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Teleinformática e Redes 1 - Comutação e Multiplexação

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Teleinformática e 
Redes I
Comutação e Multiplexação
Aula 8
 Profa. Priscila Solís Barreto
Redes de Comutação de 
Circuitos
 Circuito fim a fim entre clientes
 Cliente pode ser uma pessoa ou equipamento (roteador ou 
comutador)
 O circuito pode ter formas diferentes
 Caminho dedicado para transferência de corrente elétrica
 Time slots dedicados para transferência de amostras de 
voz
 Quadros dedicados para transferência de sinais Nx51.84
 Comprimentos de onda dedicados para transferência de 
sinais ópticos
 Comutação de circuitos precisa :
 Comutação e multiplexação de circuitos
 Controle e sinalização para estabelecimento de circuitos
(a) Um comutador fornece à rede um cluster de usuários
(b) Um multiplexador conecta duas redes de acesso: linhas de 
alta velocidade conectam comutadores
Access 
network
Network
Como crescem as redes
Rede Metropolitana 
vista como uma Rede A 
ou Subrede de acesso
Rede nacional vista como 
uma subrede regional)
A
National & 
International
Network of Regional 
Subnetworks
α
(a)
(b)
A
Network of 
Access 
Subnetworks
dc
ba
A
Metropolitan
1*
a
c
b
d
2
3
4
A rede continua crescendo
Very high-
speed lines
Modulação
Facilitar a transferência de informação sobre 
um meio
É o processo de converter informação para que 
possa ser enviada em um meio
Mudar a banda básica do sinal de um lugar 
para outro no Espectro de Freqüências
535 KHz
1.605 KHz
10 KHz
Áudio: 0-15KHz
Ondas 
Medias
Transdutor
Sinal 
Elétrico Portadora
Banda 
Básica
Banda 
Básica
áudio
Sinal Elétrico
Portadora
~
Sinal modulado
onda portadora
M
o
d
u
l
a
d
o
r
mensagem
transdutor
Radio AMRadio AM
Informação sobreposta 
à Portadora
Informação sobreposta 
à Portadora
Portadora não Modulada
Portadora Modulada
Modulação de Amplitude (AM): Varia a Amplitude da Portadora 
enquanto a freqüência permanece constante
Onda Portadora sem Informação: 
Onda Não Modulada
Onda Portadora com Informação: 
Onda Modulada na Amplitude
Banda 
Passante
Freqüência da Portadora
Informação sobreposta 
à Portadora
Informação sobreposta 
à Portadora
Portadora No Modulada
Portadora Modulada
AA
sinal Elétrico
Portadora
~
sinal modulado
onda portadora
M
o
d
u
l
a
d
o
r
mensagem
transdutor
Sistema DigitalSistema Digital
 Multiplexação significa o compartilhamento do canal de 
transmissão por várias conexões ou fluxos de by informação
 Canal = 1 fio, 1 fibra óptica 1 banda de frequencia
 Economias significativas em escala podem ser alcançadas ao 
combinar vários sinais em um
 Menos fios: fibra substitui milhares de cabos
 Informação implícita ou explicita é necessária de demultiplexar 
os fluxos de informação.
Multiplexação
B B
C C
A A
B
C
A
B
C
A
(a) (b)
MUX MUX
Shared 
Channel
Multiplexar: Compartilhar o Meio com vários Usuários (canais)
(b) Sinais 
combinados 
cabem na 
largura de 
banda do canal
Multiplexação por Divisão de 
Frequencias 
 O canal é dividido em slots de frequencia
 Necessárias 
bandas de 
guarda
 AM / FM radio
 Estações de TV
 Sistemas de 
telefonia 
analógica
 C
f
B
f
 A
f
Wu
Wu
0
0
0 Wu
 A CB
f
W0
(a) Sinais 
individuais 
ocupam Wu Hz
Modulador
cos ω1 t
Modulador
Modulador
F1(ω)
0 ω
cos ω2 t
cos ωn t
0 ω
0 ω
Meio de 
Transmissão
F (ω)
0
ω1 ω2 ωn
Sinal Elétrico
tempo
freqüência
F (ω)
ω1
ω2
F (ω)
ωn
F (ω)
...
F2(ω)
Fn(ω)
Σ
 FDM
2ω
nω
)(2 tf
)(tfn
1ω )(1 tf
)(2 tf
)(tfn
2ω
nω
Demodulador
Demodulador
Demodulador
Transmissor
Receptor
Filtros Passa-faixa
Sinal Elétrico
tempo
F (ω)
0
ω1 ω2 ωn
freqüência
1ω
)(1 tf
F1(ω)
0 ω
0
Fn(ω)
ω
0
F2(ω)
ω
F (ω)
0
ω1
freqüência
F (ω)
0
ω2
freqüência
F (ω)
0
ωn
freqüência
freqüência
F (ω)
0
ω1
0
F (ω)
ωn
0
F (ω)
ω2 freqüência
F1(ω)
0 ω
0
Fn(ω)
ω
0
F2(ω)
ω
Σ
Σ
(a) Cada sinal 
transmite 1 
unidade a cada 
3T segundos
(b) Sinais 
combinados 
transmitem 1 
unidade a cada 
T segundos
Multiplexação por Divisão do 
Tempo
tA1 A2
3T0T 6T
…
tB1 B2
3T0T 6T
…
tC1 C2
3T0T 6T
…
B1 C1 A2 C2B2A1 t
0T 1T 2T 3T 4T 5T 6T
…
 Canal de alta velocidade dividido em slots de tempo
 Enquadramento 
requerido
 Sistemas 
telefonicos 
digitais
 Transmissão 
digital em 
backbones
t
Transmissor Canal Receptor
Canal ocupado o tempo todo
Canal desocupado
t
+
=
MUX
Devo enviar 2 x Banda passante 
amostras por segundo
B = 10 Hz 20 amostras/seg
B = 100 Hz 200 amostras/seg
B = 1 Khz 2000 amostras/seg
B = 4 Khz 8000 amostras/seg
1 segundo
8000 amostras
Tempo entre amostras
1/8000 segundos = 125 µs
125 µs 125 µs
TDM
1 segundo
8000 amostras
125 µs 125µs
Essas amostras não 
são bits Elas tem o valor do sinal no momento da amostragem 
Eu quero representar cada valor da amostra por um 
conjunto único de 0s & 1s
Uma amostra 8 bits 
1 segundo
8000 amostras
125µs 125 µs
1 segundo
8000 amostras x 8 bits = 64 kbps
 Sinal Analógico
Amostrador Codificador
CONVERSÃO ANALÓGICA - DIGITAL
Informação
 Sinal Digital
Tempo
Sistema Portadoras 
 Telefonia digital utiliza TDM.
 Um canal de voz PCM é a unidade básica do TDM
 1 canal = 8 bits/amostra x 8000 amostras/seg. = 64 kbps
 Portadora T-1 carrega Digital Signal 1 (DS-1) que 
combina 24 canais de voz em um stream digital :
Taxa de bits = 8000 quadros/seg. x (1 + 8 x 24) bits/quadro 
 = 1.544 Mbps
2
24
1 1
2
24
24 b1 2 . . .b2322
Frame
24 . .
 .
. .
 .
MUX MUX
Framing bit
Hierarquia Digital Americana
 DS0, 64 Kbps channel
 DS1, 1.544 Mbps channel 
 DS2, 6.312 Mbps channel
 DS3, 44.736 Mbps channel
 DS4, 274.176 Mbps channel
1
24
1
4
1
7
1
6
..
..
.
.
.
.
Mux
Mux
Mux
Mux
DS1 signal, 1.544Mbps
DS2 signal, 6.312Mbps
DS3 signal, 44.736Mpbs
DS4 signal 
274.176Mbps
24 DS0
4 DS1
7 DS2
6 DS3
Hierarquia Digital CCITT
1
30
1
4
1
1
4
..
..
.
.
.
.
Mux
Mux
Mux
Mux
2.048 Mbps
8.448 Mbps
34.368 Mpbs
139.264 Mbps
64 Kbps
 Hierarquia digital CCITT baseada em 30 canais PCM
 E1, 2.048 Mbps channel 
 E2, 8.448 Mbps channel
 E3, 34.368 Mbps channel
 E4, 139.264 Mbps channel
12345 12345
tMUX
Sincronização de Relógio e Bit 
Slips 
 Streams digitais não podem manter sincronização perfeita
 Bit slips podem acontecer nos multiplexadores 
Relógio lento resulta na 
chegada tardia de um bit e bit 
slip
Pulse Stuffing
 Pulse Stuffing: sincronização para evitar perda de dados em 
função dos slips
 Taxa de saída > R1+R2
 i.e. DS2, 6.312Mbps=4x1.544Mbps + 136 Kbps
 Formato de Pulse stuffing
 Quadros masters de tamanho fixo em que cada canal pode ou não 
armazenar um único bit no quadro master
 Especificações redundantes de armazenamento
 Bits de sinalização ou especificação são distribuidos atraves do 
quadro master 
Muxing of equal-rate signals Pulse stuffing
requires perfect synch
Multiplexação por Comprimento 
de Onda
 A fibra óptica carrega vários comprimentos de onda
 Desde poucos (4-8) até vários (64-160) comprimentos de onda por 
fibra 
 Funciona como um prisma combinando cores diferentes em um mesmo raio
 Cadacomprimento de onda carrega um stream de alta velocidade
 Cada comprimento de onda pode carregar diferentes formatos de sinais 
e.g. 1 Gbps, 2.5 Gbps, or 10 Gbps 
λ1
λ2
λm
Optical
MUX
λ1
λ2
λm
Optical
deMUX
λ1 λ2. λm
Optical
fiber
Exemplo: WDM com 16 
comprimentos de onda
1550 nm
1560 nm
1540 nm
30 dB
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	Slide 24
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	Slide 26
	Slide 27
	Slide 28
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