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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 Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24 Slide 25 Slide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Slide 30
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