5.
MULTIPLEXAÇÃO DOS CANAIS DE VOZ
O projeto de uma rede telefônica
sempre considera o crescimento futuro da demanda de assinantes na área e a
reserva de pares para manutenção. A equipe de planejamento considera o nível
sócio econômico, a característica de zoneamento urbano, a natureza dos
assinantes (residencial, comercial, industrial), como parâmetros para projeto
da rede telefônica.
No
entanto, algumas vezes ocorre que o crescimento real supera o planejado, devido
a novos fatores motivadores. Isto produz um
impacto direto sobre a rede de telefonia, levando à ocupação total dos
cabos telefônicos que atendem a área. Para solucionar de imediato o
atendimento de novas instalações de linhas telefônicas, faz-se uso de um
equipamento capaz de transportar mais de uma linha telefônica em um único par
telefônico. Esse equipamento é denominado “carrier”
- que significa transportador - e
tem a função de transportar várias linhas telefônicas através de um único
par telefônico. Com a utilização dos carriers, é possível continuar
atendendo a demanda através de uma rede saturada, enquanto é projetada e
construída uma expansão de rede. Convém salientar que, o emprego de carrier
na linha de assinantes, é uma solução provisória e deve ser estudada
meticulosamente, pois têm impactos degenerativos na qualidade da transmissão e
na manutenção.
Os primeiros carriers foram desenvolvidos utilizando tecnologia analógica.
Hoje existem carriers com tecnologia digital.
Existem carriers com capacidade de multiplexação de 4:1, 8:1, que são
os mais utilizados, mas existem também com capacidade maior de multiplexação
de 16:1 e até 32:1.
O carrier instalado no extremo da linha, em direção ao assinante, é denominado remoto e normalmente é alimentado pelo carrier da central. A alimentação em corrente contínua é enviada junto com o sinal da portadora. A tensão na linha pode variar de 100V a 140V. A tele-alimentação é necessária, pois normalmente o carrier remoto estará fixado no poste - ou no ambiente do cliente - e seu circuito eletrônico deve ser alimentado para que funcione. A alimentação DC é provida pelo carrier de central juntamente com o sinal modulado no par telefônico de interligação. O carrier remoto se encarrega de retirar a tele-alimentação da linha para seus circuitos internos.
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5.1.
MULTIPLEXAÇÃO
Multiplexar significa transportar um grupo de informações, provenientes
de diferentes fontes, através de um mesmo meio físico de transporte, segundo
uma regra de compartilhamento. Esta é uma conexão simétrica, ou par a par.
Isto significa que o mesmo procedimento executado de um lado da linha, para
montar e enviar as informações através da linha deverá ser repetido do outro
lado, para receber e desmontar a informação, reconstituindo os sinais
originais.
Para viabilizar o seu emprego em
telefonia, os multiplexadores devem permitir a transmissão e recepção dos
sinais simultaneamente, característica denominada “Full
Duplex” ou bidirecional. Os carriers implementam um canal de transmissão
e um de recepção, conhecidos por Tx
e Rx respectivamente, para viabilizar
a comunicação full duplex. O PCM – Modulador por Código de Pulsos – também
é um exemplo de multiplexador full duplex. No caso do PCM, os canais de Tx e Rx
não são multiplexados no mesmo meio, ocupando meios diferenciados para Tx e
para Rx. O carrier multiplexa os canais de Tx e Rx em um único meio,
possibilitando o uso de um par de fios apenas para transmissão e recepção de
todas a informações.
Na figura acima estão representadas
duas conexões bidirecionais e simultâneas, através de um único meio,
representado por um tubo. Trata-se da camada física de um enlace. Nesta
montagem, é possível o estabelecimento de duas conversações simultâneas
através do mesmo par físico, com o multiplexador full duplex.
Para permitir a transmissão a
longas distâncias, o carrier possui um modem embutido, além do multiplexador.
O modem é responsável pelo transporte do sinal entre os carriers, modulando
uma portadora com a informação a ser transmitida. Modular significa imprimir a
informação a ser transmitida no sinal portador, de forma que ele seja
transportado para o outro lado da linha. Existem carriers com modulação analógica
e digital.
5.2.
MODOS DE MULTIPLEXAÇÃO
Duas linhas telefônicas não podem
ocupar o mesmo par simultaneamente, pois haveria o cruzamento de linhas. Se os
dois assinantes tentarem utilizar a linha ao mesmo tempo, ocorreria a mistura
dos sinais de ambos, não sendo possível separá-los.
Para viabilizar a simultaneidade das
ligações, foram desenvolvidos dois tipos de multiplexação: espacial e
temporal.
Multiplexação espacial significa criar canais paralelos e permanentes, que coexistem simultaneamente o tempo todo. É a subdivisão do par metálico em dois ou mais canais, como acontece com as faixas de rolamento de uma rodovia: em uma única estrada coexistem várias pistas que interligam permanentemente o início e o fim da estrada.
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Multiplexação temporal significa criar canais que coexistem permanentemente, codificados em fatias de tempo (Time Slots - TS), intercaladas sob uma freqüência de repetição fixa. A multiplexação temporal consiste em alocar um intervalo de tempo para cada canal de informação, amostrando-os em intervalos regulares e em seqüência constante e conhecida.
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5.3.
MULTIPLEXAÇÃO EM FREQUÊNCIA
Conforme já foi visto, o canal de fonia tem uma largura de banda de
4KHz. Para viabilizar a transmissão simultânea de canais de fonia sem que
ocorra a superposição entre eles, é necessário produzir um escalonamento
entre eles, de forma que eles não se sobreponham. Podemos deslocar um canal
provocando um deslocamento de sua banda de freqüências. Fazemos isto, somando
uma freqüência fixa a toda a banda do canal, produzindo um deslocamento do
canal proporcional ao valor da freqüência fixa que estamos somando:
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A multiplexação em freqüência é obtida a partir da modulação em AM de cada canal, com freqüências portadoras múltiplas de 4KHz. Na figura acima, o canal 1 foi modulado com uma portadora de 12KHz, produzindo um deslocamento do canal de voz para 12,3KHz a 15,4KHz. O canal 2 utiliza uma portadora de 16KHz e o canal de voz vai para 16,3KHz a 19.4KHz. Embora ambos os canais possuem bandas de freqüências originais idênticas (0,3 a 3,4KHz), após a modulação eles são distanciados um do outro, em passos múltiplos de 4KHz. Os canais podem ser transmitidos simultaneamente e ininterruptamente. Trata-se de uma multiplexação espacial em freqüência, ou Multiplexação no Domínio da Freqüência - FDM. Este tipo de multiplexação é espacial e analógica.
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5.4.
MULTIPLEXAÇÃO NO TEMPO
A multiplexação no tempo, ou temporal, é aquela que divide o tempo em fatias (Time Slot ou TS) para cada canal a ser transmitido. Cria uma seqüência de transmissão das fatias de tempo e um ritmo de transmissão constante:
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As figuras acima ilustram a multiplexação temporal.
Cada um dos assinantes – A, B e C – terão um mesmo tempo TS igual
para transmitir. Existe um amostrador que percorre as linhas de A, B e C nesta
seqüência e com velocidade constante. No intervalo de tempo t0 a t1,
o amostrador está percorrendo a fatia de tempo TS0 e permite a transmissão de
A. No intervalo de tempo t1 a t2, o amostrador está
percorrendo a fatia de tempo TS1 e permite a transmissão de B. No intervalo de
tempo t2 a t3, o amostrador está percorrendo a fatia de
tempo TS2 e permite a transmissão de C. À partir do próximo intervalo t4
a t5, tudo se repete num novo ciclo, como para TS0.
Podemos definir como Time Slot
como o tempo dedicado para transmissão de cada assinante, dentro de um ciclo de
amostragem.
Podemos denominar como freqüência de amostragem como sendo o número de vezes que o
amostrador percorre um ciclo completo por segundo.