Ligações Telefonicas - Apostilas - Engenharia de Telecomunicações Part1, Notas de estudo de Telecomunicações Eletrônicas

Baixe Ligações Telefonicas - Apostilas - Engenharia de Telecomunicações Part1 e outras Notas de estudo em PDF para Telecomunicações Eletrônicas, somente na Docsity! ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS i ÍNDICE 1. LIGAÇÕES TELEFONICAS URBANAS E INTERURBANAS...............................1 1.1 COMUNICAÇÕES..............................................................................................1 1.2 características preliminares de uma ligação telefônica ......................................1 1.2.1 Som ................................................................................................................1 1.2.2 Voz .................................................................................................................2 1.2.3 Ouvido ............................................................................................................2 1.3 faixa de frequências utilizadas ...........................................................................3 1.4 transformação de energia acústica em energia elétrica .....................................3 1.5 transformações de energia elétrica em energia acústica ...................................4 1.6 ligação telefônica elementar...............................................................................5 1.7 central telefônica ................................................................................................7 1.8 ligação telefônica urbana ...................................................................................9 1.8.1 Ligação Telefônica Manual com Bateria Local ............................................10 1.8.2 Ligação Telefônica Manual com Bateria Central ..........................................10 1.8.3 Ligação Telefônica Automática.....................................................................11 1.9 ligação telefônica interurbana...........................................................................11 1.9.1 Ligação Manual ............................................................................................11 1.9.2 Ligação Semi-Automática.............................................................................13 1.10 ligação automática ou Ddd – discagem direta À distância ...............................14 1. CONCEITOS BÁSICOS DE MULTIPLEXAÇÃO .................................................15 2.1 modos de operação de um meio de transmissão.............................................15 2.2 canal e circuito .................................................................................................15 2.3 circuito a 2 fios e a 4 fios..................................................................................16 2.4 conceito de multiplexação ................................................................................18 2.5 tipos de multiplexação......................................................................................20 2. Meios de transmissão utilizados pelo multiplex..............................................20 3.1 SISTEMAS DE TRANSMISSÃO VIA RÁDIO ...................................................21 3.1.1 Sistemas de rádio HF ...................................................................................24 ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS ii 3.1.2 Sistema de rádio VHF/UHF .......................................................................... 25 3.1.3 Sistemas de rádio-microondas em visibilidade............................................. 26 3.1.4 Sistemas de rádio-tropodifusão .................................................................... 27 3.1.5 Sistemas rádio-satélite ................................................................................. 29 3.1.6 Sistemas rádio em EHF................................................................................ 29 3.2 SISTEMAS DE TRANSMISSÃO VIA LINHA FÍSICA ....................................... 30 3.2.1 Pares de Fios ............................................................................................... 30 3.2.2 Linhas Abertas.............................................................................................. 32 3.2.3 Linhas de Transmissão de Energia Elétrica ................................................. 34 3.2.4 Cabos Coaxiais Terrestres ........................................................................... 34 3.2.5 Cabo Coaxial Submarino.............................................................................. 36 4 serviços de telecomunicações.......................................................................... 37 4.1 ASSINANTES DE TELEFONIA PÚBLICA ....................................................... 38 4.2 ASSINANTES DE REDE TELEGRÁFICA........................................................ 38 4.3 SERVIÇO MÓVEL MARÍTIMO......................................................................... 38 4.4 CIRCUITOS ..................................................................................................... 38 4.5 TRANSMISSÃO DE MÚSICA DE ALTA QUALIDADE..................................... 39 4.6 ASSINANTES DA REDE DE TRANSMISSÃO DE DADOS............................. 39 5 Introdução à Sinalização ................................................................................... 40 5.1 Sinalização Acústica ........................................................................................ 40 5.2 Sinalização de Linha ........................................................................................ 40 5.2.1 Tipos de Sinalização de Linha...................................................................... 42 5.2.2 Sinalização por Loop de Corrente Cotínua................................................... 42 5.2.3 Sinalização E & M pulsada........................................................................... 43 5.2.4 Sinalização E & M contínua.......................................................................... 43 5.3 Sinalização R2 digital....................................................................................... 45 5.4 Sinalização multifrequencial............................................................................. 47 7. PRINCÍPIOS DA TÉCNICA PCM......................................................................... 49 7.1 teorema da amostragem .................................................................................. 50 7.2 CONVERSÃO ANALÓGICO/DIGITAL............................................................. 50 ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS v 12.1 DIVERSIDADE - UNIDADE MÓVEL ................................................................92 12.2 CANAL DE VOZ CELULAR AMERICANO.......................................................93 12.3 HANDOFF........................................................................................................95 13 ESTAÇÃO RÁDIO-BASE - ERB –.....................................................................96 13.1 PROCESSO DE CONFIGURAÇÃO DA CHAMADA ........................................96 13.2 CANAL DE CONTROLE DIRETO....................................................................97 13.3 CANAL DE CONTROLE DIRETO....................................................................97 13.4 TIPOS DE MENSAGENS DO CANAL DE CONTROLE DIRETO ....................97 13.5 TIPOS DE MENSAGENS DO CANAL DE CONTROLE DIRETO ....................98 13.6 CANAL DE CONTROLE REVERSO................................................................99 13.7 FUNÇÕES DA ESTAÇÃO RÁDIO-BASE.......................................................100 13.8 EQUIPAMENTO DA ESTAÇÃO RÁDIO-BASE..............................................101 13.9 CONTROLE DINÂMICO DE POTÊNCIA .......................................................102 13.10 ARQUITETURA DA ESTAÇÃO RÁDIO-BASE VISÃO GERAL......................104 14 CENTRAL DE COMUTAÇÃO E CONTROLE –CCC-........................................105 14.1 COMPONENTES DO SISTEMA CELULAR...................................................105 14.2 ESQUEMA DOS COMPONENTES DA CCC.................................................106 14.3 FUNÇÕES DA CCC - PROCESSAMENTO DE CHAMADAS........................107 14.4 FUNÇÕES ADMINISTRATIVAS E DE MANUTENÇÃO TÍPICAS DA CCC ...107 14.5 INFORMAÇÕES ANALÓGICAS PELO CANAL DE VOZ..............................108 14.6 SINALIZAÇÃO DIGITAL NO CANAL DE VOZ ...............................................109 14.7 CHAMADA ORIGINADA PELO MÓVEL ........................................................110 14.8 CHAMADA TERMINADA NO MÓVEL ...........................................................111 14.9 DESCONEXÃO À PARTIR DO MÓVEL.........................................................112 14.10 DESCONEXÃO À PARTIR DA REDE PÚBLICA ...........................................112 ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS vi 14.11 REGISTRO E MÓVEL EM SERVIÇO NO ESTADO DE REPOUSO ............. 113 14.12 ORIGINAÇÃO DE CHAMADAS A PARTIR DA UNIDADE MÓVEL............... 113 14.13 ORIGINAÇÃO DE CHAMADAS PARA A UNIDADE MÓVEL ........................ 114 14.14 LIBERAÇÃO DE CHAMADAS ....................................................................... 115 15 CONCEITO DE ENGENHARIA CELULAR ....................................................... 116 15.1 CONCEITO DE REUTILIZAÇÃO DA FREQÜÊNCIA..................................... 116 15.2 MAPAS DE ESTAÇÃO RÁDIO-BASE NO MUNDO REAL ............................ 116 15.3 CÉLULA DIRECIONAL .................................................................................. 117 15.4 DIVISÃO DAS CÉLULAS............................................................................... 117 15.5 RESUMO ....................................................................................................... 118 16 HISTÓRICO DO SISTEMA MÓVEL CELULAR................................................. 120 16.1 A EVOLUÇÃO NAS COMUNICAÇÕES CELULARES................................... 120 16.1.1 Primeira Geração de Sistemas Móveis ...................................................... 120 16.1.2 Segunda Geração de Sistemas Móveis ..................................................... 121 16.1.3 Terceira Geração de Sistemas Móveis....................................................... 123 17 Tecnologias Utilizadas na Telefonia Celular.................................................. 126 17.1 Células CDMA: Padrão de Reuso Universal .................................................. 126 17.2 Modulação CDMA .......................................................................................... 126 17.3 Esquema Básico do CDMA............................................................................ 127 17.4 Handoff .......................................................................................................... 127 17.5 Privacidade .................................................................................................... 127 17.6 Custo.............................................................................................................. 128 17.7 Facilidades..................................................................................................... 128 17.8 Reflexos para o Usuário da Tecnologia Digital .............................................. 128 17.9 W - CDMA...................................................................................................... 129 18 PAGING ............................................................................................................. 130 ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS vii 18.1 INTRODUÇÃO ...............................................................................................130 18.2 SISTEMA DE COMUNICAÇÃO SEM FIO......................................................131 18.3 SISTEMA DE COMUNICAÇÃO SEM FIO......................................................132 18.4 HISTÓRICO ...................................................................................................133 18.5 SISTEMA BÁSICO ATUAL ............................................................................134 18.6 PAGING TERMINAL OU CODIFICADOR......................................................134 18.7 FORMAS DE CONEXÃO DO PAGING TERMINAL AO CONJUNTO TRANSMISSOR........................................................................................................135 18.8 SIMULCAST...................................................................................................136 18.9 PARÂMETROS PARA O AUMENTO DA ÁREA DE COBERTURA...............136 18.10 APLICAÇÕES PARA O PAGER ....................................................................138 18.11 Novas Tecnologias.........................................................................................138 18.12 CONCLUSÃO.................................................................................................140 19 SISTEMA TRONCALIZADO DE RADIOCOMUNICAÇÃO MÓVEL (STR)........141 19.1 INTRODUÇÃO ...............................................................................................141 19.2 COMPARAÇÃO .............................................................................................142 19.3 SISTEMA DE REPETIDORAS TRONCALIZADAS.......................................143 19.4 POR QUÊ TRONCALIZADO?........................................................................144 19.5 COMPARAÇÃO ENTRE CELULAR E TRONCALIZADO ..............................144 19.6 CANALIZAÇÃO..............................................................................................144 19.7 STR SEM CANAL DE CONTROLE DEDICADO............................................144 19.8 STR COM CANAL DE CONTROLE DEDICADO ...........................................145 19.9 CANAL DE OPERAÇÃO ................................................................................145 19.10 CANAL DE CONTROLE ................................................................................145 19.11 COMPONENTES DO STR.............................................................................146 19.12 ENDEREÇAMENTO NO SISTEMA ...............................................................146 ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 2 Fig. 1 – Vibração de um pedaço de borracha produzindo som. Nos meios gasosos, o som se propaga no sentido longitudinal, ou seja, na direção da vibração. Nos meios sólidos, o som se propaga no sentido longitudinal e transversal. 1.2.2 Voz As cordas vocais do ser humano são capazes de produzir vibrações sonoras dentro de uma gama de 100 a 10000Hz. Cada som emitido é composto simultaneamente de vibrações de diversas freqüências, harmônicas de uma freqüência fundamental das coras vocais, razão principal da diferença entre a voz de um homem e uma mulher. Para o homem esta freqüente fundamental é de 125Hz e para a mulher é de 250Hz. Ao colocar a língua e os lábios em determinadas posições, obtém-se nas cavidades bucais e nasais ressonâncias que fazem destacar harmônicos, dentro de uma certa gama de freqüência, chamadas formativas, enquanto que acentua mais ou menos os harmônios de outras faixas de freqüências. Desta maneira são obtidos os sons vocais e consonantais, que em conjunto originam as sílabas, e estas as palavras. A potência média de voz de diversas pessoas pode variar dentro de amplos limites, sendo no entanto de um valor muito baixo: uma pessoa falando baixo produz 0,001 microwatt, falando normalmente 10 microwatts, e gritando 1 a 2 miliwatts. Outra característica importante da voz que deve ser lavada em conta, é que a maior parte da energia está concentrada nas baixas freqüências. 1.2.3 Ouvido A gama de freqüência audíveis pelo ouvido humano vai desde 16Hz até 20000Hz, e o limite superior varia da pessoa, descrevendo com a velhice. Para que o som possa ser percebido pelos órgãos auditivos, tem que haver uma intensidade mínima que corresponde ao limite inferior de audibilidade. Este limite varia com a freqüência, sendo que o ouvido humano tem uma sensibilidade maior em 3000 Hz, decrescendo para freqüências mais baixas e mais altas. Em outras palavras, um determinado nível na freqüência de 3000Hz pode ser percebido pelo ouvido, enquanto que o mesmo nível 1000Hz não é percebido. Além disso, a percepção de variações de intensidade dos sons pelo ouvido não é linear com a intensidade do som, isto quer dizer: cada nível de um som, uma variação é percebida de maneira diversa. ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 3 1.3 FAIXA DE FREQUÊNCIAS UTILIZADAS Diversos estudos foram realizados para determinar qual a faixa de freqüências mais apropriada, sob o ponto de vista econômico e de qualidade, para as comunicações. Para fonia, foram basicamente levados em conta os seguintes fatores, resultantes das características da voz e do ouvido humano: intelegibilidade e energia da voz. A intelegibilidade é definida como o percentual de palavras perfeitamente reconhecidas numa conversação. Verificou-se que na faixa de 100 a 1500 HZ estava concentrada 90% de energia da voz humana, enquanto que na faixa acima de 1500 Hz estava concentrada 70% de intelegibilidade das palavras. Baseado num compromisso entre dois valores, foi escolhida a faixa de voz entre 300 e 3400 Hz para comunicações telefônicas, o que garante 85% intelegibilidade e 68% de energia da voz recebida pelo ouvinte. Para transmissão de música, no entanto, é necessária uma faixa bem maior, de 50 a 10000 Hz. 1.4 TRANSFORMAÇÃO DE ENERGIA ACÚSTICA EM ENERGIA ELÉTRICA A energia acústica produzida pela voz é transformada em energia elétrica por intermédio de um microfone. Nos aparelhos telefônicos, o microfone é uma cápsula de carvão, constituída basicamente de grânulos de carvão, limitados por uma membrana (Fig. 2), onde a aplicada uma diferença de potencial que faz circular uma corrente CC. Fig. 2 – Transformação de energia acústica em elétrica Quando as vibrações sonoras incidem sobre a membrana, fazendo-a vibrar, este momento comprime mais ou menos os grânulos, diminuindo ou aumentando a resistência, com uma correspondente variação na corrente no mesmo ritmo das vibrações sonoras. Esta variação da corrente produz uma potência elétrica, que às ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 4 vezes é maior que a potência aplicada na vibração da membrana, fazendo com que a cápsula se comporte como um amplificador. A cápsula de carvão é o microfone mais barato, porem apresenta algumas restrições: - Produz uma distorção maior que a dos outros microfones. - Tem uma sensibilidade que varia com a freqüência, atenuando muito as baixas freqüências. 1.5 TRANSFORMAÇÕES DE ENERGIA ELÉTRICA EM ENERGIA ACÚSTICA Para a transformação de energia elétrica em energia acústica, nos aparelhos telefônicos, utilizando-se cápsulas magnéticas e dinâmicas. A cápsula magnética é constituída , basicamente de um ímã permanente com duas peças polares, providas de bobinas, através das quais circula corrente CC; uma membrana metálica fecha o circuito magnético, e a força que atua sobre a mesma é proporcional ao quadrado da indução resultante (Fig. 3). Fig. 3 – Transformação de energia elétrica em acústica (cápsula magnética) Nas cápsulas receptora dinâmicas, a bobina pela qual circula a corrente CC está unida a membrana, movendo-se num campo magnético cilíndrico (Fig. 4); a força que atua sobre a bobina e a membrana é proporcional a força do campo magnético permanente e a energia que passa pela bobina. Nos dois tipos de cápsulas receptoras conseguem-se características lineares para a faixa de freqüências de voz, bem como baixa distorção. ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 7 1.7 CENTRAL TELEFÔNICA A ligação telefônica apresentada no item anterior é a mais elementar, pois envolve somente a necessidade de comunicação entre duas pessoas. Se o interlocutor A deseja se comunicar com os outros três, conforme a fig. 8, verificamos que o número de condutores necessários triplica. Porém, se todos os quatro pontos desejam se comunicar entre si, o problema se torna mais sério (fig. 9). Fig. 8 e 9 – Ligação telefônica. Como pode ser facilmente percebido, para um número muito grande de comunicações, a quantidade de condutores torna o sistema economicamente proibitivo. A fim de solucionar este problema, todos os interlocutores, chamados assinantes, estão ligados a um centro telefônico, onde é executada a interligação entre os assinantes que se desejam comunicar, operação esta chamada de comunicação telefônica (fig. 10). Fig. 10 – Ligação telefônica utilizando um centro telefônico. É neste centro telefônico que se encontra o conjunto de equipamentos essenciais e acessórios a comunicação telefônica, designado de Central Telefônica. ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 8 A central Telefônica pode ser Local, Tandem, Interurbana e de Trânsito. - Central telefônica Local é aquela para onde convergem as linhas de assinantes. - Central Telefônica Tandem é aquela usada como o centro comutador para o tráfego entre outras estações da mesma área local. Os circuitos que interligam os assinantes as Centrais Telefônicas Locais chamam-se linhas de assinantes. Aqueles que interligam as Centrais Telefônicas Locais e Tandem chamam-se linhas tronco. - Central Telefônicas Interurbanas é aquela que interliga linhas de assinantes ao circuitos interurbanos. Quando, alem desta última função, a Central Telefônica Interurbana permite interligar circuitos interurbanos. Quando, além desta última função, a Central Telefônica Interurbana permite interligar circuitos interurbanos, chama-se Central Telefônica de Trânsito. A fig. 11 apresenta a posição de todas as centrais descritas, bem como suas funções. ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 9 Fig, 11 – ligações telefônicas envolvendo diversas localidades 1.8 LIGAÇÃO TELEFÔNICA URBANA Nas áreas urbanas os assinantes acham-se agrupados ao longo de ruas, avenidas, etc, sendo as ligações feitas por circuitos (pares de fios) que seguem a mesma rota e que podem ser economicamente reunidos em cabos de pares. Os condutores empregados nos pares de fios são geralmente de cobre, tendo diâmetro típicos em torno de 0,4 a 0,9mm. Cada condutor é recoberto, normalmente, por papel especial ou plástico (polietileno ou PVC) – cloreto de polivinil. Os pares assim isolados são todos enfeixados, sendo o feixe torcido de modo a diminuir a ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 12 De acordo com o método utilizado para se estabelecer o circuito interurbano ou internacional, temos dois processos de ligação manual: a) “Ring Down” (fig. 12). Neste processo a telefonista de origem envia, através de uma chave de mesa IU, um sinal especial chamando a localidade de destino. Na mesa IU distante este sinal faz soar uma capainha (“Ring”), e cair (“Down”) uma lâmina que indica a origem da chamada. A telefonista de destino atende recebendo da operadora de origem as informações a ser alcançado. As duas telefonistas completam estão o elo interurbano ou internacional entre os assinantes de origem e de destino. Este tipo de ligação ocorre quando as Centrais Telefônicas Locais não estão preparadas para se interligarem com as Centras Telefônicas Interurbanas Automáticas, bem como as mesas IU não tem possibilidades desta ligação. Neste caso as mesas IU estão conectadas entre si direta e constantemente pelo meio de transmissão interurbano. Mesa IU (mesa interurbana) é o equipamento onde a telefonista recebe as chamadas da Central Telefônica Local selecionado o circuito interurbano para a cidade onde o assinante deseja se comunicar. b) ODO – Operando Disca Operadora (fig. 12b) Neste processo a telefonista de origem se interliga com a de destino automaticamente discando informações numéricas que possibilitam alcançar a mesa IU distante. Do mesmo modo que para a ligação telefônica automática urbana, os números discados funcionam para a Central Interurbana Automática como um código que opera determinados dispositivos e acessórios, de tal maneira que estabelece um elo de ligação entre a telefonista de origem e a de destino. O restante do progresso se efetua como na ligação “Ring Down”. Este tipo de ligação ocorre quando as Centrais Telefônicas Locais não estão preparadas para se interligarem com as Centrais Interurbanas Automáticas, porém as mesas IU possuem esta facilidade. ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 13 1.9.2 Ligação Semi-Automática Neste tipo é necessária apenas uma telefonista. De acordo com a localização da mesa IU, na origem ou no destino, temos dois processos semi-automáticos: a) ODD – Operadora Disca á Distância (fig. 12c) Neste processo o assinante de origem alcança automaticamente o assinante de destino. Este tipo de ligação ocorre quando, na localidade de origem, a Central Telefônica Local, preparada para se interligar com as Centrais Interurbanas Automáticas, porém a mesa IU possui facilidade. Na localidade de destino a Central Telefônica Local está conectada a Central Interurbana Automática. b) DDO – Discagem Direta à Operadora (fig. 12d) Neste processo a telefonista de origem se interliga com a de destino automaticamente a telefonista de destino. Este tipo de ligação ocorre quando, na localidade de origem, a Central Telefônica Local está conectada à Central Interurbana Automática, enquanto que na localidade de destino a Central telefônica Local não está preparada para se interligar com as Centrais Interurbanas Automáticas, porém na mesa IU possui esta facilidade. Observação: Operacionalmente, qualquer ligação que necessite a intervenção da telefonista pode ser realizada de duas maneiras: I – Método CLR (Combinação de Linha e Regional): a telefonista mantém o assinante de origem na linha enquanto efetua a ligação para a telefonista ou assinante de destino. II – Método Demorado: a telefonista anota as informações dadas pelo assinantes de origem e desfaz a ligação. Após efetuar a conexão com a telefonista ou assinante de destino, chama o assinante de origem, completando a ligação interurbana. O método CLR é mais rápido quando os circuitos interurbanos não estão todos ocupados, porém a telefonista não pode conformar a intensidade do assinante de origem. O segundo método permite a confirmação da identidade do assinante de origem, além de impedir que o mesmo fique aguardando a ligação no caso dos circuitos interurbanos estarem todos ocupados. ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 14 1.10 LIGAÇÃO AUTOMÁTICA OU DDD – DISCAGEM DIRETA À DISTÂNCIA Neste tipo não é necessário a intervenção de nenhuma telefonista, pois o assinante de origem alcança automaticamente o assinante de destino. Este tipo de ligação ocorre quando as Centrais Telefônicas Locais, da origem a de destino estão conectadas, respectivamente, a Centrais Interurbanas Automáticas. É importante observar que, uma determinada localidade pode adotar um processo para as ligações interurbanas originadas na mesma (ligações saintes), tendo um segundo processo para as ligações interurbanas destinadas a mesma (ligações entrantes). Estas operações dependem somente das facilidades instaladas entre as Centrais Telefônicas Local e Interurbana. Assim, podemos ter DDD para as ligações saintes e DDO para as entrantes numa determinada localidade. Em outra é possível ter ODD para as ligações saintes e DDD para as entrantes. Como podemos verificar pela Fig. 12, as centrais Interurbanas Manuais ou Automáticas das localidades de origem e destino estão conectadas aos respectivos equipamentos multiplex. Estes, por sua vez, estão interligados entre si por um meio de transmissão, cujos principais tipos utilizados pelo multiplex serão apresentados nos próximos módulos. Fig. 12 ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 17 É possível, entretanto, mediante o emprego de um dispositivo chamado híbrida, fazer a conversão de montagem a 4 fios para a montagem a 2 fios, dessa forma podendo-se ligar a via interurbana à via urbana (Fig. 04) Fig. 04 – Ligação interurbana. A híbrida, cuja representação está feita na Fig. 05, permite a circulação da informação, conforme a indicação das setas. Fig. 05 - Híbrida Para todos os efeitos, um circuito a 2 fios, com extensão interurbana a 4 fios, adaptada por meio de uma híbrida, apresenta as mesmas características que um circuito a 2 fios. Como os circuitos interurbanos são aqueles que envolvem os sistemas multiplex, os circuitos utilizados por esse sistema são os a 4 fios, sendo compostos por um canal de ida e um canal de volta. ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 18 2.4 CONCEITO DE MULTIPLEXAÇÃO Se um circuito utilizando um par de condutores, permite que duas pessoas possam estabelecer um diálogo sem problemas, vejamos o que poderia ocorrer se colocássemos, num mesmo meio de transmissão, quatro circuitos telefônicos (Fig. 6). Fig. 06 – Ligação telefônica de 4 assinantes Percebe-se pela simples observação da figura que, se os quatro assinantes tirassem o telefone do gancho ao mesmo tempo, todos ouviram a conversa dos outros, sendo difícil entabular uma comunicação sem ser perturbado. Quanto maior o número de circuitos telefônicos utilizando o mesmo meio, maior seria o problema (Fig. 07). Pelo exposto, verificamos que, quando são transmitidos vários circuitos telefônicos entre dois pontos A e B, utilizando um meio de transmissão comum (par de condutores, radioenlace, etc.), há necessidade da utilização de uma técnica que possibilite a comunicação sem interferência entre os circuitos, e que permita a identificação entre eles, essa técnica é conhecida como multiplexação. Como já foi anteriormente informado, a multiplexação utiliza circuitos a 4 fios, em que são empregados canais de ida e de volta. ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 19 Fig. 07 – Ligação telefônica de 8 assinantes. Na Fig. 08 temos do lado A a multiplexação, onde unimos vários canais 1A, 2A ... nA, e transmitimos os mesmos de A para B, através de um par de fios (de B para A o processo é idêntico). No lado B temos a demultiplexação, ou seja, identificação e separação dos canais transmitidos de A e B. Fig. 08 – Ligação telefônica através do multiplex. Se forem transmitidas diversas informações, conforme indica a Fig. 08 estas serão identificadas perfeitamente e separadas sem que haja interferência entre as ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 22 O sinal que representa a informação e que variará uma característica da onda portadora, se chama onda moduladora, que será o nosso sinal mux. Ao processo de variação de uma característica da onda portadora de acordo com o sinal elétrico da informação, chamamos de modulação. A variação da amplitude da onda portadora constitui o método denominado modulação em amplitude (AM) e, para a variação da freqüência da onda portadora, teremos a modulação em freqüência (FM). Do lado da transmissão, o equipamento que produz a modulação chama-se modulador e normalmente está junto ao transmissor. Do lado da recepção, o equipamento que sente as variações da portadora e recupera a informação chama-se demodulador, estando normalmente junto do receptor. Deste modo, na localidade A, ao enviarmos o sinal multiplex para a Estação Rádio, esta informação é processada pelo modulador-transmissor, fazendo com que tenhamos uma onda portadora modulada na antena transmissora. Esta onda é captada pela antena receptora da Estação de Rádio da localidade B, sendo processada pelo receptor-demodulador, regenerando-se a informação original da localidade de A, que é então entregue ao multiplex de B. A rádio-frequência (onda portadora) utilizada para a transmissão de informação da localidade A para B, chamamos de canal de RF (canal de rádio-frequência). Como este processo é unidirecional, para transmitirmos na direção inversa, isto é, a informação de B para A, será necessário um outro canal de RF. As estações Rádio de A e B são chamadas de estações terminais. Quando existem obstáculos físicos que atrapalham a propagação das ondas no espaço, ou quando este sinal está demasiadamente enfraquecido devido às características de programação, utilizam-se estações intermediárias ao longo das rotas de rádio, chamadas estações receptoras, a fim de regenerar ou retransmitir as ondas. Ao conjunto de estações repetidoras, chamamos de tronco de rádio. É importante observar que num tronco de rádio podemos ter mais de um canal de RF em cada direção. Geralmente, nos sistemas de alta confiabilidade, temos um canal de RF para transmitir as informações, chamado principal, e um outro em paralelo para substituir o principal em caso de falhas chamado de proteção. As ondas eletromagnéticas propagam-se de maneiras diferentes, dependendo da freqüência emitida pelo transmissor. Devido a isto, os sistemas rádio são classificados internacionalmente de acordo com as faixas de freqüências utilizadas e que estão apresentadas na tabela a seguir, onde são indicados alguns serviços que empregam estes sistemas. Como os sistemas de telecomunicações utilizam principalmente freqüências a partir de HF, há interesse no estudo dessas propagações. Vamos então analisar de ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 23 forma bem simples, os princípios básicos de propagações dos sistemas rádio empregados pelo multiplex. TABELA I - CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS RÁDIO FAIXA DE FREQUÊNCIA DESIGNAÇÃO TÉCNICA DESIGNAÇÃO LEIGA EXEMPLOS DE UTILIZAÇÃO 300 Hz a 3000 Hz E.L.F. Ondas Muito Longas 3 KHz a 30 KHz V.L.F. Ondas Extremamente Longas Comunicações para submarinos, para escavações de minas etc. 30 KHz a 300 KHz L.F. Ondas Longas 300 KHz a 3000 KHz M.F. Ondas Médias Auxílio a navegação aérea, serviços marítimos, radiodifusão local. 3 MHz a 30 MHz H.F Ondas Tropicais Ondas Curtas Radiodifusão local e distante, serviços marítimos (Estações Costeiras) 30 MHz a 300 MHz V.H.F. 300 MHz a 3000 MHz U.H.F. Transmissão de TV, sistemas comerciais e particulares de comunicação, serviços de segurança pública (polícia, bombeiros etc.) 3 GHz a 30 GHz S.H.F. Microondas 30 GHz a 300 GHz E.H.F. Comunicação pública a longa distância: sistemas interurbanos e internacional em radiovisibilidade, tropodifusão e satélite. E.L.F. - Extremely Low Frequency V.L.F. - Very Low Frequency L.F. - Low Freequency M.F. - Medium Frequency H.C. - High Frequency V.H.F. - Very High Frequency U.H.F. - Ultra High Frequency S.H.F - Super High Frequency E.H.F. - Extremely High Frequency ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 24 3.1.1 Sistemas de rádio HF A Fig.10 apresenta uma antena de rádio HF emitindo ondas esféricas e concêntricas. As partes inferiores das ondas se propagam junto à superfície da Terra (onda terrestre), acompanhando a curvatura desta e perdendo energia rapidamente com a distância, por absorção no terreno. As partes superiores da onda se expandem para o espaço e, numa altura de 80 a 150 km, encontram uma das principais camadas da atmosfera terrestre, chamada ionosfera. Nestas alturas, a atmosfera é tão rarefeita, que as moléculas dos gases estão bem mais afastadas umas das outras do que nas menores alturas. A energia solar, principalmente na forma de raios ultravioletas, incidindo sobre essas moléculas, arrastam seus elétrons, transformando em íons positivos. Desta maneira, nestas alturas formam-se camadas de íons e de elétrons livres, determinando o nome de ionosfera. Dependendo da concentração dos elétrons formados, a ionosfera apresenta índices de refração diferentes das camadas mais baixas, encurvando e mudando de direção as ondas de rádio que nela penetram de baixo para cima. Esta mudança de direção é tal que faz as ondas retornarem para a Terra como se “refletissem” na ionosfera. O fenômeno, na realidade, e de refração ionosférica (por mudança de índice de refração) mas comumente se diz “reflexão ionosférica”, quando se refere apenas ao efeito do retorno da onda. Esta onda que retorna é chamada onda celeste; pode se refletir novamente na superfície terrestre, repetindo o fenômeno da refração ionosférica e, através de vários “pulos”, atingir grandes distâncias. Fig. 10 – Transmissão em HF ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 27 Vemos, portanto, que nenhum obstáculo pode interceptar o feixe de microondas entre duas antenas. Por isso as torres são normalmente colocadas em pontos elevados (morros, edifícios) e estão distanciadas no máximo de 50 a 60 km, ao longo da rota de transmissão, a fim de regenerar o sinal de radiofreqüência enfraquecido devido as perdas na propagação. Esta propagação também se denomina visada direta ou radiovisibilidade. Fig. 13 – Tronco de microondas Assim, através de repetições sucessivas, o sinal de microondas sai da estação terminal da localidade de destino, conforme mostra a Fig. 13. A este tronco de rádio chamamos, comumente, de tronco de microondas. Os sistemas de rádio-microondas em visibilidade são de alta qualidade e confiabilidade, sendo utilizados pelo multiplex para ligações interurbanas a longa distância, possuindo capacidades típicas de 120, 300, 600, 960, 1800 e 2700 canais telefônicos. 3.1.4 Sistemas de rádio-tropodifusão Para estender os sistemas de telecomunicação às regiões inóspitas, sem vias de fácil acesso, o que tornaria muito difícil a manutenção das estações repetidoras, utiliza-se um outro sistema de propagação chamado tropodifusão. É também um sistema de microondas mas que não utiliza a visada direta, empregando propriedades da troposfera de difundir as ondas de rádio de alta freqüência. A troposfera é uma camada da atmosfera que se situa entre 3 e 12 km de altitude,apresentando não homogeneidades de índices de refração, como se fossem nuvens invisíveis, que fazem um espalhamento em todas as direções de uma onda ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 28 de rádio incidente nessas freqüências. Este espalhamento se dá a uma altura de aproximadamente 10 km. Nas alturas próximas a 10 km, a atmosfera já é algo rarefeita e estável, pois não há mais as influências climáticas da baixa atmosfera. Assim, estas “bolhas” de índices de refração diferentes permanecem estáveis e não dependem da energia solar para a sua formação, pois não se tratam de “bolhas ionizadas”. Desta forma, o espalhamento troposférico das ondas de rádio é um fenômeno estável, o que possibilita comunicação com boa confiabilidade. O sistema consta, basicamente, de um transmissor na faixa de 1 a 2 GHz de potência elevada, entre 1 e 2 kW, e uma antena parabólica, que pode ser de grades dimensões, apontada para o horizonte na direção em que se deseja a transmissão. O feixe de microondas tangenciando a Terra incide na troposfera, onde é difundido. Uma outra antena receptora de iguais dimensões, situada cerca de 300 km de distâncias, capta este sinal difundido que chega muito fraco ao destino (Fig. 14). O processo é semelhante ao espelhamento da luz de holofotes anti-aéreos que incide nas nuvens, sendo percebida na superfície terrestre. Fig. 14 – Sistema de rádio tropo difusão Como o sinal difundido na troposfera chega ao receptor com muito baixa intensidade; esta deficiência limitará a capacidade de canalização desses sistemas, que normalmente é de 120 e no máximo de 300 canais telefônicos. Os sistemas de tropodifusão cobrem grandes distâncias sem necessidade de estações repetidoras (300 a 400 km), sendo empregados principalmente em ligações interurbanas em regiões inóspitas, tal como a Amazônia no Brasil. ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 29 3.1.5 Sistemas rádio-satélite Para as comunicações transoceânicas de alta confiabilidade e qualidade, são empregados os sistemas de rádio-satélite que são mais econômicos que os cabos submarinos. Estes sistemas utilizam como repetidora um satélite artificial em órbita geoestacionária, isto é, que tem um movimento de translação ao redor da Terra de modo a ter a mesma velocidade angular que o planeta, permanecendo estacionário a 36000 km de altura. Isto ocorre porque nesta órbita do satélite e gravidade é equilibrada pela força centrípeta. Neste caso o satélite denomina-se síncrono. Neste satélites são instalados pequenos receptores e transmissores que, basicamente, recebem, ampliam e reenviam os sinais para a Terra, cobrindo praticamente um hemisfério. Como três satélites síncronos, colocados a 120° em relação ao centro da Terra, pode-se cobrir todo o planeta. Os países que se comunicam por este Processo dispõem de estações terminais, chamadas de estações terrenas, que operam em microondas, na faixa de 4 a 6 GHz. Os transmissores são de potência elevada e os receptores são de alta qualidade, possuindo amplificadores especiais (amplificadores paramétricos). As antenas que focalizam as ondas de rádio em feixes muito fino, para concentrar toda a potência devido a distância, normalmente são de grandes dimensões, permanecendo apontadas para os satélites por processos automáticos. Ao receber o sinal de uma das estações terrenas, o satélite amplifica e devolve para a Terra, incidindo em todas as estações terrenas que focalizam este satélite, porém somente o país para o qual se destina a comunicação poderá utilizá-la. Assim, o satélite é uma repetidora de alta qualidade com acesso múltiplo por vários países. 3.1.6 Sistemas rádio em EHF Como nessa faixa de freqüência a onda de rádio sofre grandes perturbações devidas, principalmente à condições atmosféricas no espaço livre, estes sistemas rádios utilizam como meio de propagação guias de ondas. São condutores especiais e ocos, de diversos tipos de seção reta (circular, elíptica, etc.), que guiam internamente as ondas de rádio. Estes sistemas são de altíssima capacidade (500000 canais telefônicos) e estão em fase de desenvolvimento. ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 32 Fig. 16 – Sistemas de transmissão sobre par simétrico Os cabos aéreos são instalados em postes e, dado o seu peso, são sustentados longitudinalmente por um fio de aço, chamado cabo mensageiro ou simplesmente mensageiro. Desta forma ele não se deforma sob a ação do seu próprio peso, evitando variações em suas características. Por serem blindados, podem admitir injeção interna de ar, caracterizando a pressurização, o que evita a entrada de umidade. O aterramento elétrico da carcaça desses cabos é importante para que não sofram a influência de ruídos externos ou ação de descargas atmosféricas. Os cabos passados em dutos são mais protegidos pois correm no subsolo. Aqui é mais importante o aspecto da pressurização devido a presença direta da água. Os cabos diretamente enterrados são especialmente protegidos contra a ação direta das águas, ácidos presentes no subsolo e mesmo contra a ação de organismos que atacam sua proteção. De todos esses tipos, o cabo aéreo apresenta maior facilidade de manutenção, enquanto que o cabo de dutos, maior estabilidade de característica de transmissão. 3.2.2 Linhas Abertas As linhas abertas são linhas bifilares em que o material isolante (dialétrico) é o ar, e os condutores utilizados geralmente são de cobre. Os sistemas de linhas abertas são montados sobre isoladores, colocados em postes que, além de permitirem a fixação e isolamento, garantem o espaçamento entre os fios de cada par, bem como a distância entre os pares, mantendo inalteradas ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 33 as características de transmissão ao longo da linha. Desde modo, num mesmo poste podem passar diversos sistemas em linha aberta. A distância entre os postes é normalmente de 50 m, se por circunstâncias especiais não for necessária outra medida. Na construção de linhas que sofram esforços mecânicos maiores, usam-se fios com alma de aço recoberta de cobre, ou no caso de linhas de menor importância, fios de ferro galvanizado. Devido as características de construção, bem como o diâmetro dos condutores empregados, as linhas abertas oferecem uma atenuação muito menor, mesmo em freqüências mais elevadas, que o par simétrico. Daí a sua utilização, algumas vezes, para ligações interurbanas em frequência de voz, porém o seu maior emprego é como meio de transmissão multiplex, quando toma o nome consagrado de transmissão por ondas portadoras. Um sistema de transmissão por ondas portadoras é basicamente composto pelos equipamentos multiplex terminais e por receptores de linha que, dependendo do modo de transmissão do meio, podem ser 2 ou a 4 fios. Estes repetidores têm a mesma função que aqueles utilizados nos sistemas de par simétrico. Entretanto, como as linhas abertas apresentam pequena atenuação por unidade de comprimento, o espaçamento entre os repetidores é muito maior que aquele para o par simétrico. Por exemplo, um sistema de ondas portadoras para 12 canais telefônicos, que utiliza condutores com diâmetros de 2,60 mm, só necessita repetidores de 100 em 100 km. No entanto, devido ao fato dos sistemas de linha aberta correrem em paralelo por longas distâncias, pode haver um acoplamento magnético ou mesmo elétrico entre os fios de pares diferentes, através das indutâncias mútuas. Isto causará uma perturbação elétrica entre os sistemas paralelos, chamada diafonia. Esta perturbação é caracterizada pelo aparecimento de uma parcela do sinal de um sistema no outro paralelo, aumentando a medida que cresce a freqüência do sinal perturbador, o que limita a capacidade de canalização das linhas abertas. Além disso, os sistemas de linha aberta são sujeitos as intempéries, isto é, suas características ficam expostas as variações de temperatura e umidade. Outros fatores que limitam o emprego desse meio são: roubo dos fios de cobre (material bastante caro), apodrecimento dos postes (quando são de eucalipto) e quebra de galhos ou árvores sobre os fios, provocando interrupção ou degradação da qualidade. Estes sistemas são normalmente utilizados em regiões muito montanhosas e acidentadas, onde uma ligação rádio em VHF/UHF exigiria muitos repetidores, dado o seu caráter de operação em visibilidade. Finalmente, estes sistemas são de baixa capacidade, normalmente 3 ou 12 canais. ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 34 3.2.3 Linhas de Transmissão de Energia Elétrica As linhas de transmissão de energia elétrica de qualquer tensão podem ser empregadas como meio de transmissão de multiplex. Entretanto, somente aquelas que operam com tensões acima de 33 KV são utilizadas, visto que as tensões mais baixas possuem um número muito grande de ramificações para a distribuição de energia elétrica, obrigando o uso de uma quantidade muito grande de equipamentos o que as torna economicamente inviáveis. Estas linhas se comportam basicamente como linhas abertas, em que os condutores empregados têm um diâmetro muito maior, o que faz com que as atenuações por unidade de comprimento sejam ainda mais baixas que aquelas das linhas abertas. Por exemplo, num sistema, de transmissão de energia elétrica de 200 KV, num sistema de ondas portadoras de 12 canais só necessita um repetidor de linha a cada 300 km. No entanto, existe uma serie de fatores que limita o seu emprego: comparada com o par de fios e com a linha aberta, a linha de transmissão de energia elétrica tem um nível de ruído consideravelmente, maior, devido principalmente as descargas atmosféricas e mudanças bruscas de carga. Além disso, como as linhas são de alta tensão, ocorrem interferências devido ao fenômeno de corona e as correntes intermitentes de perda nos isoladores, quando o tempo está úmido. Outro fator importante é que as características de transmissão de energia elétrica são muito variáveis ao longo da linha. Devido a estes fatores limitantes, basicamente os sistemas de transmissão de energia elétrica só são empregados como meio de comunicação pelas próprias companhias de distribuição de energia elétrica, tendo os sistemas de ondas portadoras capacidade para 12 canais. 3.2.4 Cabos Coaxiais Terrestres A fim de superar as limitações dos sistemas de transmissão sobre linha física apresentados até agora, foram desenvolvidos os cabos coaxiais que funcionam como linhas blindadas, evitando a irradiação de energia e a captação de sinais externos. Deste modo, os cabos coaxiais permitem a utilização de faixas de freqüências bem mais amplas, passando a constituir os principais meios de transmissão sobre linha física para sistemas de comunicações de média e alta capacidade. Os diâmetros dos condutores interno e externo, bem como o material isolante entre eles, determinam as características de transmissão dos cabos coaxiais. Assim, quanto maior a relação entre os diâmetros e quanto maior o diâmetro interno, menor a atenuação por unidade de comprimento do cabo. ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 37 4 SERVIÇOS DE TELECOMUNICAÇÕES Embora o multiplex telefônico se destine primordialmente a transmissão de sinais de voz, também é utilizado para o envio de informações sob outras formas de sinais, tais como: sinais telegráficos, sinais de fac-símile, sinais de cabos etc. Deste modo, o multiplex telefônico é empregado por quase todos os serviços de telecomunicações, onde tem a função de concentrar a fim de utilizar da maneira mais racional um meio de transmissão da alta capacidade. Fig. 19 mostra o esquema básico de um sistema de telecomunicações, onde estão apresentados os diversos serviços que podem ser prestados por tal sistema, indicando claramente o multiplex como concentrador dos mesmos. Fig. 19 - Serviços de telecomunicações ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 38 Como podemos notar, o único serviço que não utiliza o multiplex telefônico é o de transmissão de programas de televisão. Neste serviço, o sinal gerado pela emissora local é entregue a um centro distribuidor (Centro de TV) que envia através de um meio de transmissão adequado, para a localidade de destino. Na localidade distante, o sinal é recebido por outro Centro de TV que o distribui para as emissoras e/ou outras localidades. Pela Fig. 19 observamos que os canais de voz do multiplex telefônico recebem diversos tipos de sinais, conforme o serviço de telecomunicações. 4.1 ASSINANTES DE TELEFONIA PÚBLICA Neste serviço, como já vimos, os sinais de voz provenientes dos telefones dos assinantes, através de Mesas IU ou de Centrais Telefônicas Local e Interurbana, são devidamente concentrados no multiplex. 4.2 ASSINANTES DE REDE TELEGRÁFICA Neste serviço a informação do assinante é convertida em sinais telegráficos através da máquina telex, que tem função idêntica a do telefone para os sinais de voz. Os sinais telegráficos das máquinas telex são enviados diretamente (circuitos ponto a ponto),ou através da Central Telex (circuito telex), cuja função é analógica aquela desempenhada pela Central Telefônica, ao multiplex telegráfico. Este equipamento concentra conjuntos de canais telegráficos, como por exemplo 24 canais telegráficos, num único canal de voz do multiplex telefônico. Como podemos notar, os canais de voz do multiplex telefônico servem de meio de transmissão para o multiplex telegráfico. 4.3 SERVIÇO MÓVEL MARÍTIMO Este tipo de serviço permite a comunicações das embarcações em alto mar com os assinantes da telefonia pública ou rede telegráfica. Para este fim o navios se interligam, através de sistemas de rádio HF, com Estações Costeiras e, alcançam a rede nacional de telefonia ou telegrafia. 4.4 CIRCUITOS Conforme a necessidade do usuário, este circuitos podem ser alugados de modo permanente ou temporário. Para ambas as modalidades, os circuitos passam ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 39 pelo centro de áudio, que a finalidade de distribuir os sinais, através do multiplex telefônico, para as localidades de destino. Quanto aos tipos de sinais enviados através dos circuitos alugados, estes podem ser os mais variados, a saber: a) Sinais de voz Transmissões radiofônicas, canais de áudio para TV etc. b) Sinais de facsímile Transmissões entre dois pontos distantes de informações gráficas, como por exemplo páginas de jornais, que podem ser inclusive imagens estáticas (foto telegráfica). c) Sinais compostos Por intermédio de um equipamento chamado fônica, é possível a transmissão simultânea, num único circuito, de sinais de voz e telegráfica. d) Sinais de dados Provenientes das máquinas de Processamento de dados, como por exemplo computadores. 4.5 TRANSMISSÃO DE MÚSICA DE ALTA QUALIDADE Para este serviço é empregado um equipamento chamado canal programa, para processar devidamente o sinal musical, cuja faixa de frequência é maior que aquela para transmissão de voz, a fim de envia-lo ao multiplex. 4.6 ASSINANTES DA REDE DE TRANSMISSÃO DE DADOS Para melhor aproveitar o multiplex telefônico, os sinais dos dados assinantes desta rede são devidamente concentrados por um multiplex digital, a semelhança de outros equipamentos multiplex. ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 42 Sinal de Falha - É um sina emitido para frente, a partir do juntor de saída associado, para indicar que houve falha no equipamento de origem. 5.2.1 Tipos de Sinalização de Linha A sinalização de linha a ser adotada consta de quatro variantes, todas do tipo enlace a enlace, aplicáveis de acordo com as condições técnicas de transmissão e comutação. Estas variantes são: Tecnologia de Transmissão Tecnologia de Comutação Cabos de pares sinalização por loop de corrente contínua FDM Multiplexação por divisão de freqüência sinalização: E + M contínua E + M pulsada Digital sinalização: E + M contínua E + M pulsada R2 Digital 5.2.2 Sinalização por Loop de Corrente Cotínua Por motivos principalmente econômicos, muitos sistemas telefônicos empregam a sinalização de loop de corrente contínua a 2 fios. Os critérios básicos deste tipo de sinalização são: • Variação da resistência (e consequentemente da corrente) na linha. • Variação da polaridade na linha. ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 43 5.2.3 Sinalização E & M pulsada O sistema E & M pulsada utiliza um canal de sinalização para transmissão (canal M) e um canal de sinalização para recepção (canal E) dos sinais. São utilizados dois tipos de sinais cujos tempos de emissão são: • curto - duração de (150 ± 30) ms - ocupação, atendimento, tarifação e rechamada; • longo - duração de (600 ± 120) ms - desligar para trás, desligar para frente, confirmação de desconexão e desconexão forçada. A presença de um sinal é caracterizada pela presença de terra referida a um potencial de -48V, entre os equipamentos de comutação e de transmissão, o que deverá corresponder, nos equipamentos de transmissão: • analógicos, a presença de tom em freqüência fora de faixa (3825 Hz), em nível alto. • digitais, a presença de “1” (um) nos bits correspondentes ao canal de sinalização. 5.2.4 Sinalização E & M contínua O sistema E & M contínua utiliza um canal de sinalização para transmissão (canal M) e um canal de sinalização para recepção (canal E) dos sinais, A presença de um sinal é caracterizada pela presença de terra referida a um potencial de - 48 V, entre os equipamentos de comutação e de transmissão, o que deverá corresponder, nos equipamentos de transmissão: analógicos, a presença de tom em freqüência fora de faixa (3825 Hz), em nível baixo. digitais, a presença de “1” (um) nos bits correspondentes ao canal de sinalização. A presença ou ausência de sinal denota um certo estado de sinalização. A linha, portanto, tem dois estados possíveis em cada direção, isto é, um total de 4 estados de sinalização. Levando-se em conta a seqüência de tempo, o circuito terá as condições mostradas a seguir: ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 44 FASES DA CHAMADA DESIGNAÇÃO DO SINAL SENTIDO DO SINAL SINALIZAÇÃO E+ M CONTÍNUA SINALIZAÇÃO E + M PULSADA FIO M FIO E FIO M FIO E Livre ausente ausente Ocupação sinal de ocupação → presente ausente 150 ms chamada em progresso troca de sinalização entre registradores presente ausente Atendimento sinal de atendimento ← presente presente 150 ms Conversaçã o presente presente Tarifação sinal de tarifação ← presente ausente durante 150 ms 150 ms Início da desconexão pelo destino sinal de desligar para trás ← presente ausente 600 ms Início da desconexão pela origem sinal de desligar para frente → ausente presente 600 ms Fim da desconexão sinal de confirmação de desconexão ← ausente ausente 600 ms Bloqueio sinal de bloqueio ← ausente presente permanente Sinalização E+M contínua / Pulsada ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 47 5.4 SINALIZAÇÃO MULTIFREQUENCIAL A troca de informações na sinalização MFC efetua-se entre órgãos situados nos extremos de uma via de conexão, onde se utiliza essa sinalização. Na origem há um órgão chamado emissor que transmite os sinais para frente, e que são recebidos por um órgão no extremo da via denominado receptor. Este transmite os sinais para trás (sentido contrário ao do tráfego) que alcançam o emissor citado. Estes órgãos recebem portanto essas designações em relação aos sinais para frente, embora ambos sejam, simultaneamente, emissores e receptores. Os sinais MFC ocorrem numa fase em que não há, ainda, conversação e os receptores estão dispensados de apresentarem imunidades às freqüências vocais provocadas pelos assinantes. A sinalização é do tipo compelido, em que os sinais para frente e para trás são interdependentes, de forma que a duração de cada sinal é determinada pela recepção do sinal gerado pelo primeiro, conforme figura abaixo. A troca de sinais MFC começa sempre com a emissão de um sinal para frente, emitido pelo registrador, na origem do circuito. Este sinal não tem duração definida, exceto, uma limitação de tempo pelos elementos de temporização dos circuitos. Assim em condições normais, o sinal para frente durará até o emissor constatar a presença de um sinal para trás disparado pelo receptor, quando este tomou conhecimento da recepção do sinal para frente. A duração do sinal para trás também não é definida a ser, devido a uma limitação causada pela temporização, citada anteriormente. O sinal para trás permanecerá até que o receptor constante o desaparecimento do sinal para frente. O próximo sinal para frente marca o início do ciclo MFC seguinte e somente poderá ser emitido, quando o emissor reconhecer o desaparecimento do sinal para trás do ciclo anterior que, além de desempenhar a função de confirmação dos sinais para frente transporta, também ordens ao emissor sobre seu modo de comportamento subseqüente. b a e d h c g Sinal para frente Sinal para trás receptor emissor Sinal para frente Sinal para trás ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 48 a) O emissor envia um sinal para frente composto de duas freqüências. b) Quando estas atingem o receptor, o sinal é interpretado e o receptor ordena o envio do sinal para trás. c) O receptor envia continuamente um sinal para trás. Neste instante há simultaneamente quatro freqüências na linha. d) Quando o emissor recebe o sinal para trás, ordena o corte do sinal para frente. e) A transmissão do sinal para frente é interrompida. f) O receptor percebe a interrupção do sinal para frente e ordena o corte do sinal para trás. g) Cessa a transmissão do sinal para trás. h) O emissor percebe a interrupção do sinal para trás e ordena a transmissão do sinal para frente. ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 49 7. PRINCÍPIOS DA TÉCNICA PCM A modulação por codificação de pulsos (PCM) é um método de modulação que converte um sinal analógico contínuo em um sinal digital. Para tanto, o sinal analógico é formado por palavras de código, atribuídas a intervalos de quantização (amostras) de acordo com um código de pulso. Um sinal PCM pode ser transmitido sozinho ou entrelaçado com palavras de código de outros sinais PCM. ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 52 7.2.3 Codificação O sinal PCM a ser transmitido é obtido pela codificação dos números dos intervalos de quantização. O codificador atribui a cada amostra uma palavra de código de 8 bits em correspondência ao valor de quantização fixado. Os 128 intervalos positivos e os 128 intervalos negativos de quantização são representados nos sistemas de transmissão PCM, através de um código binário de 8 dígitos, portanto, as palavras de código são de 8 bits. ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 53 7.2.4 Multiplexação As palavras de código de 8 bits de diversos sinais telefônicos podem ser transmitidas em uma seqüência cíclica, isto é, entre duas palavras de um mesmo sinal telefônico são introduzidas em seqüência de palavras de código de outros sinais telefônicos, formando assim, o sinal PCM multiplexado por divisão no tempo. A seqüência de bits, que contém uma palavra de código de cada sinal é denominada de quadro de pulsos. No sistema de transmissão PCM30, o quadro de pulsos é formado por 32 palavras de código. 7.3 CONVERSÃO DIGITAL/ANALÓGICO 7.3.1 Demultiplexação Do sinal multiplexado no tempo obtém-se na recepção novamente os sinais PCM, isto é, as palavras de código de 8 bits referentes a cada sinal telefônico transmitido de forma multiplexada. ELETRÔNICA INDUSTRIAL - TELECOMUNICAÇÕES PROF. MARCELO DIOGO DOS SANTOS 54 7.3.2 Decodificação A cada palavra de código de 8 bits é atribuído um valor de tensão na recepção que corresponde ao valor médio do correspondente valor de quantização. A curva de decodificação é a mesma da codificação na emissão. As palavras de código são decodificadas na seqüência de recepção e convertidas em sinais PAM. A seguir o sinal PAM é conduzido a um filtro passa-baixa que reconstitui o sinal telefônico original.