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Enlaces e sistemas multiplex
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Enlaces e sistemas multiplex

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  • 1. Engenharia Eletrônica e de telecomunicações/ Manhã ENLACES E SISTEMAS MULTIPLEX Ciro Marcus Monteiro Campos Edson Rocha Fernando Marques Guilherme Fleury Vitor Belo Horizonte, 05/05/2005
  • 2. 2 SUMARIO1 - INTRODUÇAO ......................................................................................................................... 31.1 – MODOS DE TRANSMISSÃO ................................................................................................. 61.2 - Simplex: ................................................................................................................................... 61.3 - Half-duplex: ............................................................................................................................ 71.4 - Full-duplex: ............................................................................................................................. 72 - TIPOS DE TRANSMISSÃO ..................................................................................................... 82.1 - Transmissão paralela ............................................................................................................... 82.2 - Transmissão serial ................................................................................................................... 93 – RITIMO DE TRANSMISSÃO ............................................................................................... 103.1 -Transmissão assíncrona .......................................................................................................... 103.2 - Transmissão síncrona ............................................................................................................ 114 − MULTIPLEXAÇÃO .............................................................................................................. 134.1 – MULTIPLEXAÇÃO ANALÓGICA ................................................................................... 134.2 − Hierarquia do Multiplex FDM: ............................................................................................ 144.3 - MULTIPLEXACAO DIGITAL ............................................................................................ 154.4 − Hierarquia do Multiplex TDM: ............................................................................................ 16
  • 3. 3 ENLACES E SISTEMAS MULTIPLEX1 - INTRODUÇAO A história das telecomunicações nasce quando o homem sente a necessidadede expressar o seu pensamento a um semelhante, e isto ele faz através da mímica, dapalavra e da grafia. Porém, a distância é um obstáculo para uma perfeita comunicação,principalmente quando se usam os processos naturais. O progresso do mundo tecnológico e a necessidade de comunicarem as grandesdistâncias exigiram do homem uma solução que buscasse resolver os anseios de todosos setores de atividades onde as comunicações se fizessem necessárias. A solução técnica do problema surgiu então com o invento da telegrafia, dacomunicação via rádio e, finalmente, da telefonia. Porém, os crescentes números decircuitos de comunicações urbanos e interurbanos exigiram novas medidas queculminaram com a criação dos sistemas multiplex. A função do multiplex é fazer uma distribuição de canais ao longo de uma faixade freqüências, visando aumentar a eficiência do sistema de transmissão através deseu compartilhamento com vários canais simultaneamente. Uma das tecnologiasusadas em sistemas multiplex é a “Frequency Division Multiplex” – FDM quebasicamente consiste em se tomar diversos canais com a mesma faixa de freqüências,
  • 4. 4efetuar sua translação para posições adjacentes e especificas dos espectros defreqüências, sendo então, agrupadas essas informações e transmitidas seminterferência mútua. O meio de transmissão pode ser: par metálico, cabo coaxial, fibraótica ou microondas. Seja como exemplo, 3 canais de voz de 4khz que desejamosmultiplexar em um meio de transmissão que possui uma faixa de freqüência de 12 khz a24khz.A figura 1 apresenta todo o processo de multiplexacão no lado da transmissão,bem como a demultiplexação no terminal distante. No lado da transmissão, cada canalmodula uma portadora, obtendo-se em cada modulação duas bandas laterais com aportadora suprimida. A seguir, os filtros passa faixa selecionam as bandas requeridaspara compor a faixa de freqüências no meio de transmissão (12 khz a 24 khz),agrupando-as lado a lado, e entregando o sinal assim formado para o meio detransmissão. No lado da recepção o processo é o inverso para se reconstruir cadacanal de voz, sendo necessário que as portadoras usadas na demodulação sejamidênticas às utilizadas na modulação. Figura 1
  • 5. 5 Uma outra técnica utilizada nos sistemas multiplex é a Time Division Multiplex –TDM, processo no qual cada estação de transmissão de um mesmo sistema possui umdeterminado tempo para transmitir suas informações e a estação receptora acessar deforma ordenada e sincronizada os dados enviados. Colocar fig 2 de TDM
  • 6. 61.1 – MODOS DE TRANSMISSÃO Em qualquer tipo de comunicação, a transmissão e a recepção poderão ou nãoexistir simultaneamente no tempo, sendo classificadas em SIMPLEX, HALF-DUPLEX eFULL-DUPLEX.1.2 - Simplex: É capaz de transmitir dados em apenas uma direção, porque de um lado háapenas um transmissor e, do outro, apenas um receptor, tal configuração é raramenteutilizada por computadores, pois esta não permite que um receptor do sinal envie umamensagem de reconhecimento ou resposta para o transmissor. Exemplos detransmissão simplex: telemetria ,difusão de rádio e televisão.Figura 3
  • 7. 71.3 - Half-duplex: É capaz de enviar e receber dados em ambas as direções, mas nãosimultaneamente. Exemplo de canal half-duplex pode ser a transmissão de mensagensescritas pelo telex , pois ele pode lidar com o tráfego em ambas as direções, mas nãoao mesmo tempo. Exemplo de canal Half –Duplex: rádios CB e comunicaçõesempresariais.figura 41.4 - Full-duplex: Pode enviar e receber dados em ambas as direções simultaneamente,conceitualmente tal linha é equivalente a duas linhas simplex, uma em cada direção,sem que haja a necessidade de se comutar direções . Exemplo de canal full-duplex:linha telefônica e telefone celular.
  • 8. 8figura 52 - TIPOS DE TRANSMISSÃO A transmissão de dados entre equipamentos pode envolver método paralelo ouserial.2.1 - Transmissão paralela Transferência simultânea de todos os bits que compõe o byte. Esse método detransmissão é utilizado nas ligações internas dos computadores, ligações entrecomputador e periféricos bastante próximos (ex: impressoras). Nos casos detransmissões que envolvem maiores distancias, a transmissão em paralelo mostra-seinadequada em razão da quantidade de suporte de transmissão (fios) que é necessárioser muito caro, como vemos na figura 6.
  • 9. 9figura 62.2 - Transmissão serial Transferência de um bit por vez através de uma única linha de dados, isto é,cada bit de um byte é transmitido em seqüência, um após o outro, conforme a figura.Alem da economia da interconexão, os dados, mesmo transmitidos seqüencialmente,deslocam-se com velocidade muito maior que a leitura e digitação.figura 7
  • 10. 103 – RITIMO DE TRANSMISSÃO3.1 -Transmissão assíncrona Para cada caractere que desejamos transmitir, utiliza-se um elemento desinalização para indicar o início do caractere (START) e um outro para indicar o terminodo caractere (STOP). O START (bit de partida) corresponde a uma interrupção na linha,e o STOP (bit de parada), à condição de marca ou repouso, ou seja, à existência dosinal na linha (normalmente o estoque corresponde a 1,4 ou 2,0 vezes o tempo doSTART), conforme ilustrado na figurafigura 8 Pelo bit START, o receptor será avisado da transmissão de um caractere comantecedência suficiente para que possa, através de seu próprio ploc, sincronizar seuscircuitos elétricos para ler cada bit no momento apropriado. O termo “Assíncrono” refere-se à irregularidade dos instantes de ocorrência doscaracteres, ou seja, o tempo decorrido entre dois caracteres (tempo de repouso) podeser variado pelo equipamento transmissor sem que o equipamento receptor tomeconhecimento.
  • 11. 11 O ritmo de transmissão assíncrono, apesar da emissão dos caracteres serirregular, possui um sincronismo ao nível dos bits que compõe o caractere (obtido pelaidentificação do START), pois o equipamento receptor deve necessariamente conheceros instantes que separam os bit dentro do caractere. Devido a possíveis erros de sincronismo, a transmissão assíncrona énormalmente utilizada em transmissões de dados com taxas de sinalização bináriaabaixo de 2400 bps. Os equipamentos assíncronos têm, normalmente, um custo bem menor que osequipamentos síncronos por serem de fabricação mais fácil.A principal desvantagem desse tipo de transmissão é a má utilização do canal, já queos caracteres são transmitidos irregularmente espaçados no tempo, alem do altooverhead (bits de controle adicionais à informação), ocasionando uma baixa deficiênciana transmissão.3.2 - Transmissão síncrona Neste tipo de transmissão, os bits de um caractere são enviados imediatamenteapós o anterior, não existindo START – STOP e tempo de repouso entre eles. Atransmissão síncrona é estabelecida através de uma cadencia fixa para transmissão debites de todo um conjunto de caracteres (bloco)
  • 12. 12 .Figura 9 Antes da transmissão de um bloco, o equipamento transmissor envia umaconfiguração de bits de sincronização com o objetivo de colocar o equipamentoreceptor em fase com o mesmo. Esta configuração de bits de sincronizaçãonecessariamente deverá ser diferente de qualquer configuração de bits que possa serenviada no bloco de mensagem. A transmissão síncrona permite a utilização de técnicas mais sofisticadas dedetecção de erro e é mais eficiente, pois permite passar muito mais informações sobreum canal de comunicação por unidade de tempo. Um fator que encarece o custo dos equipamentos síncronos é a necessidade deos mesmo possuírem dispositivos de armazenamento (buffer) para os caracteres quesão enviados em blocos e não quando eles se tornam disponíveis, pois o fluxo decaracteres deve ser transmitido à velocidade constante e tipicamente por pulso demesma duração.
  • 13. 134 − MULTIPLEXAÇÃOA multiplexação consiste em se permitir que vários canais secundários deinformação , compartilhem um único canal primário de transmissão. Essaoperação é realizada pelos equipamentos Multiplex, na transmissão, edemultiplex, na recepção.4.1 – MULTIPLEXAÇÃO ANALÓGICA Desde o seu início, a transmissão via sinais analógicos com portadorassenoidais é a mais utilizada para a transmissão de dados. Podemos citar comoexemplo , uma das técnicas de transmissão de sinais telefônicos , de alta tecnologia,os sistemas que empregam satélites de comunicações. Ainda hoje muitos satélites transmitem sinais telefônicos e de televisão usando,por exemplo, a modulação por freqüência (FM), associada à técnica de múltiplo acessopor divisão de freqüências (FDMA). Embora seja um método antigo, o uso datransmissão analógica deve se manter por um tempo devido aos grandes investimentosrealizados nessa técnica. Entre os diversos tipos de transmissão analógicos, a modulação por freqüência éa preferida porque a amplitude da portadora (sinal de alta freqüência no qual sãoimpressas as informações do usuário) não é afetada pela informação modulante(informação do usuário) de maneira que o sinal é pouco sensível a eventuais nãolinearidades nos canais dos satélites. Como qualquer sistema de comunicação, essas
  • 14. 14transmissões estão sujeitas a diversos fatores de degradação do sinal. Um deles, oruído, incide, principalmente na amplitude do sinal. Assim, o sistema FM tem maiorimunidade a ruídos, pois as informações do sinal modulante estão nas variações defreqüência da portadora.A Multiplexação Analógica desloca os canais em freqüência, colocando-os lado alado ao longo da faixa de freqüência do enlace. Esta técnica é conhecida comoMultiplexação por Divisão Em Freqüência - FDM4.2 − Hierarquia do Multiplex FDM:Grupo = 12 canaisSuper Grupo = 60 canais (5 grupos)Grupo Mestre = 300 canais (5 super grupos)Super Grupo Mestre = 900 canais (3 grupos mestres)Banda Básica 60 MHz = 10 800 canais (12 super grupos mestres)
  • 15. 15 figura 104.3 - MULTIPLEXACAO DIGITAL A transmissão digital passou a ser usada com o surgimento da eletrônica digitale buscando, também, o aumento da capacidade de comunicação. A transmissão digitalpossui diversas vantagens em relação à analógica, mas podem-se citar como exemplosa possibilidade de integração de vários tipos de informação e a flexibilidade. É possível,com isso fazer frente a variações de trafego com rápidas alterações nos sistema. Alemdisso, é mais bem adaptada à transmissão de informações em alta velocidade. A modulação, processo de alteração da onda portadora conforme as informaçõesdo usuário, é um dos inúmeros exemplos de uso dos sistemas multiplex digitais técnicaesta de transmissão em banda básica sobre a largura de banda dos canais.
  • 16. 16A Multiplexação Digital trabalha com canais PCM, intercalando-os no tempo. O Tempoé dividido em quadros e cada quadro contém uma Seqüência de bits com um bit decada canal.Esta técnica é conhecida como Multiplexação por Divisão em Tempo –TDM.4.4 − Hierarquia do Multiplex TDM:1ª Ordem = 30 canais ( 2 048 kbps)2ª Ordem = 120 canais ( 8 448 kbps)3ª Ordem = 480 canais ( 34 368 kbps)4ª Ordem = 1 920 canais (139 264 kbps)5ª Ordem = 7 680 canais (565 148 kbps)
  • 17. 17figura 11
  • 18. 18BIBLIOGRAFIABARRADAS, Ovídio – Você e as Telecomunicações – Rio de Janeiro: Interciência,1995SILVEIRA, Jorge Luís da. - Comunicação de Dados e Sistemas deTeleprocessamento – São Paulo: Makron, McGraw-Hill, 1991LOURENÇO, Antônio Carlos - Circuitos digitais - São Paulo : Érica 1996