Resumo P1 telefonia

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RESUMO DE "TELEFONIA E COMUTAÇÃO"
Feito por Pedro Pozelli
1. Revisão
1.1 - Decibel: Indica ganhos de potência ou tensão relativos a uma referência
escolhida.
• dBm: indica que o valor em dB tem como referência o valor de 1mW.
• dBW: indica que a referência é 1W.
• Equações:
PdB = 10.log(P1 / P2) = 20.log(V1 / V2)
PdBm = 10.log(P1 / 1mW)
PdBW = 10.log(P1 / 1W)
PdBm = PdBW + 30
1.2 - Nível de pressão sonora
• Equação: β = 10.log(I / I0), com I0 = 10-12 W/m²
0dB: limiar da audição
60dB: conversão normal (1m de distância)
100dB: grito (1,5m de distância)
1.3 – Redes
• Rede de telefonia fixa
• Rede de telefonia celular: A rede de telefonia celular é composta por células; em
cada célula há uma antena.
• Rede de computadores: Composta por redeis locais (LAN), redes
metropolitanas (MAN) e redes de longa distância (WAN).
2 – Telefonia e comutação: Conceitos gerais
2.1 - Canal de voz
• Largura de banda: a transmissão do sinal analógico de voz vai de 20Hz a 4kHz.
• Banda de guarda: É inserida para reduzir efeitos de interferência entre diferentes
sinais de voz.
2.2 – Comutação
• Redes sem comutação: Redes em malha (sem comutação): cada ponto precisa
ser conectado a todos os outros pontos; o número de conexões necessárias é
bem alto.
• Redes com comutação: utiliza de centrais de comutação, diminuindo o número
de conexões necessárias.
• Comutação por circuitos
- A qualidade de serviço (QoS) depende da probabilidade de bloqueio de
chamadas (linhas ocupadas).
- Canal de comunicação fica disponível enquanto durar o processo de
comunicação entre dois terminais.
- Alta demanda de utilização do canal de comunicação.
- Melhor qualidade e confiabilidade na transmissão.
• Comutação por pacotes:
- A QoS é mais complexa de determinar; depende da probabilidade de perda de
pacotes, do erro de transmissão de pacotes, da latência e outros.
- Todos os assinantes enviam porções da informação ao canal.
- Maior taxa de erro, perda de pacotes.
- Redes de computadores e redes 4G de telefonia móvel.
2.3 - Distorções no sistema telefônico
• Limitação de pico do sinal
• Deslocamento de frequência
• Atraso
• Eco
- Ocorre devido ao efeito de reflexão; este geralmente resulta de um descasamento de
impedância na conexão híbrida.
- Eco do locutor: É a primeira reflexão.
- Eco do ouvinte: É a segunda reflexão.
- Cancelamento adaptativo: É feito pela geração de um sinal que cancela o eco.
• Ruído/interferência
- Afeta a qualidade da voz.
- Silêncio absoluto: Ausência de sinal sonoro. Pode ser causado pela VAD que não
tenha ruído de conforto.
- Clique: É um som semelhante a um clique que é inserido normalmente em intervalos.
- Estalido: É uma forma leve de estática e geralmente causada por problemas na parte
elétrica.
- Conversa cruzada: Quando uma segunda conversa aparece na conversa principal.
Geralmente causada por fios e cabos muito próximos induzindo o sinal deles um no
outro.
- Zumbido: Causado por interferências provenientes de linhas de energia ou outras
fontes de eletromagnetismo.
3 - Rede de telefonia fixa
3.1 - Central de comutação
• A telefonia fixa usa comutação por circuito.
• Funções de uma central de comutação:
- Receber do assinante o destino desejado.
- Compartilhar informações com outras centrais.
- Decidir qual é a saída a ser acessada.
- Enviar certos sinais ao chamador e ao chamado (campainha).
- Alimentar os telefones dos assinantes.
- Gerenciar informações de tarifação.
• Classificação
- Tipos de comutação
1. Central manual: operadores ligam as linhas manualmente.
2. Central eletromecânica: faz a comutação por meio de um sistema
eletromecânico.
- Hierarquia
1. Central de comutação local: conecta assinantes numa região (rede local).
2 - Central de comutação de trânsito: faz a intermediação entre as centrais
de comutação locais, e também é conectada a outras centrais de comutação
de trânsito.
3 - Central mista: É um misto das duas anteriores.
3.2 - Aparelho telefônico
• Funções:
1 - Solicitar uso do sistema telefônico.
2 - Indicar que o sistema está pronto para uso.
3 - Enviar o número do telefone chamado.
4 - Sinalizar o estado da ligação e seu término.
5 - Converter a voz em sinais elétricos.
6 - Ajustar automaticamente a mudança de potência.
• Estrutura
a. Microfone
1. Microfone a carvão: A voz do usuário varia a pressão no ar, o que
comprime grãos de carvão modificando a resistência ôhmica entre os
pontos de contato.
2. Microfone eletromagnético: Utiliza uma bobina que se move com a
pressão acústica e gera uma corrente fraca proporcional ao movimento.
3. Microfone de eletreto: Um isolante é usado para formar um capacitor
cuja capacitância (e tensão) varia com o sinal sonoro devido aos
pequenos movimentos que este provoca num diafragma de metal.
b. Campainha
c. Alimentação: É feita por meio de uma corrente alternada fornecida pela 
central de comutação.
d. Discagem
1. Discagem decádica: Permitiu a automação de centrais.
2. Teclado: Uma combinação de dois tons (DTMF) é usada para a
discagem. É enviada à central a soma de duas senóides de frequências
diferentes (uma alta e uma baixa). Na central o sinal elétrico é
constantemente analisado para detectar a presença simultânea de uma
das frequências baixas e uma das frequências altas, quando então a
tecla do cruzamento destas duas frequências é identificada pela central.
• Telefone digital: É composto por microprocessador, EPROM, RAM, viva-voz,
display, teclado, codificadores e decodificadores, filtros, sistema de sinalização e
sincronização, embaralhadores e desembaralhadores, chave, controlador de
volume etc.
3.3 - Sinalização na rede telefônica
• Discagem
• Sinalização acústica: Tom de controle de chamada (chamador) e corrente de
toque (chamado)
• Sinal de linha de atendimento para o chamador
• Sinal de linha de desligamento para frente ou para trás (chamador ou chamado
desligou)
* Sinal de linha de desconexão (para o chamador)
3.4 - Conexão híbrida: Partes do sistema telefônico usam dois fios e outras partes
usam quatro fios, havendo então a necessidade de fazer a interconexão dessas.
4 - Telefonia digital
4.1 - Vantagens
• Vantagens para as operadoras:
1. Menor espaço para acomodar equipamentos
2. Instalação mais rápida
3. Ativação de novos serviços
4. Controle por software
5. Operação e manutenção mais baratas e fáceis
6. Gerência remota e centralizada
7. Economia de energia elétrica
• Vantagens para os usuários:
8. Maior qualidade das ligações
9. Chamada completada mais rapidamente
10. Facilidades: siga-me, chamada em espera, conferência etc.
4.2 - Digitalização de sinais
• Um sinal analógico (valores reais na amplitude) é discretizado na amplitude e no
tempo.
• Vantagens:
11. Menor sensibilidade a ruídos, interferências, variações de temperatura,
vibrações.
12. Voz e imagem processados dentro do mesmo esquema de transmissão
4.3 - PCM
• Pode ser visto como PAM quantizada.
• Esquema:
Fonte de sinal de mensagem -> Filtro passa baixas -> Amostrador ->
Quantizador -> Codificador -> Sinal PCM -> Canal
• Amostrador: Toma amostras (idealmente de duração infinitesimal) de um sinal
contínuo no tempo em instantes discretos.
• Quantizador: O sinal contínuo em amplitude tem sua amplitude discretizada.
• Codificador: Codifica cada valor de amplitude discreta em um código (sequência
de bits).
• Amostragem: Utilizam-se pulsos retangulares de duração bem pequena.
- Teorema da amostragem: Se um sinal limitado em banda, com energia finita e
máxima frequência W, pode ser unicamente determinado poramostras tomadas
em intervalos uniformes de 1/(2W) segundos.
- Taxa de Nyquist: 2W [Hertz]
- Taxa de amostragem: Quanto maior, mais são as amostras, maior é a
necessidade de memória. Taxa de amostragem do telefone: 8 kHz
- Aliasing: Sinais reais não são limitados em banda, havendo então um 
subamostramento.
- Amostragem de topo plano (sample-and-hold): Usa pulsos retangulares e é
uma das mais simples.
• Quantização: Ao sair do amostrador, o sinal é analógico na amplitude e discreto
no tempo. O quantizador discretiza sua amplitude, tornando possível seu
processamento digital.
- O quantizador pode ser de "meio piso" ou de "meio degrau" (em que 
não há saída zero).
- Quantização não uniforme: Usa degrau variável, sendo este menor para
sinais com grandes variações de amplitude e pequeno para sinais com
pequenas variações de amplitude.
- Ruído de quantização: É menor quanto maior for o número de níveis de 
representação.
- Compressor e expansor: Usam lei (Japão e EUA) ou lei A (Europa e �
Brasil), que possuem desempenho (baseado na SNR) similar.
- DPCM: Maior eficiência espectral. Utiliza aproximação em escada. Se o
sinal está crescendo, transmite-se um bit 1; se está decrescendo, 
transmite-se um bit 0. Pode apresentar distorção por sobrecarga de 
inclinação, o que é melhorado com ADPCM (degrau variável). 
• Canal: Possui repetidores regenerativos para preservar a forma dos pulsos
transmitidos.
- Sistemas multicanal: Cada ligação deve ser feita em um canal.
4.4 - Multiplexação
• Telefonia analógica usa FDM (multiplexação por divisão de frequência), com
modulação AM-SSB.
• Telefonia digital usa TDM (multiplexação por divisão de tempo).
• TDM: Sinais PCM de diferentes assinantes são multiplexados no tempo,
intercalando-se.
• Frame (quadro): conjunto de canais.
• Multiplexador de 30 canais:
- Estrutura
a. HIB converte 2/4 fios
b. LIM: limitador de tensão na entrada do codificador
c. Chaves analógicas: fazem o processo de amostragem e comutação
d. Codificadores e decodificadores por linha
- Características
a. 32 canais ou janelas temporais, com 8 bits cada, resultando em taxa
de bits de 64kbps por canal e de 2,048Mbps ao todo.
b. Sinal de voz amostrado em 8kHz.
c. Duração do quadro= 125μs (a do canal é 32 vezes menor e a do bit 8
vezes menor que a do canal).
- Multiquadro
a. Cada multiquadro possui 16 quadros, cada quadro possui 32 canais,
cada canal possui 8 bits.
b. O canal 0 é usado para alinhamento de quadro.
c. O canal 16 é usado para alinhamento de multiquadro e sinalização.
- Alinhamento de quadro: O conhecimento do início dos quadros serve para a
correta demultiplexação dos canais. Esse alinhamento é prejudicado quando há
altas taxas de erro no meio de propagação. Teste de alinhamento pode ser feito.
- Alinhamento de multiquadro: O canal 16 de cada quadro contém informação
sobre sinalização de dois pares de canais (0 e 16, 1 e 17, ..., 15 e 31), então há
o multiquadro para que todos os 16 pares de canais sejam sinalizados.
• Multiplexador de 24 canais (PCM americano, também chamado T1):
- Lei de compressão �
- Multiquadros possuem 12 ou 4 quadros
- Quadros possuem 24 canais (com 8 bits cada) e 1 bit extra (totalizando 193
bits)
- A sinalização é feita de modo in-band: A cada 6 quadros, o bit menos
significativo de cada canal é utilizado para a sinalização. Desse modo, a cada 12
quadros dois conjuntos de canais de sinalização são formados. (Ver a imagem
abaixo, em que A e B são os bits usados para sinalização, F é o bit para
alinhamento de quadro e M é para o de multiquadro.)
- Bit extra: Sinal de alinhamento de quadro (quadro ímpar) ou multiquadro
(quadro par)
- Taxa de transmissão: 193*8000 = 1,544 kbps
- Taxa de bits de sinalização: 24 bits a cada 6 quadros → média de 4 bits por
quadro, com 8.000 quadros por segundo → 32 kbps. Note que para evitar erros,
em todos os quadros (exceção para os múltiplos de 6) os canais têm seu bit
menos significativo ignorado, então perdem-se 24 bits por quadro, que equivale
a 8.000*24 = 192 Kbps. A taxa de transmissão de dados que seria
8.000*24*8=1,536Mbps passa a ser de 8000*24*7=1,344 Mbps.
- Taxa de bits de alinhamentos de quadro e multiquadro: 1 bit por quadro, com
8.000 quadros por segundo → 8 kbps
4.5 - Codificação de linha
• É um dos tipos mais básicos de codificação.
• Características desejáveis:
13. Facilidade de sincronização
14. BER baixa
15. Densidade espectral de potência adequada
16. Largura de banda mínima
17. Facilidade de detecção de erros.
5 – Sinalização
5.1 - Sinalização do assinante
• Sinalização entre o assinante e a central local.
• Discagem decádica (disco rotativo)
- Trem de pulsos indicavam o dígito discado.
- Sinal digital.
- Ficou obsoleta.
• Dual-Tone Multi-Frequency (DTMF)
- Maior velocidade de transmissão de digitos discados.
- Cada dígito discado produz um sinal de sinalização formado por duas senóides
de diferentes frequências.
- Sinal analógico.
5.2 - Sinalização associada ao canal (CAS)
• É um tipo de sinalização intercentrais, isto é, sinalização entre quaisquer duas
centrais de comutação.
• Telefonia fixa analógica.
• O mesmo meio físico (troncos, linhas) é usado para sinalização e transmissão
de voz.
• Uso ineficiente de recursos: Requer uma sinalização contínua, mesmo sem
novos sinais.
• Limitada: Não pode ser feita durante a fase da chamada em si.
• Nos EUA e Japão usa-se a “sinalização com bit roubado”. Na Europa e no Brasil
é usada a sinalização R2 digital.
• R2 digital
- O canal 16 de cada quadro é usado para sinalização de linha e sinalização de
registro.
- O canal 16 contém dois pares com quatro flags cada: af (enlace livre na
entrada), bf (falha no comutador na saída), ab (enlace livre na saída), bb
(ocupação no comutador de entrada). Nas flags, f indica “para frente” e b indica
“para trás”.
5.2.1 – Sinalização de linha
• Sinalização intercentral indicando o estado da ligação entre duas centrais.
• Exemplos:
- Assinante chamado ocupado
- Linha livre para chamada.
5.2.2 – Sinalização de registradores
• Sinalização intercentral que troca informações de roteamento, como número e
categoria do assinante.
• Inicia-se após a verificação pelas centrais de comutação que o tronco entre elas
está livre.
• Sinalização multifrequência compelida (MFC)
- É um costume usá-la em telefonia analógica.
- Cada sinal é representado por um sinal de dois tons combinados: 2 tons de
maior frequência (sinais para frente) e 2 tons de menor frequência (sinais para
trás). Um sinal para frente deve ser sempre seguido de um sinal para trás.
- Para cada um dos sinais, existe um significado principal e um secundário. As
centrais interpretam se os sinais recebidos por cada uma delas transmite o
significado principal ou o secundário.
- Significado principal para frente: dígitos, fim de número etc.
- Significado principal para trás: enviar algarismo, congestionamento, enviar
categoria do assinante chamador.
5.3 - Sinalização por canal comum
• É um tipo de sinalização intercentrais, isto é, sinalização entre quaisquer duas
centrais de comutação.
• Redes digitais de telefonia.
• Canal de voz separado do canal de sinalização.
• As trocas de mensagens de sinalização por canal comum (CCS) são pacotes de
dados de comprimento variável.
• A velocidade de transmissão para a mensagem de sinalização é de 64 kbps
(como os sinais de voz).
• O rótulo (label) identifica a associação de um pacote de dados a um canal de
voz específico.
• Vantagens sobre o CAS:
- A capacidade de sinalização é significativamente maior.
- Estão disponíveis canais devoz adicionais.
- A sinalização entre centrais pode ser feita mesmo quando não há uma ligação
sendo realizada, ou mesmo durante o período de conversação. Permite NFAS.
• Desvantagens em relação ao CAS:
- Um único link pode controlar milhares de circuitos de voz; portanto, se um link
falhar e nenhuma rota alternativa for encontrada, milhares de chamadas podem
ser perdidas.
- Não há um teste inerente para verificar o estado do canal de voz, por isso são
necessários procedimentos mais elaborados.
5.3.1 - CCS7:
• Um conjunto de protocolos que são usados para configurar e monitorar
chamadas telefônicas muito rapidamente.
• Telefonia fixa e móvel (2G).
• As novas instalações telefônicas quase sempre utilizam o SS7 como protocolo
de sinalização. Algumas antigas não foram reestruturadas por isso nem sempre
ser rentável.
• Uma chamada pode fazer muitos saltos através da rede telefônica.
• Cada comutador (switch) deve saber de onde a chamada está vindo e para onde
ela vai. Requer então um sistema coordenado.
5.4 – Rede de sinalização
• A sinalização de assinantes (entre terminais telefônicos e as centrais) continua a
ser feita como antes.
• Signaling Point (SP ou SSP): Ponto de sinalização. Comutadores telefônicos
com capacidade para sinalização SS7. Eles originam, encerram ou alternam
chamadas.
• Signaling Transfer Point (STP): Ponto de transferência de sinal. Comutadores de
pacotes de dados do tipo SS7. Eles recebem e encaminham as mensagens de
sinalização recebidas para o local apropriado.
• Signaling Control Point (SCP). Ponto de controle de sinal. Bancos de dados
distribuídos ao longo da rede. Eles permitem avançadas capacidades de
processamento de chamadas.
• Os STPs e SCPs sempre vêm em pares para prover redundância. São cópias
exatas um do outro. Aumentam assim a QoS.
• Não há necessariamente conexões para um SCP em cada comutador.
5.4.1 - Enlaces de sinalização SS7
• Tipos de associação
- Enlace do tipo associado: Para cada entroncamento de voz entre duas
centrais, há um enlace de sinalização economicamente não muito vantajoso,
exceto para pequenas redes.
- Enlace do tipo não-associado: O caminho de voz é completamente separado
do caminho de sinalização. Muitos nós (STPs) devem ser passados antes que o
sinal de roteamento de chamada seja passado para o local correto.
- Enlace do tipo quase associado: Forma preferida de SS7. Menos saltos para
transmissão da sinalização. Mais enlaces que na rede não-associada, porém é
mais rápido.
• Cada tipo de link recebe um nome diferente na arquitetura, dependendo da sua
função.
• Os nomes são rotulados de A a F. Essas designações ajudam a gerenciar e
identificar o tipo de enlace na rede.
- A (access): Link entre dois pontos finais. O objetivo é fornecer mensagens de
sinalização. Conecta um SSP a um STP. Conecta um SCP a um STP.
- B (bridge ou ponte): Conecta 2 STPs não-casados.
- C (cross ou cruzado): Link entre dois STPs.
- D (diagonal): Conecta 2 STPs de hierarquias diferentes (redes de regiões
diferentes).
- E (extendido): Conecta um SSP a um STP secundário.
- F (fully associated ou completamente associado): Conecta 2 SSPs.
5.4.2 – Estrutura em camadas do CCS7 (SS7)
• Parecido com o Modelo OSI.
• Níveis:
- Físico: especifica o canal físico.
- Enlace: controle de erro, estabelecimento de enlaces, monitoração da taxa de
erro.
- Rede: encaminhamento/endereçamento da chamada.
- Parte do usuário: parte do usuário telefônico (TUP) e parte do usuário de redes
RDSI (ISDN).
• Os três primeiros níveis compõem a MTP (Parte de Transferência de
Mensagens). MTP1, MTP2, MTP3.
5.5 - Sinalização acústica
• Um sinal de áudio é enviado a um assinante indicando o estado da ligação.
• Corrente de toque (CT): Sinal enviado ao aparelho chamado indicando que há
uma ligação dirigida a ele.
• Tom de discar: Sinal enviado ao terminal chamador para que se inicie a
discagem.
• Tom de controle de chamada (TCC): Sinal enviado pela central de destino ao
terminal chamador indicando que o usuário destino está sendo chamado.
• Tom de ocupado (TO): Sinal enviado ao terminal chamador indicando que o
terminal chamado está ocupado.
• Tom de número inacessível (TNI): Sinal enviado quando o número chamado for
inexistente. Para centrais analógicas pode-se enviar o TO em vez do TNI.
Atualmente utiliza-se mensagens de voz pré-gravadas
5.6 – Sentido de sinalização
• Sinal para frente
- Do assinante chamador ao assinante chamado.
- Exemplos: Ocupação; desligar para frente; rechamada.
• Sinal para trás:
- Do assinante chamado ao assinante chamador.
- Exemplos: Atendimento; confirmação de desconexão; desconexão forçada;
bloqueio; tarifação.
5.7 – Codificação
• Pode ser unipolar ou polar, com retorno a zero (RZ) ou não retorno a zero
(NRZ).
• Vantagens e desvantagens de cada tipo: A unipolar NRZ (amplitude 0 ou A) tem
maior gasto energético por conter nível CC diferente de zero. A polar NRZ tem
componente CC reduzida. A unipolar RZ é mais adequada que a NRZ para
problema de sincronia. A polar RZ é mais vantajosa do ponto de vista energético
por não ter componente CC.
• AMI: É uma forma de codificação polar RZ, em que o bit 0 indica que não há
amplitude e o bit 1 indica uma amplitude, que se alterna entre positiva e negativa
a cada bit 1.
• HDB-3
- É um tipo de AMI melhorada, permitindo no máximo três zeros consecutivos. A
principal vantagem é a simplicidade de detecção de erro.
- Quando há 4 zeros consecutivos, essa sequência de zeros é substituída por
uma das variações a seguir:
000V: Em que V tem a mesma polaridade do último pulso diferente de 
zero. É usado quando o número de pulsos não-nulos anteriores é ímpar.
B00V: Em que V tem a mesma polaridade de B, e B é diferente de zero
mas não viola o AMI. É usado quando o número de pulsos não-nulos
anteriores é par.
• B6ZS: Seis zeros consecutivos são substituídos pela sequência 0VB0VB. Nela,
V e B são ambos não-nulos e escolhidos de forma a violar a regra de inversão
(V) ou não violá-la (B).
• Manchester: Basta seguir a tabela abaixo:
• Coded Mark Inversion (CMI)
- É uma variação da AMI, em que o 0 é representado com tensão negativa em
metade do clock e tensão positiva na outra metade e o 1 é representado como
na AMI, sendo invertido a cada vez (em relação ao 1 anterior).
- Vantagens: bom sincronismo, ausência de nível CC e simplicidade 
(comparada com o HDB-3).
- Desvantagem: grande largura de banda.
• 2B1Q
- É usado principalmente em redes ISDN.
- Emprega código de Gray.
- Os pares de bits {00, 01, 11, 10} representam quatro níveis de tensão
diferentes, sendo estes representados, na mesma ordem, pelos símbolos
quaternários: {-3, -1, +1, +3}.
- Uma vantagem é a menor largura de banda necessária, porém é mais
suscetível a ruído.
6 – Redes de transporte
• Atualmente, o cenário das redes de transmissão é constituído de redes PDH e
de redes SDH interconectadas, além dos sistemas ópticos que utilizam a técnica
de Multiplexação de comprimento de onda (WDM).
6.1 - PCM30 (com 2Mbps)
• O PCM-24 (ou T1-carrier) e o PCM-30 (ou E1-carrier) são conhecidos como
sistemas primários, e formam a base para a Hierarquia Digital Plesiócrona
(PDH).
6.2 – PDH
• Transportar grande quantidade de dados através de equipamentos de transporte
digital, tais como sistemas de fibra óptica e de enlace de micro-ondas.
• As diferentes partes da rede são quase, mas não perfeitamente sincronizadas.
• O sistema PDH americano tem 24 canais de voz e o europeu (adotado pelo
Brasil) tem 30 canais de voz.
• No sistema americano de hierarquia superior, a primeira hierarquia (DS-1)
corresponde aum enlace de 1,544 Mbps que multiplexa 24 canais de voz.
• A taxa de transmissão de um feixe é ligeiramente superior a 4 vezes a taxa do
feixe de hierarquia inferior. Isto acontece por causa da adição de bits para
compensar o desvio de sincronismo dos diferentes sinais/feixes.
• Justificação (bit stuffing)
- Positiva: Há inserção de bits (bit stuffing). Taxa do multiplexador é maior que a
taxa do tributário.
- Negativa: Taxa do multiplexador é menor que a taxa do tributário.
• O sinal ou feixe agregado de cada ordem é formado pela união de quatro feixes
tributários da ordem imediatamente inferior, mediante o entrelaçamento de bits,
ou seja, um bit do tributário 1 é seguido por um bit do tributário 2 e assim por
diante.
• Desvantagens:
- Pobre em cabeçalhos (overhead), gerando dificuldade em localizar e tratar
canais específicos.
- Dificuldade de um gerenciamento centralizado da rede telefônica.
- Ineficiente em recuperar tributários de ordem inferior devido à demultiplexação
bit a bit.
- Escassez de padronização e existência de diferentes versões de PDH.
- Capacidade de transmissão limitada.
6.3 – SONET/SDH
• Diferentemente do que foi feito no sistema PDH, há bastante compatibilidade
entre o sistema SONET (EUA) e SDH (Europa/Mundo).
• O sistema de transmissão síncrona foi planejado para solucionar as deficiências
do sistema PDH.
• Interconecta diferentes sistemas de transmissão.
• Multiplexa canais digitais de diferentes taxas de transmissão.
• Proporciona suporte para operação, administração e manutenção.
• Vantagens:
- Técnicas de multiplexação e demultiplexação simplificadas.
- Acesso direto a tributários de ordem inferior.
- Acomoda sinais PDH existentes.
- Capaz de transportar sinais de banda larga.
- Cabeçalho (overhead) permite melhor gerenciamento da rede.
- Crescimento do existente para o sistema de ordem superior é simples.
6.3.1 – SONET
• STS-n: Cada quadro possui 9 segmentos (linhas), cada segmento possui 3n
bytes (colunas) de cabeçalho e 87n bytes (colunas) de carga útil.
• Quando n é maior que 1, denomina-se “Hierarquia Superior SONET”. A taxa de
transmissão é n vezes maior que a do STS-1.
• A duração do quadro STS-1 é de 125 µs, o que corresponde a uma taxa de
transmissão de 51,84 Mbps.
6.3.2 – SDH
• O Módulo de Transporte Síncrono (STM) corresponde a uma estrutura básica de
transporte de dados do SDH, constituída de quadros (frames), nos quais os
dados são armazenados.
• Um quadro STM-1 é composto por 2.430 bytes arranjados em uma estrutura de
270 colunas por nove linhas (uma taxa 3 vezes maior que o STS-1 do SONET).
• O quadro STM-1 possui três campos principais:
- Carga Útil (Payload): cada byte (coluna) corresponde a um canal de voz.
- Ponteiro AU (Administrative Unit): indica o início da carga útil dentro do quadro
STM-1.
- SOH (section overhead): composto de MSOH (Multiplex SOH) e RSOH
(Regenerator SOH).
• RSOH (Regenerator Section Overhead), processado em cada equipamento da
rede, contém informações de alinhamento de frame, identificação de frame,
monitoração de erro de regeneração, alarmes físicos externos ao equipamento,
e supervisão de sistema. Contém também um canal de voz, para comunicação
de técnicos entre equipamentos.
• MSOH (Multiplex Section Overhead), processado apenas em equipamentos
onde existe inserção (add) ou retirada (drop) de canais multiplexados, contém
informações de monitoração e indicação de erros de multiplexação, controle de
chaveamento de mecanismos de proteção, monitoração de sincronismo e
gerência de sistema.
• Os sinais PCM são mapeados (inseridos) individualmente em estruturas do tipo
contêineres para serem transportados na rede SDH, onde pode ocorrer o
processo de justificação. A seguir, bytes para supervisão denominados POH
(Path Overhead) são adicionados a eles, formando as estruturas denominadas
contêineres virtuais (Virtual Containers – Vcs).
• Contêiner: consiste em uma estrutura de tamanho apropriado que transportará o
sinal tributário enquanto este permanecer na rede SDH.
• Contêiner virtual: estrutura de informação formada por uma carga útil (payload)
acrescida de um overhead de caminho (POH) que permite a monitoração do
caminho percorrido pelo sinal.
- VC de ordem inferior: Ocorre a inserção posterior de um ponteiro de unidade
tributária (TU). Exemplo: Sinais telefônicos.
- VC de ordem superior: Não ocorre a inserção posterior de um ponteiro de
unidade tributária (TU). Exemplo: Sinais de dados (pacotes).
• Unidade tributária (TU)
- As unidades tributárias (TUs) acrescentam bytes aos VCs de ordem inferior.
Esses bytes são utilizados para fins de gerenciamento de containeres.
- Várias TUs multiplexadas formam um Grupo de Unidade Tributária (TUG).
- Ponteiro de unidade tributária: necessário para indicar o local onde se inicia o
container virtual (VC) dentro da unidade tributária (que não é fixa).
• Unidadade administrativa (AU)
- TUGs são inseridos em contêineres virtuais de ordem superior (VC-3 e VC-4) e
a seguir ponteiros são inseridos novamente, dando origem a uma AU
(Administrative Unit).
- As unidades administrativas (AU) acrescentam bytes de ponteiros aos VCs de
ordem superior, para fins de localização desses containeres no quadro SDH.
• Grupo de unidades administrativas (AUG):
- O grupo de unidade administrativa (AUG) faz a multiplexação, se necessária,
de várias unidades administrativas.
- O AUG é uma estrutura de informação constituída pelo entrelaçamento byte a
byte de três AU-3 ou uma AU-4.
- Os n AUGs podem ser acomodados em STM-n, com a taxa de multiplexação
de n*155,52.
• Multiplexação dos canais tributários:
- Mapeamento, onde os tributários são sincronizados com o equipamento
multiplex (justificação de bit), encapsulados e recebem seus ponteiros (POH)
para formar os VCs.
- Alinhamento ou processamento de ponteiros, onde os VCs recebem novos
ponteiros para formarem as TUs ou AUs para permitir que o primeiro byte do VC
seja localizado.
- Multiplexação byte a byte, onde os VCs de baixa ordem são agrupados para
compor os VCs de alta ordem (TUG) ou os VCs de alta ordem são processados
para formar os AUGs.
• A duração do quadro STM-1 é de 125 µs, o que corresponde a uma taxa de
transmissão de 155,520 Mbps.
• Multiplexadores síncronos
- Multiplexadores terminais: Aceita um número de tributários e multiplexa estes
em um sinal agregado.
- Multiplexador Add/Drop: Permite a retirada e inserção de tributário no sinal
agregado.
7 - Elementos da linha
7.1 – Cabos
a. Largura de banda: Fibra óptica > Cabo coaxial > Par trançado múltiplo > Par
trançado
b. Atenuação: É menor na fibra óptica.
c. Espaçamento entre repetidores: É cerca de 20 vezes maior para fibras 
ópticas.
d. Cabo coaxial: É constituído por um fio de cobre condutor revestido por 
um material isolante e rodeado de uma blindagem. A velocidade máxima 
de transmissão é de 10 Mbps.
7.2 - Repetidores de sinal
• Situados na linha telefônica, regeneram e amplificam o sinal.
• Equalizador
- É um filtro cuja função é otimizar a característica de atenuação/fase x
frequência, mantendo a distorção a mais baixa possível, ao mesmo tempo que
suprime o ruído fora da faixa de utilização. São necessários porque os cabos
(pares trançados) introduzem distorções de fase e de amplitude que causam
interferência intersimbólicas.
- Utiliza-se um filtro transversal que pode ser fixo (quando se conhece o canal)
ou adaptativo (caso contrário).
• Recuperação de relógio: Estabelece um sinal de temporização para amostrar os
pulsos de entrada. Transmite pulsos de saída para a linha, na mesma taxa que
os pulsos entrada.
• Regeneradores
- Phase-Locked Loop (PLL): É um sistema de realimentaçãoem que o sinal de
realimentação é usado para sincronizar a frequência instantânea do sinal de
saída com a frequência instantânea do sinal de entrada.
- Jitter: Resulta da imprecisão em determinar a frequência e a fase do relógio.
Limita o aumento de repetidores na rede, por ser maior quanto maior for o
número destes.
• Detector de limiar
- Reformata os pulsos.
- Comparador de sinais: determina a existência de sinais e se o pulso
transmitido correspondia a um binário 1 ou binário 0.
- Comparador com histerese (disparador Schmitt): Tem realimentação positiva.
Quando o nível de tensão de entrada é maior que um limiar escolhido, a saída
está em nível alto; quando a entrada está abaixo de outro limiar, a saída está em
nível baixo; quando a entrada se encontra entre os dois limiares , a saída retem
o valor anterior até a entrada se alterar suficientemente para mudar o estado do
disparador. Aumenta assim a imunidade ao ruído.
• Amplificador de saída
- Repetidores são espaçados normalmente de 1 a 8 km. O número de
repetidores é limitado pela presença de jitter cumulativo e determinado pela
necessidade de se combater efeito de perda de potência do sinal.
8 - Sistemas de comunicações ópticas
• Altas taxas de transmissão: Quando se requerem altas taxas de transmissão,
são usadas fibras ópticas no lugar de cabos coaxiais em sistemas e troncos de
comunicação.
• Vantagens: Maior largura de banda, imunidade à interferência eletromagnética,
segurança, menor peso e dimensões.
• Aplicações da fibra óptica: Voz, vídeo e dados.
• Composição da fibra óptica: Núcleo, casca, revestimento primário.
• Transmissor óptico: Diodo laser ou LED.
• Receptor óptico: Fotodetector e circuito eletrônico de amplificação de sinal.