Exame de Sistemas e Redes de Telecomunicações

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1 Exame de Sistemas e Redes de Telecomunicações Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores º Exame (Exame A) 3 de Julho de 007 Duração: 3 h Responda sucinta, mas completamente às uestões postas, justificando convenientemente as suas respostas. aça os diferentes grupos em folhas separadas. I (4,7 valores,5 + +, valores) a) aça um esuema simplificado do telefone em ue estejam representados os principais blocos. Expliue ual a função do circuito de euilíbrio e como é habitualmente projectado. b) Atendendo à estrutura da central local da figura, indiue uais são os serviços proporcionados aos assinantes servidos por essa central. Indiue ue dispositivo corresponde o bloco assinalado por um ponto de interrogação e ual é o seu papel no sentido descendente e no sentido ascendente. Expliue porue é ue a posição desse dispositivo deve, no sentido ascendente, anteceder (e não suceder) a ILA. c) Qual é a máxima taxa de sinalização (débito de símbolo) num canal telefónico (banda de passagem entre 300 Hz e 3300 Hz)? Que técnica utilizar para conseguir transmitir 8,8 kbit/s neste canal telefónico? II (6 valores, ,5 valores) No anel representado na figura em ue o débito de transmissão é de,5 Gbit/s e as secções de regeneração apresentam igual comprimento, a ligação entre os diferentes s é efectuada usando fibra óptica G.65. Para o comprimento de onda de trabalho de 535 nm, a fibra G.65 apresenta um parâmetro de dispersão de 6 ps/nm/km e um coeficiente de atenuação (incluindo as juntas e conectores) de 0, db/km. As fontes ópticas usadas são lasers DB, caracterizados por: largura de linha a meia potência de 0 MHz e parâmetro de chirp igual a 5,5. O emissor óptico usa modulação externa e injecta na fibra óptica uma potência média igual a mw. A detecção do sinal é feita usando um PIN com uma eficiência uântica de 0,7, a largura da banda euivalente de ruído da parte eléctrica do receptor é 80% do débito binário e a raiz uadrada da densidade espectral de corrente de ruído é igual a 40 pa/hz /. O sinal emitido tem uma razão de extinção infinita e pretende-se garantir uma ualidade de serviço expressa por uma probabilidade de erro de bit de 0 -, uma penalidade de potência devida à dispersão de,5 db e uma margem de funcionamento de 3 db. Note-se ue a ualidade de serviço referida é para a pior situação, isto é, para um sinal emitido pelo A e recebido pelo E. Na sua análise modele os s como sendo regeneradores. a) Determine o comprimento máximo de cada secção tendo em conta só a dispersão. b) Determine o comprimento máximo de cada secção imposto pela atenuação e tire conclusões. c) Desprezando a limitação de comprimento imposta pela dispersão, determine o aumento do comprimento da secção conseguido com a utilização de um pré-amplificador óptico de ganho 5 db, com um factor de ruído de 5 db e uma largura de banda de 5 nm. aça e explicite as aproximações ue considere adeuadas. d) Desprezando a limitação de comprimento imposta pela dispersão, determine o aumento do comprimento da secção conseguido com a utilização de um pós-amplificador óptico de ganho 8 db, com um factor de ruído de 9 db e uma largura de banda de 5 nm. aça e explicite as aproximações ue considere adeuadas. III (5,8 valores 0,7+,3 + +,8 valores) Considere a rede SDH constituída pelos 5 s representada na figura. Essa rede é uma rede unidireccional com duas fibras ópticas. Para estabelecer o caminho reuerido para interligar as duas centrais telefónicas representadas usa-se um contentor de ordem superior. a) Atendendo às ligações representadas na figura, indiue ual é a hieraruia SDH mínima reuerida. b) Represente num diagrama uma seuência de 4 AU-3, respeitantes ao contentor virtual usado para transportar o sinal E3, tendo presente ue na 3ª AU-3 tem lugar uma acção de justificação positiva.

2 Considere ue o valor decimal do ponteiro na primeira AU-3 é igual a 73. Indiue o valor binário do ponteiro (bits I, D) e marue a posição do contentor virtual em uestão, assim como o seu cabeçalho em todas as AU-3. c) Admita ue na rede descrita na figura se pretendia garantir um caminho protegido entre a central local e a central de trânsito, e um caminho não protegido entre os comutadores ATM. Indiue ue tipo de esuema de protecção é ue sugeria e descreva de modo muito sintético como é ue esse esuema opera. d) Determine a duração da trama E3 (ver figura ) e demonstre ue a presença de bit de justificação por tributário é suficiente para acomodar as flutuações do débito induzidas por um relógio com precisão de 0 ppm. Note ue o débito do E3 é igual 34,368 Mb/s e ue o débito do E é igual a 8,448 Mb/s. IV (3,5 valores +,5 + valores) Considere ue a central local representada na figura serve 800 assinantes e tem capacidade para comutar 90 Erlangs. Admita ainda ue o sistema de comutação apresenta uma estrutura STS. Os elementos TSI comutam tramas constituídas por canais PCM de 64 kbit/s (8 bits por amostra) e o andar de comutação espacial do primeiro andar tem 00 linhas de entrada e 50 linhas de saída, enuanto o andar de saída tem uma estrutura simétrica. a) Expliue ual é a diferença entre a estrutura de uma central de comutação telefónica local e uma central de trânsito. b) Desenhe a estrutura do sistema de comutação indicando o valor dos parâmetros relevantes e calcule a dimensão das memórias de conexão do andar S de saída. c) Calcule o valor do bloueio de interligação e expliue como é ue poderia reduzir esse valor. Central de trânsito Rede telefónica Comutador E3 E3 Repartidor principal E D A Anel unidireccional com duas fibras B E4 ATM Mux/ Dmux DSLAM ILA ILA?? R P C Comutador ATM Central Local Sentido do tráfego em estado normal E4 ATM ISP Internet Comutador ATM Router IP igura

3 Estrutura da trama E conjuntos 4 95 conjuntos 4 95 conjuntos conjuntos bits PET bits de 4 bits bits de 4 bits bits de 4 bits bits bits de 4 bits Padrão de enuadramento Serviço da trama Controlo de justificação Justificação igura ORMULÁRIO Tabela de constantes do ORMULÁRIO Designação Símbolo Valor Velocidade da luz no vazio c m/s Constante de Planck h J s Constante de Boltzmann k J/K Carga do electrão C Relações do PCM x ( x) sgn( x) ln( + μ ) - x ln( + μ ) Ax A sgn( x) 0 x / A sgn( x) 0 x / A ln( A) + + ln( A) dy y dx ln Ax + sgn( x) / A x sgn( x) / A x + ln( A) [ + ln( A) ] x S N A log db n s 3L + + x p( x) dx dx dy p( x) dx

4 Potência de ruído térmico n ktδ f, T 88 K i Melhoria psofométrica 3.6 db ( B4 khz).5 db ( B3. khz) Relações do filtro Butterworth de ordem n e largura de banda B Resposta de amplitude: Hf ( ) n + ( f / B) π ( n) Largura de banda euivalente de ruído: B sen[ π ( n) ] Relações dos pares simétricos R ωrc ωrc ωl<< R Z0 ; α ; β jωc L R C ωl>> R Z0 ; α ; β ω LC C L Relações de TO R λ η ; Δ ν.35 σ hν Relação entre a probabilidade de erro e o parâmetro Q Q Pe erfc Potências de ruído em receptores ópticos σ R p B ; σ 4 R p B B ; σ 4R gp p B, B ν, λ i e, n EEA EEA λ EEA e, n o s EEA λ in EEA e n o Sensibilidade dos receptores ópticos p i r Q σ c EEA ; p p Q + + r + r Q Ben, Ben, 4r Q Ben, in + + r Rλ g r r Bo B o ( r ) B o Penalidade devida à dispersão Δ P D L f f D D L ( ) ( ) i λ 5log db 0 4 m com m b λ σ λ, M M M M b λ 0 5log com db cfm + f m fm Δ Pi ( Dλ L) 0 ( α ) ( ) D D L λ π c

5 Densidade espectral de potência do ruído de EEA por amplificador em cada modo de polarização fn SEEA ( ν0) ( g-) hν Expressão aproximada de erfc( x) e relação com Q( x) x Qx ( ) erfc π x Comutação erfc( x) exp( x ) para x 3 ; N (min) 4N( x N ), n N Tabela da função complementar de erro x erfc(x) x erfc(x) x erfc(x) x erfc(x) x erfc(x) x erfc(x) E E E E E E E-0..98E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E-0.7.6E E E E E E E E E E E E E E E E E-7 T s L ΔD k Estrutura de multiplexagem SDH VC-3 AU-3 DS3: Mb/s E3: Mb/s DS: 6.3 Mb/s C-3 C- VC-3 VC- TU-3 TU- 7 3 AUG N STM-N STM-55.5 Mb/s E:.048 Mb/s DS:.544 Mb/s C- C- VC- VC- TU- TUG TU- TUG-3 3 VC-4 AU-4 E4: Mb/s C-4