APOSTILA DE PDH/SDH

APOSTILA DE PDH/SDH

Introdução

Este trabalho visa mostrar as tecnologias PDH e SDH, relatando como o sistema telefônico se desenvolveu ao longo dos anos. O PDH surgiu para juntar vários dados digitalizados em um único canal, através da multiplexação.

Na década de 80 foi desenvolvido uma outra tecnologia, o SDH, que visa a comunicação de dados através de um mesmo sinal, sem ter a necessidade de várias fases de multiplexação.

Assim, mostraremos de forma simplificada um pouco dessas duas tecnologias, suas vantagens e desvantagens. Também descreveremos alguns conceitos técnicos obtidos através de livros técnicos e com profissionais que trabalham nesta área.

PDH

O que é?

Quando Gramm Bell inventou o telefone, a transmissão do sinal de voz era analógico. Posteriormente os cientistas imaginaram que não era preciso transmitir todo o sinal de voz para que a conversa fosse inteligível. Por volta dos anos 20, um cientista descobriu que seria o suficiente enviar 8 mil amostras por segundo para se ter um sinal claro o suficiente para se manter conversação. Este processo de enviar 8 mil amostras por segundo nada mais é do que a digitalização da voz. Esta digitalização utilizava 8 bits de resolução, o que resulta num sinal de 8 x 8000 = 64000 bit/s. Este processo de digitalização foi chamado de PCM (Pulse Code Modulation).A voz foi digitalizada porque assim se tornaria um aglomerado de 0’s e 1’s, e as máquinas digitais manipulariam melhor um sinal digital do que um sinal analógico.Não demorou muito tempo, os engenheiros percebem que era possível juntar vários sinais digitais provenientes de várias conversas telefônicas em um único sinal. Esta junção de sinais é feita através da multiplexação dos sinais.

O processo de multiplexação consiste na conversão paralelo série de sinais. Supondo que tenhamos 4 sinais digitais que variam aleatoriamente no tempo com freqüência de 100Hz, a multiplexação juntaria estes 4 sinais num novo sinal digital de não mais 100Hz, mas de 400Hz. No intervalo de tempo em que apenas um bit era transmitido em um dos quatro sinais iniciais, agora 4 bits são transmitidos no sinal multiplexado, sendo que o primeiro bit pertence ao primeiro sinal de entrada, o segundo bit pertence ao segundo sinal de entrada, o terceiro bit pertence ao terceiro sinal de entrada e finalmente o quarto bit pertence ao quarto sinal de entrada, como na fig. abaixo:

Fig.1

No sistema telefônico, juntou-se 32 sinais de 64Kbit/s em um único sinal de 2048Kbit/s (2Mbit/s), com o uso de multiplexadores. Com esta técnica é possível transmitir simultaneamente 32 conversas telefônicas num único meio de transmissão como um fio, fibra ótica ou radiotransmissão. Torna-se óbvio que novas multiplexações podem ser realizadas, juntado-se vários sinais de 2Mbit/s em um novo sinal multiplexado de freqüência ainda maior. Desta maneira podem haver vários níveis de multiplexação e demultiplexação ( operação inversa à multiplexação, que é realizada para se recuperar os sinais originais). Um fator imprescindível para que a comunicação seja possível, é que os sinais sejam enviados sem nenhum erro e uma hierarquia de multiplexação como a telefônica possui alguns problemas que podem dificultar ou mesmo inviabilizar a transmissão das informações.

Percebe-se que para que a multiplexação de vários sinais seja perfeita como na fig.1, é necessário que todos os sinais de entrada tenham exatamente a mesma freqüência e a mesma fase, por sua vez o multiplexador também precisa ser preciso ler cada uma das entradas, tendo uma freqüência de leitura exatamente igual ao número de entradas multiplicado pelo valor nominal da freqüência das mesmas. Devido a diversos fatores como desgaste do equipamento, temperatura de operação, imprecisão de osciladores e mesmo a variação de fabricante para fabricante, os sinais que chegam às entradas de um multiplexador nem sempre tem a mesma freqüência e a mesma fase. Tal fato pode acarretar na perda de informações, o que pode inutilizar a validade de uma transmissão.

Suponhamos que na entrada do multiplexador da fig.1 o primeiro sinal seja maior que 100Hz, o segundo seja menor que 100Hz e os dois últimos sejam exatamente 100Hz. O multiplexador , se for preciso (note que o multiplexador pode ser impreciso na freqüência de leitura) irá comutar as entradas de leitura a uma razão de 400 vezes por segundo. Já que a primeira entrada tem uma velocidade de comutação maior que a esperada, o seguinte fato vai ocorrer: o multiplexador vai ler um bit e vai para as próximas entradas, quando tornar a ler a primeiro entrada, em vez de ler o segundo bit ele pode acabar lendo o terceiro ou o quarto bit da seqüência, o segundo bit pode acabar sendo perdido devido ao fato de sua freqüência ser superior a 100Hz. Com o segundo sinal de entrada ocorre o contrário, por ser menor que 100Hz, o multiplexador acaba lendo duas vezes o mesmo bit, transmitindo uma informação errada. Somente os sinais 3 e 4 serão transmitidos corretamente.

A multiplexação Plesiócrona

A solução encontrada para solucionar o problema da falta de sincronismo dos sinais de entrada do multiplexador foi usar a multiplexação plesiócrona. A palavra plesiócrona vem do grego: PLESÍOS (QUASE) + KRONOS (TEMPO) uma tradução para plesiócrona poderia ser quase síncrono. A multiplexação plesiócrona é realizada por multiplexador plesiócrono. Como na hierarquia do sistema telefônico existem vários níveis de multiplexação, todo o conjunto de multiplexadores plesíocronos recebe o nome de hierarquia digital plesiócrona, abreviado para PDH (do inglês Plesiochronous Digital Hierarchy).

O funcionamento do multiplexador plesiócrono está baseado numa memória chamada memória elástica. Esta memória elástica pode ser imaginada como uma fila circular. Uma fila é uma memória do tipo FIFO (First In, First Out), em que o primeiro elemento a entrar, é o primeiro a sair. A figura 2 mostra o esquema de uma memória elástica.

Fig.2

A memória elástica é composta de várias células de curta permanência (área da memória onde um bit gravado será substituído logo após a leitura), arrumados em uma ordem cíclica. A gravação dos bits nesta memória pode ser feita segundo o mecanismo de varredura que