Aula7 Multiplexacao

Frequency Division Multiplexing (FDM) Time Division Multiplexing (TDM) Wavelength Division Multiplexing (WDM) Profs: Paulo José da Costa Cunha e Selmar Tarcísio Mendes

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Conceitos Fundamentais Multiplexação: Combinação de diversos e diferentes feixes de informações em um único.

Demultiplexação Restauração de múltiplos feixes de informação a partir do único que foi transmitido

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Modulação e Demodulação Modulação: transformação aplicada a um sinal que faz com que ele seja deslocado de sua faixa de frequências original para uma outra faixa. Demodulação: transformação aplicada a um sinal previamente modulado que faz com que ele seja deslocado de volta a sua faixa original MODEM: Realiza a MODulação e DEModulação do sinal. Faz com que os sinais digitais possam ser transmitidos na faixa de voz da linha telefônica.

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Multiplexação Tipos de Multiplexação:  FDM: Multiplexação por Divisão de Frequência

 WDM: Multiplexação por Divisão de Comprimento de onda

 TDM: Multiplexação por Divisão de Tempo

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Multiplexação por Divisão de Frequência • Cada canal de informação é associado a uma portadora específica. • É uma tecnologia analógica. • Utiliza bandas de guarda para evitar a interferência entre canais •Exige a utilização de filtros próprios para cada canal •Dominou os sistemas de comunicação até o final da década de 80 •É caro e de difícil implementação Exemplos: •Rádio, TV, Celular- AMPS,TV a Cabo

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Multiplexação por Divisão de Frequência CATV

Canais de vídeo analógicos

up

5

40 50

down 550 600

Frequência (MHz)

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750

Multiplexação por Divisão de Frequência - ADSL

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Multiplexação por Divisão de Frequência - ADSL • Usa múltiplas portadoras de sinal enviando os dados em diferentes frequências. • As faixas de subida(up) ou descida(down) são divididas em sub-canais de 4kHz. • O processo de enviar os dados em subcanais é chamado de DMT (Discrete Multi Tone) Telefonia

Multiplexação por Divisão de Frequência - ADSL • O modem envia sinais de testes e transmite mais ou menos bits em cada sub-canal de acordo com a sua qualidade. Bits por Hertz

Linha de ganho

Frequência

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Bits por Hertz

Frequência

Frequência

Multiplexação por Divisão de Frequência A faixa de passagem de um canal de voz é de 4kHz Vários canais multiplexados em frequência ocuparão n x 4kHz.

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Multiplexação por Divisão de Frequência Transmissão 1 Passo: Passagem do sinal de voz por um filtro de forma a preservar somente a informação dentro do canal de voz o

Voz

Voz

4k

f(Hz)

Filtro

4k

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4k

f(Hz)

Filtro

f(Hz)

Voz

4k

Voz

4k

4k

f(Hz)

Filtro

f(Hz)

Voz

f(Hz)

4k

4k

f(Hz)

Voz

f(Hz)

4k

f(Hz)

Multiplexação por Divisão de Frequência 2o Passo: Deslocamento da faixa de frequências (Modulação) Voz

Voz

4k

Voz

4k

f(Hz)

Voz

4k

Voz

f(Hz)

4k

f(Hz)

Voz

8k

12k

Faixa de passagem do meio físico

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f(Hz)

Multiplexação por Divisão de Frequência Recepção O receptor demodula o canal e translada a faixa de frequência para seu valor original É necessário que a frequência da portadora esteja em sincronismo no transmissor e no receptor Portadora Informação 0

4k

modulação 12kHz Informação transladada 12kHz

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16kHz

Multiplexação por Divisão de Frequência Portadora Informação reconstituída

0

1k

4k

demodulação

11kHz

Deslocamento de todas as frequências em 1kHz Portadora Informação reconstituída

0

1k

3k

demodulação

13kHz

Superposição de faixas de frequência torna a informação corrompida

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Multiplexação por Divisão de Frequência •Os sinais são modulados em SSB (Single Side Band). • Um canal de voz tem largura de faixa de 4kHz. •Um grupo básico é constituído de 12 canais de voz transladados para a faixa de 60kHz a 108kHz. •Um super-grupo básico é o conjunto de 5 grupos básicos (60 canais) transladados para a faixa de 312kHz a 552kHz. •Um grupo mestre é o conjunto de 5 super grupos (300canais) transladados para a faixa de (812kHz a 2044kHz).

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Multiplexação por Divisão de Frequência Exemplo da alocação de canais em um grupo básico 0

4

0

4

0

4

0

4

0

4

0

4

0

4

0

4

0

4

0

4

0

4

0

4

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60

64

68

72

76

80

84

88

92

96

100

104 108

Multiplexação por Divisão de Frequência Sistema Multiplex FDM em telefonia 12 canais de voz com B=4kHz

5 canais de grupo B=48kHz

12

Nível 0 ou canal de voz

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5 canais de supergrupo B=240kHz

5

Nível 1 ou grupo

canal de grupo mestre B=1232kHz

5

Nível 2 ou Super grupo

Nível 3 grupo mestre

WDM •É um tipo de FDM •Multiplos feixes de luz em uma mesma fibra com “cores” diferentes transportando informações diferentes •Existem sistemas com até 160 canais de 10Gbps já estão em uso

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WDM A grande maioria dos sistemas trabalha na janela de 1550nm

É utilizado um espaçamento de 50GHz para cada canal

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Multiplexação por Divisão de Tempo •Compartilhamento do meio físico através de multiplexação no tempo. •É necessário um sinal de clock central para sincronismo. •Técnica própria para Multiplexação Digital •Exige pouco ou nenhum tempo de guarda •É simples e de fácil implemantação

Exemplos: barramentos TDM e Telefonia Celular

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Tipos de TDM Existem 2 tipos de TDM: •Síncrono- Não necessita de cabeçalho mas de um clock único •Assíncrono- Não utiliza um clock único mas necessita que seja inserido um cabeçalho

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Multiplexação por Divisão de Tempo TDM - Síncrono •O domínio do tempo é dividido em intervalos de tamanho fixo T chamados Frame ou Quadro •Um quadro de um TDM de 30 canais tem 125µs Cada Frame é subdividido em N subintervalos menores chamados Slots T

t1 t2

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T

tn t 1 t 2

tn

Tempo

Multiplexação por Divisão de Tempo TDM - Síncrono

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Multiplexação por Divisão de Tempo TDM - Assíncrono

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Multiplexação por Divisão de Tempo •Existem 03 hieraquias de TDM convivendo : europeia, americana e japonesa. •O Brasil adota hierarquia europeia Sistema TDMa Digital (PCM) (Brasil-Europa) 1º Nível 2.048 Mbps 30 canais 2º Nível 8.448 Mbps - 120 canais 3º Nível - 34.368 Mbps - 480 canais 4º Nível - 139.264 Mbps - 1920 canais 5º Nível - 565.148 Mbps - 7680 canais

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Multiplexação por Divisão de Tempo Estrutura de um quadro TDM F

1

2

14 15 S

17 18

F=Sincronismo de quadro/alarmes S=Sincronismo de multiquadro e dos canais 1,2...31=Codificação dos canais de voz

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31

Multiplexação por Divisão de Tempo Estrutura do sinal para um TDM de 30 canais BIT 1

2

J0

J1

Q0

Q1

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3

4

5

6

7

8

Janela ou time-slot (Contém 8 bits)

J30

J31

Quadro ou Frame (Contém 32 janelas)

Q14 Q15 Multiquadro (Contém 16 quadros)

Resumo Geral Característica FDM TDM Domínio do tempo Compartilhamento Domínio da frequência Em frequência No tempo Janelas Faixa de guarda Tempo de guarda Intervalo Comportamento Sinal em todas as frequências Sinal presente todo o tempo do sinal Estrutura Grupo Quadro primária do sinal Multiquadro Estrutura do MUX Banda básica

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