Seção: Tutoriais Telefonia Fixa

 

 
Telefonia Digital: Multiplexação de Sinais

 

Mesmo com a digitalização do sinal analógico, ainda é preciso maximizar a transmissão do mesmo de um ponto a outro e essa maximização é feita através da multiplexação, que nada mais é do que, a transmissão simultânea de dois ou mais elementos, sinais, de informação utilizando o mesmo meio de transmissão. Para compreender este conceito, a figura 14 apresenta uma breve analogia ao tráfego simultâneo de veículos através de uma grande avenida.

 

Figura 14: Simplificação da multiplexação.
Fonte: Dígitro.

 

Analogamente à transmissão de sinais, cada veículo corresponderia a um sinal, a rua procedente de cada veículo representaria a largura de banda necessária para a circulação deste veículo, e a avenida corresponderia ao meio de transmissão de maior capacidade de tráfego que as ruas anteriores e que possibilita o tráfego simultâneo de veículos.

 

Sempre que a largura de banda de um meio físico for maior ou igual à largura de banda de um determinado sinal, este meio poderá ser utilizado para transmitir este sinal. Na prática, a banda passante necessária para um sinal é em geral bem menor do que a banda passante dos meios físicos disponíveis.

 

Portanto, dentro deste fundamento de aproveitar a banda passante extra para a transmissão simultânea de outros sinais se baseia o conceito de multiplexação, que nada mais é do que a técnica que permite a transmissão de mais de um sinal em um mesmo meio físico, assim como é mostrado na figura 15.

 

A multiplexação resulta na otimização dos meios de transmissão, normalmente de capacidade limitada, com a transmissão de diversos sinais simultaneamente.

 

Existem duas formas básicas de multiplexação:

  • Domínio do tempo, o chamado TDM ou Time Division Multiplexing;
  • Domínio da freqüência, o chamado FDM ou Frequence Division Multiplexing.

Segundo Hersent (2002, p. 8) “A principal vantagem da multiplexação estatística é que ela permite que a largura de banda seja usada de maneira mais eficiente...”.

 

Figura 15: Sinal multiplexado.
Fonte: Dígitro.

 

TDM

 

Multiplexação por Divisão de Tempo utiliza-se do conceito de alocação de “espaços de tempo”, chamados time-slots, para os sinais previamente amostrados. Para compreender como são alocados estes time-slots e o funcionamento do TDM, será utilizada uma analogia com um PCM de 30 canais e uma chave seletora rotativa conforme a figura 16, onde na periferia desta chave, existem 32 posições correspondentes aos canais do PCM.

 

Figura 16: Contador de Time-Slot.
Fonte: Dígitro.

 

A chave gira no sentido horário e demora em cada canal um intervalo de tempo e cada vez que a chave passa por um canal ela retira uma amostra da amplitude do seu sinal naquele instante. O tempo em que a chave comuta cada canal, denomina-se time-slot.

 

A velocidade de 8000 revoluções por segundo, que é a freqüência de amostragem, pois de cada canal serão retiradas 8000 amostras por segundo. A volta completa da chave toma então 1/8000 do segundo que equivale a 125 µs e chama-se quadro.

 

Como cada ponto da chave corresponde a um time-slot, analogamente um quadro conterá 32 time-slots, cada um com duração de 125 µs/32. Assim, a chave abre um "espaço de tempo" ou time-slot para amostragem do canal durante 125 µs/32 = 3,9 µs.

 

Outro termo utilizado é o multiquadro, que é o conjunto de 16 quadros consecutivos que corresponde a 16 vezes o tempo de um quadro. Logo, um multiquadro equivale a 16 x 125 µs = 2 ms. A figura 17 representa os quadros e multiquadros.

 

Figura 17: Quadro e Mulitquadro.
Fonte: Dígitro.

 

Isto provoca uma multiplicação na taxa de transmissão, quando comparada com a taxa de cada sinal individualmente e conseqüentemente a ampliação da banda passante total. Este aumento é proporcional ao número de canais multiplexados. Os sinais de voz são amostrados a uma taxa de transmissão de 8000 amostras/segundo.

 

Como todos são codificados com 8 bits/amostra, produzem uma taxa de transmissão de 64 kbit/s por canal. Sendo assim, se tivermos 32 canais, a saída deste sistema terá uma banda passante de 32 vezes 64 kbit/s que é igual a 2048 kbit/s .

 

Mas por que 32 canais se foram mostrados 30? Bem, os outros dois canais são para sinalização e controle, por isso não são mencionados, pois os outros 30 canais são os que funcionam como canais de serviço ou de áudio.

 

Figura 18: Representação dos times-slots.
Fonte: Dígitro.

 

Conforme a figura 18, no time-slot 0 de todos os quadros que compõe um multiquadro é transportado o sincronismo dos respectivos quadros. No time-slot 16 do quadro 0, sempre é transportado o sincronismo de multiquadro. Onde sincronismo é uma espécie de negociação entre os dois lados interconectados para garantir a operação.

 

Consiste em um procedimento utilizado para que o sistema reconheça o início e o fim de um quadro ou multiquadro. A cada quadro, ou seja, a cada 125 µs são enviadas no time-slot 16 informações de dois canais específicos. Portanto, em um multiquadro, a cada 2 ms são transportadas informações referentes aos 30 canais. Repetidamente, a cada 2 ms, estas informações são enviadas mesmo que os estados dos canais não tenham sido alterados, isto é, mesmo que as informações sejam repetidas.

 

FDM

 

Multiplexação por Divisão de Freqüência se assemelha ao TDM, o FDM é uma tecnologia que transmite múltiplos sinais simultaneamente sobre um único caminho de transmissão. Porém, esta técnica funciona através de modulação, que permitem o deslocamento de um sinal no espectro de freqüência.

 

Figura 19: Esboço de um sinal FDM.
Fonte: Dígitro.

 

Para compreender o FDM, considerando o exemplo da figura 19. Estão representados dois sinais de voz através de seus espectros. Um dos sinais foi modulado e, por isso, encontra-se deslocado para uma outra faixa de freqüência.

 

Após a modulação, os sinais são passados por filtros de forma a impedir conflitos caso existam componentes destes sinais em outras freqüências diferentes da faixa para eles reservada, permitindo que esses sinais trafeguem simultaneamente pelo mesmo meio físico.

 

Os filtros utilizados nesta operação são filtros passa-faixa, filtros que só permitem a transmissão de sinais que se encontram dentro de uma faixa de freqüências.

 

 

 

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