Apostila TDM

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Padrões de canalização em sistemas de transmissão digitais (TDM)
 
Este tutorial apresenta os principais padrões de canalização utilizados em Sistemas de Transmissão digitais
multiplexados no tempo (TDM - Time Division Multiplex) tais como PDH, SDH e SONET.
 
 
Huber Bernal Filho
 
Engenheiro de Teleco (MAUÁ 79), tendo atuado nas áreas de Redes de Dados e Multisserviços, Sistemas
Celulares e Sistemas de Supervisão e Controle.
 
Ocupou posições de liderança na Pegasus Telecom (Gerente - Planejamento de Redes), na Compaq
(Consultor - Sistemas Antifraude) e na Atech (Coordenador - Projeto Sivam). Atuou também na área de
Sistemas de Supervisão e Controle como coordenador de projetos em empresas líderes desse mercado.
 
Tem vasta experiência internacional, tendo trabalhado em projetos de Teleco nos EUA e de Sistemas de
Supervisão e Controle na Suécia.
 
Atualmente dedica-se à Teleco e à prestação de serviços de consultoria em telecomunicações.
 
Email: hbernal@teleco.com.br
 
Categoria: Sistemas de Transmissão
Nível: Introdutório Enfoque: Técnico
Duração: 20 minutos Publicado em: 04/11/2002
 
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TDM: Multiplexação por divisão no tempo
 
Multiplexação é uma técnica empregada para permitir que várias fontes de informação compartilhem um
mesmo sistema de transmissão.
 
Na multiplexação por divisão no tempo estas fontes de informação compartilham um trem de bits ocupando
slots de tempo diferentes.
 
1 2 3 ... n
 
 
Quadro
 
Os slots a serem ocupados pelas várias fontes de informação são organizados em quadros (frames) que
contém um ciclo de alocação de slots de tempo. Este ciclo é repetido indefinidamente durante a transmissão.
 
 
Frame 1(slot 1 a n) Frame 2(slot 1 a n) ... Frame N (slot 1 a n)
 
 
Canalização
 
O conjunto de slots dedicados a uma fonte, de um frame para o outro, é chamado de canal ou tributário.
 
Este tutorial apresenta os principais padrões de canalização definidos pela UIT: PDH, SDH e SONET.
 
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TDM: PDH
 
O padrão PDH de transmissão de sinais foi concebido para uma arquitetura de multiplexação assíncrona.
Cada canal multiplexado opera de forma plesiócrona, ou seja, com um relógio que não é sincronizado com
os relógios dos outros canais apesar de ser nominalmente idêntico, dentro de limites estabelecido por
normas.
 
O canal PDH de menor hierarquia é composto por um conjunto de canais multiplexados de 64 kbit/s.
Entretanto, o número de canais desse conjunto não é padronizado.
 
A tabela a seguir mostra a hierarquia PDH utilizada na América do Norte e Europa. O padrão PDH Europeu,
recomendado pelo UIT (G.702), é o adotado na maior parte do mundo, inclusive no Brasil.
 
 
Hierarquia Digital
América do Norte Europa
-
Taxa de Bits
(Kbit/s)
- Taxa de Bits (Kbit/s)
0 DS0 64 E0 64
1 DS1 ou T1 1 544 E1 2 048
2 DS2 ou T2 6 132 E2 8 448
3 DS3 ou T3 32 064 E3 34 368
4 DS4 97 728 E4 139 264
 
 
Cada canal é sincronizado pelo equipamento multiplex através de justificação positiva (inserção de bits).
Após a sincronização os canais são multiplexados por intercalamento bit a bit, para compor o quadro (frame)
da hierarquia PDH.
 
Cada passo da multiplexação utiliza um equipamento multiplex específico, com posições rígidas para cada
tributário (canal). Para extrair tributários de menor hierarquia torna-se necessário demultiplexar os canais de
hierarquia até essa hierarquia. A figura a seguir ilustra esse processo, usando como exemplo o padrão PDH
adotado no Brasil.
 
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TDM: SDH
 
O padrão SDH de transmissão de sinais foi concebido para uma arquitetura de multiplexação síncrona. Cada
canal opera com um relógio sincronizado com os relógios dos outros canais.
 
O sinal SDH transporta também os diferentes tipos de sinais PDH, através do quadro (frame) padronizado
denominado STM-N (Syncronous Transport Module), utilizado tanto para sinais elétricos como para sinais
ópticos.
 
Cada quadro (frame) SDH contém um cabeçalho (overhead) com informações de controle e gerenciamento
do quadro e de seus tributários, e a carga útil (payload) com os tributários propriamente ditos.
 
O quadro (frame) SDH tem tamanho padrão para cada hierarquia.
 
A figura a seguir apresenta a estrutura de multiplexação do quadro SDH.
 
 
Para compor um quadro (frame) são necessários os seguintes passos:
Mapeamento, onde os tributários são sincronizados com o equipamento multiplex (justificação de bit)
e encapsulados em VC’s (Virtual Container)
Alinhamento, onde aos tributários recebem ponteiros no seu cabeçalho (overhead) para serem
localizados no quadro
Multiplexação byte a byte, onde os tributários são agrupados para compor o quadro final
Preenchimento, onde, na falta de tributários configurados ou para completar o espaço restante de
tributários de menor porte, são adicionados bits sem informação para completar o quadro.
Como se pode observar é possível acomodar em um conteiner virtual canais PDH dos dois padrões (Europeu
e Americano).
 
A tabela a seguir mostra a capacidade de transporte para cada uma das hierarquias do padrão SDH
recomendado pelo UIT (G.707).
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Hierarquia
Digital
Síncrona
Taxa
(bits/s)
Capacidade de Transporte
DS1 DS2 DS3 E1 E3 E4 STM1 STM4 STM16 STM64
STM0 52 M 28 7 1 21 1 - - - - -
STM1 155 M 84 21 3 63 3 1 1 - - -
STM4 622 M 336 84 12 252 12 4 4 1 - -
STM16 2,5 G 1344 336 48 1008 48 16 16 4 1 -
STM64 10 G 5376 1344 192 4032 192 64 64 16 4 1
 
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TDM: SONET
 
Um grande esforço de padronização fez com que os padrões SONET (Americano) e SDH (Europeu) se
tornassem muito próximos.
 
O padrão SONET é também uma arquitetura de multiplexação síncrona. Cada canal opera com um relógio
sincronizado com os relógios dos outros canais.
 
O sinal SONET transporta diferentes tipos de sinais PDH, através do quadro (frame) padronizado para sinais
elétricos denominado STS-N (Syncronous Transport Signal). Esse sinal, ao ser convertido para óptico é
denominado OC-N (Optical Carrier).
 
A figura a seguir apresenta a estrutura de multiplexação do quadro SONET.
 
 
Como se pode observar é possível acomodar em um tributário virtual canais PDH dos dois padrões (Europeu
e Americano).
 
A tabela a seguir mostra a capacidade de transporte para cada uma das hierarquias do padrão SONET
recomendado pelo ANSI.
 
 
Hierarquia Digital
Síncrona
Taxa
(bits/s)
Capacidade de Transporte
DS1 E1 DS2 DS3 STS3 STS12 STS48 STS192
STS1, OC1 52 M 28 21 7 1 - - - -
STS3, OC3 155 M 84 63 21 3 1 - - -
STS12, OC12 622 M 336 252 84 12 4 1 - -
STS48, OC48 2,5 G 1344 1008 336 48 16 4 1 -
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Hierarquia Digital
Síncrona
Taxa
(bits/s)
Capacidade de Transporte
DS1 E1 DS2 DS3 STS3 STS12 STS48 STS192
STS192, OC192 10 G 5376 4032 1344 192 64 16 4 1
 
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TDM: Considerações Finais
 
O padrão PDH apresenta as seguintes desvantagens:
Possui cabeçalho simplificado, limitando o gerenciamento e manutenção de rede
Arquitetura de multiplexação assíncrona e sem padronização mundial, dificultando a
interoperabilidade de redes
Possui formatos de quadros diferentes para cada hierarquia e estrutura de multiplexação rígida, não
permitindo identificar claramente os tributários no sinal multiplexado
Utiliza a multiplexação por intercalamento bit a bit.
 
A evolução dos padrões para sistemas de transmissão levou ao desenvolvimento dos padrões SONET (ANSI)
e SDH (UIT). Esse padrões apresentam as seguintes vantagens:
Possuem cabeçalhos complexos, permitindo gerenciamento e administração centralizados da rede
Arquitetura de multiplexação síncrona e padronização tanto ao nível de equipamentos como de
interfaces, permitindo o crescimento para níveis mais altos de multiplexação e taxas de bits
Estrutura de multiplexação flexível,permitindo o transporte de sinais PDH e o acesso aos tributários
de qualquer hierarquia no mesmo equipamento
Utilizam a multiplexação por intercalamento byte a byte.
Embora os formatos de quadros sejam diferentes e as hierarquias tenham taxas de bits diversas, os padrões
SONET e SDH convergiram para taxas de bits comuns e quadros com os mesmos tamanhos, de forma a
permitir a interoperabilidade das redes.
 
A tabela a seguir mostra a relação entre os sinais SONET e SDH.
 
SONET
Taxa de Bits
(kbit/s)
SDH
STS1, OC1 51 840 STM0
STS3, OC3 155 520 STM1
STS12, OC12 622 080 STM4
STS48, OC48 2 488 320 STM16
STS192, OC192 9 953 280 STM64
 
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TDM: Teste seus conhecimentos
 
1. Quais das afirmações abaixos representam características do padrão PDH?
Arquitetura assíncrona, taxas de bits não padronizadas e posições rígidas de tributários
Cabeçalho complexo, taxas de bits padronizadas e altas taxas de transmissão
Arquitetura assíncrona, taxas de bits não padronizadas e posições flexíveis de tributários
Nenhuma das anteriores
 
2. Quais das afirmações abaixos representam características do padrão SDH?
Arquitetura assíncrona, taxas de bits não padronizadas e posições rígidas de tributários
Cabeçalho complexo, taxas de bits não padronizadas e altas taxas de transmissão
Arquitetura síncrona, taxas de bits padronizadas e posições flexíveis de tributários
Nenhuma das anteriores
 
3. Quais das afirmações abaixos representam características convergentes dos padrões SDH e
SONET?
Formatos de quadros idênticos e mesmas taxas de bits de tributários
Tamanhos de quadros idênticos e hierarquias com mesmas taxas de bits
Formatos de tributários idênticos e cabeçalhos com o mesmo formato
Nenhuma das anteriores
 
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