepção, e que corres-
ponde ao valor médio do correspondente intervalo de quantização. A curva da decodifica-
rão é a mesma da codificação nao-linear na emissão.
Os valores dos sinais U saida es^° representados em azui na parte superior da figura 12.
As setas azuis desta figura indicam os valores de sinais Usaída alocados às palavras de có-
•-' digo. As palavras de código são decodificadas na seqüência da chegada e convertidas em
sinais PAM. A seguir, este sinal PAM é levado a um fiTtro passa-baixas, que a partir dele re-
constitui o sinai telefônico original.
l .4 Sumário das funções Emissão
Limitação da banda do sinal telefônico através do filtro passa-baixas (item 1.2.1).
— Amostragem do sinal telefônico. As amostras dai' resultantes formam um sinal
PAM (item 1.2.1).
Quantização das amostras, isto é, determinar o intervalo de quantização correspon-
dente a cada amostra (item 1.2.2).
— Codificação das amostras, Isto é, atribuir uma palavra de código binário a cada intei-
valo determinado (item 1.2.3). O sinal telefônico composto de palavras de código de
8 bits denomina-se sinal PCM.
Multipiexação dos diferentes sinais PCM, isto é, agrupamento cíclico das palavras de
código de um sinal telefônico com palavras de código de outros sinais telefônicos em
um sinal PCM multiplexado no tempo (item 1.2.4).
Recepção
- Demuitipl exação do sinal PCM multiplexado no tempo, isto é, distribuição das pala-
vras de código dos sinais telefônicos às linhas (item 1.3.1).
— Decodificaçao das palavras de código de um sinal PCM, isto é, atribuir a cada palavra
de código um valor de sinal (item 1.3.2). O valor do sinal é igual ao valor médio do
Correspondente intervalo de quantização. Desta forma tem-se novamente um sinal
PAM.
— Reconstituição do sinal telefônico analógico original a partir do sinal PAM através de
um filtro passa baixas (item 1.3.2).
A. seqüência das funções está condicionada ao sistema e pode divergir da seqüência aqui
dada. Por exemplo, as amostras de diversos sinais telefônicos podem ser reunidos em um
sina! PAM multiplexado no tempo, o qual é a seguir quantizado e codificado em um equi-
pamento comum.
TRANSMISSÃO DIGITAL
Os sinais telefônicos analógicos são convertidos em sinais digitais com auxilio da modula-
— cão por codificação de pulsos, para daí serem transmitidos na forrrta digital. Os sistemas
básicos de transmissão digital são os sistemas PCM3Ü (veja os itens 2.2 e 2.2.1) e PCM24
(veja os itens 2.2 e 2.2.2). A partir destes sistemas podem ser formados sistemas de ordem
superior (veja o item 2-3).
Características gerais
dos sistemas de
transmissão PCM
Circuito de conversação
Em um sistema de transmissão PCM há um canal para cada sentido da ligação (assinante
A •> assinante B; assinante B •* assinante A). Os "time slots" de canal de mesma numeração
em urn quadro de pulsos dos dois sentidos opostos de um sistema de transmissão PCM for-
mam um circuito de conversação com dois sentidos distintos e separados entre si. Os siste- i
mas de transmissão PCM e de comutação PCM são, conseqüentemente, sistemas a 4 fios,
se analisados a partir da técnica analógica (veja a figura 14).
Sincronismo entre emissor e receptor
Os sistemas de transmissão PCM estão terminados nas duas extremidades por equipamen-
tos multiplex. Cada equipamento multiplex tem um emissor e um receptor (veja a figura
14). O emissor forma as palavras de código de 8 bits a serem emitidas e o receptor conver
te estas palavras de código novamente em sinais anafôgiüoa. Pare a reconstituiçãj destes
sinais analógicos, o receptor de um sentido de conversação deve trabalhar com o mesmo
sinal de sincronismo que o emissor no lado oposto- por este motive^ g emissor envia ao
rg£ej3tor não só os sinais PCM, mas. corn eles também o sinal de sincronismo com o qual
estes foram formados. Para tal, o emissor contém urn gerador e o receptor, um receptor
de sinais de sincronismo, que filtra estes sinais do sinal PCM recebido. Desta forma, o
receptor está ern sincronismo, isto é, ele está em perfeito sincronismo com o emissor do
mesmo sentido de conversação; o mesmo acontece com o receptor e o emissor do outro
sentido de conversação.
.
f
"
uipamen
nissão
VF /
/PCM
VF /
/PCM
omuhiplex Eq
^
•«
Equipamento muitiplei
pçjfo
PCM/
VF
Figura 14 - Transmissão de sinais de temporização através de uma roía de
transmissão PCM
Equipamento termina
mu
: Emissão
'• Recepção
tiplex de linha
VF /
/PCM
/
' FT,M
_ _ _ _
, .
>
<
Repetidores terminal Equipamento
regenerarjores de iinna mylTiolex
._
,.,
.•i
_ _ _ p,
A
_
.
>
<j _ —
PGM/7
/ VF
VCMS
• VF
*1Emissão i
*n
 t
4 . ]
Recepção :
«_.____
 n
Figura 15 - Representação esquematica de uma rota de transmissão PCM
< i
p 63
Oóriiyo de unha
O sinal PCM formado pelo emissor é composto por sucessivas palavras de código de 8 bits
no códjcjiJ binárioJM.RZ (non-return-to-zerol. Este sinal digital, contudo, não pode ser apli-
cado diretamente ã linha física devido à sua componente de corrente contínua. Por este
motivo, o emissor no equipamento multiplex converte o sina! PCM em um sina! pseudo-
Ternário, p. ex, ern um sma|_AMJ (atternate mark inversion), isento da componente de
corrente contínua. Neste sinal, contudo, pode ocorrer uma longa seqüência de bits O
(zero), ocasionando, eventualmente, a perda do sinal de sincronismo retirado peios repeti-
dores regeneradores do sinal enviado. Por isto, para linhas de transmissão PCM, é usada
uma variante do código AMI pseudoternário: ofcódjgo HDB3J (third-orderhigh-density
bipolar). Com este código limita-se em ,três_a quantidade de bit;. O (zero! sucessivos.
Equipamento terminal de unha
O equipamento terminal dü unha é o elo de ligação entre o equipamento multipiex e as
linhas de transmissão (veja a figura 15J. No lado da emissão é injetado o potencial para a
telealirnentacão dos repetidores regeneradores; no !ado da recepção é regenerado o sinal
PCM e dali levado ao receptor do equipamento multiplex.
Repetidores rege moradores
Nos enlaces PCM são instalados repetidores regeneradores a cada 2 a 5 km (veja a figura
15). Eles regeneram os sinais PCM nos dois sentidos de transmissão e eliminam desta for-
ma as distorções ocasionadas por influências externas e pelos parâmetros de transmissão
das linhas.
2.2 Sistemas de
transmissão PCM Os sistemas de transmissão PCM30 com 2048 kbits/5|(G.732)|e PCM24 com 1544 kbits/s
r(G.733J7jrecomendadQ5 pelo céfTT e descritos no texto a seguir, reúnem 30 e 24 canais
por sentido de transmissão, respectivamente, para formar um sisfimijlMtipJex temporal.
O sistema PCM30 é usado em todos os países europeus e muitos outros; o sistema PCM24
é usado principalmente nos EE.UU., Canadá e Japão. Os sistemas PCM30 e PCM24 tam-
bém são denominados de "sistemas primários" ou sistemas básicos e suas principais carac-
terísticas estão relacionadas na tabela 1. Í^VH &l\ÍVJ2jQ.Ji\ A]
«Características comuns
_±_
b
í
d
e
«Ca
f
g
h
'
k
Freqüência de amostrarjem
Duração üe um quadro de pulsos
Quantidade dê bits por palavra de código
Taxa de bits de um caria'
PCM30 n PCM24
8 kHz
8000/s
b 8000/s 125 |IS
8 bit
b • d = 8000/s • 8 bit = 64 kbit/s
acter ísticas específicas
Coditicacão/decodificaçao
Quantidade de segmentos da curva
Quantidade de"time slots" Por quadro de pulsos
Quantidade de bus por quadro de pulsos
C - bil adicional)
Duração de um "time slot" de
canal de 8 bits
temporal
PCM30
Lei A (A-law)
,13
32
d • fl - 8 bit • 32 =
256 bit
c - d _ 12biie.«-
ca. 39 lis
b - h ^
BOOO/5 256 bit -
?048 kbit/sPCM24
Lei u |/j - low)
15
24
d • g l 1 ' -
8 bit 24 + 1 • - 193 bit
r -d-123ug. i l -
h 193
ca. 5.2 |is
b'h =
OOOO/s 183 bit
1B44 kbit/s
&;
Tabela 1 - Características dos sistemas de transmissão PCM30 e PCM24
í Cf>
13
Sistema de
transmissão
PCM30
O sistema PCM30 permite a transmissão simultânea de[lQj:onversac
-
5es. p. ex., através
de dois pares simétricos de um cabo de baixa freqüência (veja, entre outros, a tabela 1),
Quadro de pulsos (veja a figura 16)
Para cada um dos 30 circuitos de conversação são enviados, nos dois sentidos, 8000 amos-
tras por segundo em forma de palavras de código :ie 8 bits. Portanto, em cada sentido
dove haver a transmissão sucessiva de 30 palavras d« código fie 8 hits dentro de Afô j.js
(=•• valor inverso de 8 kHz). A essas 30 palavras de código somam-se 2 x U bits: 8 bits para
a sinalização e 8 bits, que contém, alternadamente, uma palavra de alinhamento do qua-
dro e uma palavra de serviço. As 30 palavras de código formam, com os 2 x 8 bits, um
quadro de^ gujsqs,. Os quadros de pulsos são transmitidos, obrigatoriamente, em ordem
sucessiva.
Palavra de alinhamento do quadro (veja a íiçjura 17)
As palavras de alinhamento do quadro sincronizam o emissor e o receptor do sistema
PCM30. Os bits 2 a 8 desta palavra têm sempre o mesmo formato: 0011011. O receptor
determina a posição do quadro de pulsos baseado nas palavras de alinhamento dos qua-
dros entrantes, para que os bits entrantes possam sur distribuídos aos circuitos telefôni-
cos na seqüência correta.
A palavra de alinhamento do quadro é transmjtidajiiternadmnente com a palavrajjgjgr^
viço nCj_canaL.Q (zero). O primeiro bit do cana! O é reservado para uso internacional.
Numeração dos "time slots" de canal do um quadro de pulse
P.A.Q. ;
e
p
S
anal para
inhamunro
ílavra de
rvico
-
T
aprox.
3,9 M s.
telefônico
2
telefôniro
Canal de
sinal i? ação telefônico
...
telefônico
3O
/• \
\ ~T~
Figura 16 • Estrutura do quadro de pulsos do sistemü de transmissão PCM30
?. A - <3.
Figura 17 - Pajavrade alinhamento do quadro no "time slot" do canal O de um
quadro de pulsos
1.°bit = X^ reservado para uso internacional
2P ao 89 bit"* palavra de alinhamento do quadro
p. s.
Figura 18 - Palavra de serviço no "íims slot" do can;íí O de um quadro de pulsos
19 bit — X ^ reservado para uso internacional
29 bit ~ 1 •*• impede a falsa identificação c!e uma pa'avra da alinhamento do quadro
3P bit = A ->-para informação de alarme urgente, -fixado Internacionalmente
4pao
gp bit. ~ y -*• reservado para uso nacional
J1?
Sistemas digitais de
transmissão de
capacidades mais
elevadas
Os sistemas digitais de transmissão com maior número de canais estão baseados nos siste-
mas PCM30 e PCM24 {veja a tabela D e figura 20}. Tal como na técnica de muítiplex por
divisão de freqüências, também aqui os sistemas de capacidade mais elevada são denomiA \
nados de sistemas de ordem superior. Na tabela 5 estão relacionados os sistemas de ordem«'
superior recomendados pelo CCITT.
^) Informação útil + sinal de alinhamento de quadro, sina! de alinhamento de muiti-
quadro, palavra de serviço, sinalização e informação d y justificação íveja capítulo 2.4),
Tabela ü Hierarquia dos sistemas digitais de Transmissão.
Equipamemc
Circuitos de múltiplo*
conversação P C M 30
muttipiex
digital
8 Mb
k
\
Figura 20- Combinação de quatro cisternas de írammiesão, cada um com 30 cireuiTOE rfe
conversação, formando um sistema de transmissão com 120 circuitos de
conversação.
Sincrormmo através Quando se faz a reunião de diversos sinais digitais de mesma taxa nominal de bits
de justificação Ip. ex. 20'í8 kbiís/s) para formar um sinaí multipiex de urdem superior, geralmente não
há sincronismo perfeito entre estes sinais. As suas taxas de bits podem desviar-se do valor
nominal dentro de uma determinada tolerância {p. ex, ± 5 x 10~5í; eles são plesiócronos
entre si. Por isso, na combinação de sinais digitais em um equipamento multipiex digital,
os sincronisrnos são ajustados entre si através de justificação. Na prática são usados dois
processos de justificação:
justificação positiva (menos usual) e
justificação positíi/a-zeronegativa.
Com o auxílio dos bits de informação de justificação, o emissor informa continuamente
ao receptor se houve a justificação e de que forma. Os bits de informação de justificação
são necessários, jjara tornar sem efeito a justificação no receptor e recuperar os sinais ori-
ginais, Para estes b i ti de informação de justificação é prevista uma capacidade adicional
de transmissão.
(j
Exemplo (veja a figura 20)
Quatro sistemas PCM30 plesiòcronos devem ser reunidos para formarem um sistema de
transmissão de 120 circuitos de conversação. Cada um dos quatro sistemas PCM30 tem
•
 :
--| de bits de 2048 kbits/s que, contudo, pode desviar-se do valor nominal
Palavfa üe serviço Ueja a figura 18)
Esta palavra transmite sinais de serviço. O 3° bit da palavra é o bit de sinalização para o
alarme urgente. O zero "O" significa "sem alarme"; o "1" informa um dos seguintes
alarmes:
Falha da fonte de alimentação (se a sinalização ainda for possível)
Falha do Coduc (LOdificador/fJecodificador}
— Faina do sinal de entrada de 2048 khits/s
Perda do alinhamento do quadro de pulsos
Taxa de erro da palavra de alinhamento tio quadro í> 1 x 10
Os hirs 4 a 8 estão reservados para uso nacional.
Sinalização
Os sinais de comutação (p. ex., sinal de atendimento, de desligamento e de seleção) são
transmitidos no canal 16 ("out-slot"). Aqui é distinguiclo entrQ:
Sinalização associada ao canal para 30 circuitos de conversação e — C,f\ S
Sinalização por canal comum com 64 kbits/s, •« C C-"S
Na sinalização associada ao canal, o canal 16 é subdividido de forma que, para cada um
dos 30 canais estejam disponíveis determinados bits (veja a tabela 2). Para isto, 16
quadros são reunidos em um multiquadro. No início de urn multiquadro é enviada uma
palavra de alinhamento de multiquadro no "time slot" do canal 16 do quadro de pul-
sos O (zero). O formato de bits desta palavra de alinhamento de multiquadro é "0000".
Os "time siots"de canal 16 de um multiquadro são subdivididos ern dois quadros de4 bits
(a, b, c, d}. A cada um cios 30 canais telefônicos de um multiquadro á atribuído Um
destes grupos de 4 bits, para a sinalização. A taxa de bits de sinaMzação por canal telefõ^
j-iico é_de 2 khjt_s/s.fnü¥ndÕ~^õ'canal 16 {= 64 kbits/s) não está sendo usado para a trans-
missão de sinalização associada ao canal, então ele poderá ser usado para a transmissão
de outros sinais digitais, p. ex,., sinalização por canal comum (CCITT nP 6, nP 7) ou para
íiansmissao de dados.
Número dos
0
1
2
3
4
5
6
7
8
'j
10
11
12
13
14
15
Bits m
0 0 0
Canal telefônico
Canal telefônico
Canal telefônico
Canal telefônico
Canal telefônico
Canal telefônico
Canal telefônico
Canal telefônico
Canal telefônico
• Canal telefônico
Canal telefônico
Canal telefônico
Canal telefônico
Canal telefônico
Canal telefônico
s "times slots" do canal 16
0
1
2
3
X Y X
Cana telefônico
Cana telefônico
Cana telefônico
4 j Cana telefônico
5
6
7
8
9
10
11
12
15
H
15
Cana telefônico
Cana telefônico
Cana telefônico
Cana telefônico
Cana telefônico
Cana telefônico
Cana telefônico
Cana telefônico
Cana telefônico
Canal telefônico
,
-f
16
17
18
19
20
21
??
?3
24
25
26
27
28
23
30
Tabela 2 - Alocação dos bits 'nos "time slots" do canal 16 de um multiquadro PCM30 em
correspondência aos canais telefônicos para sinalização associada ao canal.
0000 -"= palavra de alinhamento de multiquadro.
X — bit de reserva
Y — bit para telessinalização da perda de alinhamento de mulíiquadro.
J 'Y
IS
Este sistema possibilita a transmissão simultânea de 24 conversações, p. ex., atravésde
dois pares simétricos de um cabo de baixa freqüência (veja, entre outros, a tabela 1).
Canal
telefônico
1
Canal
telefônico
7
oorox.
5,2 ,LI 5
1
 Bit adicional
IbiU 2 4 x 8
- — 125125 ns
Figura 19 - Estrutura do quadro de pulsos do sistema de transmissão PCM24
Números dos
quadros de
pulsos
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Utilização cios primeiros nits
(adicionais) dos quadros dR
pulsos
Sinal de
rio quariro
•
0
1
0
1
0
-
Sinal de
do
multiqugdro
0
0
-
1
1
-.0
Tabela 3 - Alocação dos primeiros bits (adicionais) e dos bits dos "time sldts" de canal
de um multiquadro no sistema PCM24 com sinalização associada ao canal.
quadros de
pulsos
1
2
3
4
5
6
7
8
Utilização dos primei
quadros
do quadro
1
0
_
1
-
0
os bits (adicieanais) dos
de pulsos
Sinalização por canal
comum
s
c;
_
S
5
Tabela 4 - Alocação dos primeiros bits (adicionais) dos quadros de putsos em sistemas
PCM24 com sinalização por canal comum
Quadro de pulsos (veja a figura 19!
Ta! como o sistema de transmissão PCM30, o sistema PCM24 transmite palavras de código
de S bits nos dois sentidos. No sistema PCM24, o quadro de pulsos contém, em ordem su-
cessiva, uma amostra de cada um dos 24 sinais telefônicos de um sentido de transmissão
na forma de palavras de código de 8 bits (24 x 8 — 192 bits) e mais um bit adicional. Com
esíe bit adicional é transm itido, alternadamente, o sinal de alinhamento de quadro e o sinal
de aünhamento de multiquadro ou, alternadamente, o sinal de alinhamento de quadro e
a sinalização de um canal de sinalização comum. O bit adicional é enviado como primeiro
bit tio quadro de pulsos. Em correspondência à freqüência da amostragem e às 8000
amostras por sinal telefônico dai' resultantes, um quadro de pulsos tem a duração de
125 MS.
Sínal de alinhamento do quadro (yoja também as tabelas 3 e 4)
O primeiro bit de cada segundo quadro de pulsos (todos os quadros corn número ímpar)
pertence ao sinal de alinhamento do quadro, nos dois sentidos de transmissão. O equipa-
mento de sincronisrno ria recepção avalia os sinais de alinhamento de quadro e supervisio-
na assim o sincronismo de frtqüência da transmissão entre a unidade de emissão e a unida-
de de recepção. O sinal de alinhamento de quadro lem o formato 101010...
Sinalização
No sistema de transmissão PCM24 há, igualmente, dois processos de sinalização:
sinflütacriQ associada ao canal para 24 circuitos telefônicos e
sinalização por canal comum com 4 Kbií5/5.
Pão a sinahzaçao associada ao canal do sistema PCM24, os 12 quadros de pulsos sucessi
vos são reunidos em um multiquadro (veja a tabela 3). Estes multiquadros são sincroni-
zados atiavés do sinal de alinhamento do multiquadro, contido no primeiro bit dos qua-
dros de pulsos de número par. O bit 8, o bit menos significante (= ieast-significant bit),
do 6? e 12? qusdro de cada multiquadro é usado para a sinalização. A redução na qualida-
de da transmissão daí decorrente é imperceptível pelo ouvido humano. Estes bits menos
significantes são usados para transmissão "in-slot" da Sinalização de comutação. O CCITT
denominou estes dois canais de sinalização independentes por canal telefônico de canal A
e B (veja a tabela 3). A taxa total de bits para a sinalização associada ao canal é de
1333 bits/s por canal telefônico. Com esse processo de sinalização não pode ser mantida a
exigência de integridade de bits na transmissão de dados de 64 kbits/s.
Na sinalização através de um canal comum com 4 kbits/s, os quadros de pulsos não são
reunidos em multiquadros. O primeiro bit de cada quadro de pulsos de número par não
é usado para o sinal de alinhamento de multiquadro, mas para a sinalização (bits S, veja a
tabela 4). Os bits S formam o canal de sinalização comum, usado para a sinalização entre
duas centrais telefônicas.
Sinalização de alarme
Dependendo do processo de sinalização usado, um sistema de transmissão PCM24 pode
transmitir sinalizações de alarmes como segue:
O segundo bit de cada sinal telefônico pode ser emitido como bit "O". '
Na sinalização associada ao canal, contado, este "O" do sinal de alinhamento de mul-
tiquadro do quadro de pulsos 12 pode ser convertido em "1".
Desta forma pode-se transmitir os seguintes alarmes:
falha da alimentação
falha do Codec
perda do alinhamento do quadro de pulsos.
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