Transmissão da Informação: Multiplexação TDM

Transcrição

1 Volnys B. Bernal (c) 1 Transmissão da Informação: Multiplexação TDM Volnys Borges Bernal [email protected]

2 Volnys B. Bernal (c) 2 Agenda Multiplexação no Tempo TDM Síncrono TDM Assíncrono Hierarquias de Transmissão Digital Padrão Americano Padrão Europeu

3 Multiplexação no Tempo Volnys B. Bernal (c) 3

4 Volnys B. Bernal (c) 4 Multiplexação no Tempo TDM - Time Division Multiplexing Permite compartilhar um meio físico por vários sinais intercalando porções de cada um durante o tempotdm Sinal A Sinal B Sinal C Sinal A Sinal B Sinal C Sinal A tempo

5 Volnys B. Bernal (c) 5 Multiplexação no Tempo Tipos TDM Síncrono O tempo é dividido em intervalos de tempo de tamanho fixo, não necessáriamente iguais Sinal A Sinal B Sinal C Sinal A Sinal B Sinal C TDM Assíncrono Neste esquema não há alocação de canal tempo Sinal A Sinal B Sinal C Sinal A Sinal C Sinal B Sinal C tempo

6 TDM Síncrono Volnys B. Bernal (c) 6

7 Volnys B. Bernal (c) 7 TDM Síncrono TDM Síncrono O tempo é dividido em intervalos de tamanho fixo T chamdo frames Cada frame é dividido em N subintervalos denominados slots (ou segmentos). O tamanho de cada slot em um frame não é necessariamente igual. Canal é um conjunto de todos os segmentos de uma mesma posição de frame canal slot slot slot slot slot slot Frame Frame T tempo

8 Volnys B. Bernal (c) 8 TDM Síncrono TDM Síncrono - Exercício (1) Seja um sistema TDM síncrono utilizado para transmissão de sinais digitais de voz (PCM). Cada sinal de voz necessita de um canal com uma taxa de 64 Kbps. Suponhaum sistematdm síncrono com 24 canais. Suponha que cada segmento contenha 8 bits do sinal digital (uma amostragem PCM). Responda: (a) Qual a taxa (em bps) necessária para o canal (b) Quantos bits podem ser transmitidos em um segmento (slot)? (c) Quantos bits podem ser transmitidos em um frame? (d) Quantos frames existem por segundo? (e) Quantos segmentos (slots) existem em um frame? (f) Qual a duranção de um frame? (g) Qual a duração de um segmento (slot)?

9 Volnys B. Bernal (c) 9 TDM Síncrono Alocação de canal As fontes de transmissão necessitam alocar canal disponível para transmissão desinal. Formas de alocação e liberação de canal Fixa Dinâmica

10 Volnys B. Bernal (c) 10 TDM Síncrono Alocação Fixa A alocação do canal é fixa durante todo o tempo e preestabelecida antes do funcionamento da rede Canal fixo: canal alocado de forma fixa Exemplo: PABX que interliga 30 telefones com um tronco de 2048 kbps (enlace E-1) Neste caso o enlace E1 suporta 30 canais de voz PCM de 64 Kbps Cada telefone já está associado ao canal que será utilizado, de acordo com o ponto no qual é ligado.

11 Volnys B. Bernal (c) 11 TDM Síncrono Alocação Dinâmica A alocação dos canais é dinâmica durante o período de funcionamento da rede Canal chaveado: canal alocado de forma dinâmica Exemplo: Ligações entre centrais telefônicas

12 Volnys B. Bernal (c) 12 TDM Síncrono Taxa de transmissão máxima de canal Depende do tamanho (duração) do segmento Supondo C a capacidade de transmissão do meio e se um segmento ocupar 1/a do frame então: Taxa d transmissão do canal = C/a bps

13 Volnys B. Bernal (c) 13 TDM Síncrono Exercício (1) Suponha um meio físico com taxa de transmissão de 512 Kbps no qual seja utilizado TDM síncrono. Cada segmento ocupa 1/8 do frame. Qual a taxa de transmissão de cadacanal TDM (em bps)? (2) Seja um sistema TDM no qual todos os segmentos tem o mesmo tamanho. Supondo por simplificação que todas as fontes de transmissão de sinal tem taxas fixas e constantes iguais a F bps, que a capacidade de transmissão do meio seja C bps e que a duração do frame seja T, responda: (a) Qual o número máximo (N) de canais possíveis? (b) Qual a duração de cada segmento? (c) Quantos bits são transmitidos em cada segmento?

14 Volnys B. Bernal (c) 14 TDM Síncrono Chaveameto por circuitos No TDM síncrono com canais chaveados, quando um canal é alocado é estabelecida uma conexão que permanece dedicada até o momento em que for desfeita. Esta forma de chaveamento é denominada chaveamento de circuitos, como será visto adiante. Desperdício Quando a fonte do sinal nao ocupar o canal alocado, este não pode ser utilizado por outra entidade. Portanto existe um desperdício da capacidade do canal (e por conseqüência do meio físico)

15 TDM Assíncrono Volnys B. Bernal (c) 15

16 Volnys B. Bernal (c) 16 TDM Assíncrono Não existe a alocação de canal Não existe estabelecimento de conexão Nenhuma capacidade é desperdiçada pois o tempo não utilizado por uma fonte está sempre disponível. Não existe o conceito de frame Para cada slot é necessário um cabeçalho cabeçalho Sinal A Sinal B Sinal C Sinal A Sinal C Sinal B Sinal C tempo

17 Volnys B. Bernal (c) 17 Exercício (1) Suponha um meio físico onde seja utilizado TDM síncrono através do qual se deseja transmitir 24 canais de voz PCM. Qual a capacidade necessária do meio físico de transmissão? (2) Suponha um meio físico onde seja utilizado TDM síncrono através do qual se deseja transmitir 32 canais de voz PCM. Qual a capacidade necessária do meio físico de transmissão?

18 Volnys B. Bernal (c) 18 Hierarquia de Transmissão Digital

19 Volnys B. Bernal (c) 19 Hierarquia de Transmissão Digital Para tornar o particionamento do tempo independente dos progressos tecnológicos que tendem a possibilitar taxas cada vez maiores de transmissão criou-se os esquemas de hierarquias de transmissão digital. Hierarquia de transmissão digital Um meio demaor capacidade é aproveitado fazendo-se a multiplexação síncrona no tempo (TDM síncrona) de varios sinais básicos, compondo um segundo nível da hierarquia. Este processo pode se repetir sucessivamente para compor níveis superiores. Resumo Nível 0 sinal básico Nível 1 agrupamento de sinais básicos Nível 2 agrupamento de sinais de nível

20 Volnys B. Bernal (c) 20 Hierarquia de Transmissão Digital Padrão DS1 (T1) Padrão americano para agrupamento de canais de voz PCM Consiste de 24 canais de 64 Kbps cada Cada slot armazena uma amostra PCM (8 bits) Cada frame, portanto, armazena 24 canais x 8 bit, mais 1 bit de controle Frame = 24 x = 193 Capacidade = 193 bits x 8000 amostras por segundo C = 193 x 8000 = bps = Kbps

21 Volnys B. Bernal (c) 21 Hierarquia de Transmissão Digital Padrão E1 Padrão europeu para agrupamento de canais de voz PCM Consiste de 32 canais de 64 Kbps cada Destes canais, 30 são reservados para voz e 2 para controle Cada slot armazena uma amostra PCM (8 bits) Assim, cada frame armazena 32 canais x 8 bit Frame = 32 x 8 = 256 bits Capacidade = 193 bits x 8000 amostras por segundo C = 256 x 8000 = bps = Kbps

22 Volnys B. Bernal (c) 22 Hierarquia de Transmissão Digital Padrões de Hierarquia de Transmissão digital EUA DS-1 (T1) 1,544 Mbps 32 PCM DS-2 (T2) 6,312 Mbps 4 x DS-1 DS-3 (T3) 44,736 Mbps 6 x DS-2 DS-4 (T4) 274,176 Mbps 7 x DS-3 Europa E-1 2,048 Mbps 32 PCM E-2 8,448 Mbps 4 x E-1 E-3 34,368 Mbps 4 x E-2 E-4 139,264 Mbps 4 x E-3

23 Bibliografia deste módulo Volnys B. Bernal (c) 23

24 Volnys B. Bernal (c) 24 Bibliografia deste módulo Livros SOARES, LUIZ F. G. Redes de computadores:das LANs MANs e WANs às redes ATM. Editora Campus TANENBAUM, ANDREW S. Computer Networks. 3rd edition. Prentice Hall MONTORO, FÁBIO Modem Editora Erica, 1995