Princípios da Telefonia. voz via telefonia = dois transdutores:

� Acústico-elétrico (microfone) � Elétrico-acústico (alto-falante) � uma fonte de alimentação.

• microfones simples (o microfone a carvão)

contém um diafragma sensível à pressão exercida pelas ondas sonoras. O movimento do diafragma faz variar a compressão de grânulos de carvão (quanto maior a compressão, menor a resistência elétrica).

Se o circuito é alimentado por uma bateria (DC), a corrente varia segundo

o sinal acústico. Trata-se de um resistor controlado à voz.

diafragma

cápsula

grânulos de carvão

+-

ondas sonorasrepresentação

MIC

alto-falante: é conseguido com auxílio de uma bobina colocada junto a um imã permanente. Quando a corrente (ac) gerada pelo sinal de voz é aplicada à bobina, esta gera um campo que interage com o campo do imã => movimento do cone (de papelão) colado à bobina.

cone

cápsula

imã permanente ondas sonoras

representação

FTE

bobina

Esquema rudimentar de um aparelho telefônico.

FTEMIC - +

bateria Modelo rudimentar (simplex) para um telefone.

funcionamento não deve ser unidirecional (a comunicação é duplex). Cada terminal (aparelho) deve possuir simultaneamente os dois transdutores (falar/escutar).

Um circuito à dois fios (mic) e um circuito à dois fios (fte) == circuito a quatro fios que é ligado através de um transformador chamado de híbrida, convertendo o circuito a 4 fios em 2 fios. A alimentação requerida não é colocada nos telefones e sim na central telefônica a qual o assinante está ligado.

P/ Comutação

CENTRAL LOCAL

I/P

+

-

48 V

Alimentação por BC.

Princípios do funcionamento dos aparelhos telefônicos: diagrama simplificado, exibindo diferentes blocos funcionais.

linha de acesso

Circ. de compensação

Automática

balanceamento

chaves

Dial

RxTX

Híbrida

Telefone: Um diagrama simplificado.

A campainha-

Mesmo quando o telefone está "desligado", o circuito da campainha

mantém-se conectado à central local.

Isto permite receber um sinal de chamada enviado pela central, fazendo o

telefone soar.

O sinal de chamada é um sinal AC (típico 48V) de duração 4 segundos com

ciclo 1 seg ON; 3 seg OFF (ouça quando alguém ligar para sua residência!).

A chave-

Ao retirar o fone do gancho, a chave fecha um contato (loop signaling)

permitindo a corrente fluir da central para o aparelho - ouve-se o sinal de

linha (dando linha ou ocupado).

O "Dial"-

Disco ou teclado para discagem. O sistema com disco rotatório (mecânico)

tem velocidade limitada- típico 10 pulsos/seg. Um pulso para #1, dois

pulsos para #2,..., nove pulsos para #9 e dez pulsos para #0 discado.

O sistema DTMF anteriormente descrito é superior.

Abaixo o sinal no sistema decádico.

corrente

...

pulsos

retorno discosolta discoretira do gancho

TX e RX-

As cápsulas são essencialmente transdutores elétricos/acústicos.

O Circuito de Compensação automática-

Funciona como um AGC, permitindo manter o nível de voz

praticamente independente da distância do assinante à central.

A Híbrida-

Transformador que permite acoplar (interface) o circuito a 4 fios (02 em TX e 02 em RX) e a linha de acesso à 2 fios.

4 fios

2 fios

FONE

Balanceamento-

Pequena realimentação do que é falado (TX) para o próprio fone de

ouvido do aparelho (RX).

Atualmente, a implementação dos módulos descritos é feita em CIs. Já existem telefones "single chip", incluindo:

(a) Gerador de DTMF (b) Circuito de voz-- híbrida ativa + amplificador do Microfone (c) Circuito da campainha-- tone ringer e (d) Compensação automática.

Em telefonia, não é possível que um assinante tenha um par de fios

conectando-o a cada dos outros assinantes.

Um sistema desta forma é inviável devido ao custo proibitivo e dificuldades

de manutenção.

Ao invés disto, são construídas centrais locais que recebem linhas dos usuários

de uma dada área geográfica (freqüentemente, bairro). Cada central

normalmente comporta até 10.000 assinantes, 0000 a 9999.

NB- centrais para celulares têm capacidade bem maior.

A identificação completa do assinante ==

prefixo numérico indicativo da central (três dígitos) +

# do assinante na central.

Para que assinantes de centrais locais distintas estabeleçam comunicação � as

centrais locais conectadas entre si.

O canal de interligamento entre centrais locais (linhas intercentrais) é

usualmente referido como um tronco.

central local0000

2314

4552271

8210

tronco

N.B São circuitos de tráfego intenso e é comum o uso da multiplexação FDM

ou principalmente TDM.

Multiplexação FDM e Telefonia A multiplexação consiste na transmissão simultânea de vários sinais (mais de

um) em um mesmo canal, de tal forma que é possível recuperar cada um deles

no destinatário.

As técnicas usuais para multiplexar sinais são "FDM-- Multiplex por Divisão em Freqüência" "TDM-- Multiplex por Divisão no Tempo" "CDM-- Multiplex por Divisão em Códigos" GDM – Multiplex por Divisão em Corpos Finitos (UFPE)

FDM A idéia da MUX FDM consiste em transmitir vários sinais misturados no

domínio do tempo, porém separados no domínio da freqüência (conteúdo

harmônico).

Cada um dos canais é alocado em uma faixa de freqüências diferente usando

normalmente a Modulação SSB e os sinais modulados são somados gerando

um novo sinal referido como Sinal em Banda Básica.

Este sinal é encarado pelo modulador como um sinal único, banda limitada.

Um esquema típico de MUX é mostrado a seguir.

~

MOD.SSB

LPF

~

MOD.SSB

LPF

~

MOD.SSB

LPF

... Σ

w

w

w

1

2

N

SUB-CANAL

w

w

w

c1

c2

cN

...

...

...

ϕ

ϕ

ϕ

1

2

N

(t)

(t)

(t)

(t)ϕB MODULA

DOR

~wc

ϕ (t)C

p/ canal

Gerenciador de

Subportadoras e Pilotos

pilotos

f

f

c1

cN...

fci

fc

= subportadora i-ésimo canal

= portadora

Configuração de um Sistema MUX FDM.

ϕb(t ) = ϕci (t)i=1

n

∑, portanto

Φb(w) = Φcii=1

n

∑ (w).

...

ΦB(w)

w w wc1 c2 cN

...w

banda de guarda

Espectro Típico de Sinais MUX em FDM.

Na detecção.

SUB-CANAL

~

MOD.

SSBBPF

~

MOD.

SSBBPF

~

MOD.

SSBBPF

w

w

w

c1

c2

cN

...

...

...

...

ϕ

ϕ

ϕ

1

2

N

(t)

(t)

(t)

(t)ϕBDEMODU

LADOR

~wc

ϕ (t)C

RECUPERAÇÃO DE

SUBPORTADORAS

pilotos

f

f

c1

cN

...

fci

fc

= subportadora i-ésimo canal

= portadora

Recepção de sinais FDM (Demultiplex FDM).

O maior problema da FDM é a diafonia (crosstalk), uma interferência indesejável entre canais.

FDM em fibras ópticas: Multiplexação por Divisão em Comprimento de Onda (WDM) e demux WDDM, usual nas faixas (0,82 e 1,3) µm e para (1,3 e 1,55) µm. Outra aplicação da FDM: Sistemas CATV (Assinatura de Televisão por cabo). Grande parte das operadoras de cabo operam na faixa de 54 MHz a 450 MHz, provendo cerca de 60 canais AM-VSB multiplexados.

Tabela. Hierarquia FDM Européia (adotada no Brasil).

DESIGNAÇÃO

Intervalo de Freqüências

Banda Passante

Nº de Canais

Grupo 60-108 kHz 48 kHz 12 Super grupo 312-552 kHz 240 kHz 60 Grupo Mestre 812-2.044

kHz 1.232 kHz

300

Super Grupo Mestre

8.516-12.388 kHz

3,872 MHz

900

Banda básica 12M

316-12.388 kHz

12 MHz 2.700

Banda básica 60M

4.332-59.684 kHz

60 MHz 10.800

Para o sistema "CCITT"

1 supergrupo de 5 grupos 1 supergrupo de 5 grupos 1 grupo mestre de 10 supergrupos 1 grupo mestre de 5 supergrupos 1 jumbo grupo de 6 grupos mestre 1 supergrupo mestre de 3 grupos mestre 1 jumbo grupo mux de 3 jumbos grupos 1 Banda 12MHz de 3 supergrupos mestre 1 Banda 60MHz de 12 supergrupos mestre.

1º

NívelMUX

12312

2º

NívelMUX

12

3º

NívelMUX

12

4º

NívelMUX

123

5

5

5º

NívelMUX

123

grupo

super grupo

grupo mestre

super grupo mestre

banda básica

12M Hierarquia FDM padrão CCITT adotada no Brasil.

1 2 3 12

GRUPO

f (kHz)60 64 68 ..... 102 108

f (kHz)

1 2 3 12

GRUPO

1 2 3 12

GRUPO

1 2 3 12

GRUPO

312 360 408 ... 540 552

SUPERGRUPO1 2 5

Espectros na Hierarquia FDM (e.g. LSB).

• Sistemas FDM clássicos (SSB): em desuso

• Sistemas c/ fibras ópticas: multiplexação WDM

(wavelength Division Multiplex) = FDM adotado a sinais ópticos.

A informação de cada tributário é modulada usando um Diodo Laser (DL), que emite comprimento de onda específico para cada subcanal (os Diodos laser são as subportadoras do sistema). Como λ=c/f, multiplexar em comprimento de onda é o mesmo que multiplexar em freqüência. Cada sinal é modulado individualmente e os sinais ópticos são combinados por um acoplador óptico (guia de onda planar).

LD 1

LD 2

LD n

MOD

MOD

MOD

.

.

. . . .

. . .

A C O P L A D O R O P T I C O

fibra óptica

λ λ ... λ1 2 n

λ1

λ2

λn

controle de

λ ..

Monitoramento de λ

Sistema WDM.

fibra óptica

λ λ ... λ1 2 n

controle de λ

..

Monitoramento de λ

LD 1

LD 2

LD n

MOD

MOD

MOD. . .

. . .

A C O P L A D O R O P T I C O

λ1

λ2

λn... ...

MOD

MOD

MOD. . .

.

.

. . . .

A C O P L A D O R O P T I C O

λ1

λ2

λn

... ...

λ λ ... λ1 2 n

polarização

.

.

.

.

Diodo Laser

Figura. Sistema de WDM=> Multiplex óptico por Divisão em Comprimento de onda

PLANO DE NUMERAÇÃO- O 1º algarismo do assinante não deve ser 0 ou 1. � O código 0 (e 00) é usado para chamadas interurbanas (e internacionais).

� O número inicial 1 é reservado para serviços especiais, utilidade pública e emergência:

Informações, reclamação de defeitos, hora certa, despertador, polícia, Corpo de Bombeiros, falta de luz e força etc.

0 ou 00

troncos

outras centrais

outros assinantes

REDE LOCAL 00

troncos

outras cidades

central trânsito nacional

assinante

linha

0

00

DDD

DDI

Legenda

outros países

central Internacional

REDE NACIONAL REDE INTERNACIONAL

Rede Telefônica.

Tipicamente, centrais locais tem uma área de ação de raio 5 a 6 km.

Várias centrais locais podem ser interligadas através de uma central de

trânsito.

T

Central de trânsito. O tráfego interurbano é concentrado através das centrais de trânsito em uma

central interurbana.

T

T

I

T

enlace internacional

Atualmente, as são centrais digitais do tipo CPA-T - Central de Programação

Armazenada, com comutação digital.

Tecnologia introduzida no final da década de 70, especialmente com as

centrais AXE Ericsson, NEAX Nec e EWSD Siemens.

Chega-se a um ponto em que muitas centrais locais significam aumento

demasiado no número de troncos, impossibilitando a interligação entre todas

elas.

centrais tandem são centrais especiais que comutam chamadas de diversas

centrais locais. Desempenham uma função auxiliar e não possuem prefixo, não

atendendo, portanto, assinantes.

12.938.862 acessos em 1994, com densidade telefônica 9,4 p/ hab. 15.587.365 acessos em 1995, com densidade telefônica de 10,3 p/ hab. (por 100 habitantes).

NVBSTA

BVG

STB

PDE

PZS

CBO

MAD

UNI

AFO

IMB

IBUARE

TAM

ENC

CCA

EBT

JBO

CUR

CAN

CAJ

OLD

PUI

ABU

ISS

Algumas centrais do grande Recife

Anel principal: NBV (Nova Boa Vista), STA (santo Antônio), BVG (Boa Viagem), STB (Setúbal), PZS (Prazeres), MAD (Madalena), CCA (Casa Caiada).

92

95

91

96

93

68

69

65

62

62

61

67

71

73

86

85 84

83

8275

81

38

33

34

37

31

3235

27

24

2144

45

4642

4341

41

48

49

54

5153

55

17 16

1918

14

15 1112

13

Códigos de área dos estados brasileiros, em centrais interurbanas.

O serviço telefônico Internacional: i) Dois sistemas de cabos submarinos para a CEE; -- o Bracan e Atlantis

ii) Um sistema de cabo submarino para os EUA; -- Brus

iii) Comunicação por satélite: Intelsat e Inmarsat

iv) Enlaces de microondas (Argentina, Bolívia, Paraguai)

v) Cabos de fibras ópticas

vi) cabos ópticos internacionais:

unisur (Brasil, Argentina e Uruguai); Américas I (Brasil EUA).

As principais estações terrenas para transmissão internacional por satélite são: Tanguá (Itaboraí-RJ, inaugurada em 28/02/69) e Morungaba (Campinas-SP)

2005199019751960194519301915

10 4

10 5

10 6

10 7

10 8

#terminais

Evolução do número de terminais telefônicos no Brasil

Ano

# terminais telefonicos

y = 2.8665e-58 * 10^(3.2478e-2x) R^2 = 0.986

Nos telefones modernos, a discagem é realizada por meio de teclas, cada uma

delas correspondendo à emissão de um par de tons senoidais na faixa de 300 a

3.000 Hz.

Por exemplo, ao compor 5, são enviados simultaneamente dois tons, um de

770 Hz e outro de 1336 Hz (vide tabela).

Este esquema de sinalização entre assinante-central é chamado de DTMF

(Dual-tone Multi-Frequency).

Sistema DTMF de digitação por teclas

(Recomendação Q23 do CCITT)

1209 1336 1447 1633

697

770

852

941

LFHF

1 2 3

4 5 6

7 8 9

* 0 #

A

B

C

D

Teclado DTMF

grupo HF

grupo LF

Os telefones atualmente dispõem de uma pequena chave comutadora P-T

(pulse-tone) que permite selecionar a discagem via pulsos ou tons, dependendo

da central local aceitar a última possibilidade.

A velocidade de discagem é muito maior no caso de DTMF.

O DTMF além de proporcionar maior velocidade e imunidade a erros

(vantagem assinante), resulta em menor ocupação da central, com alívio no

tráfego (vantagem para a rede).

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05-1

-0.5

0

0.5

1

Time (sec)

Signal

Time Response

0 500 1000 1500 200010

-10

10-5

100

105

Frequency (Hz)

Signal Power

Spectrum

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05-1

-0.5

0

0.5

1

Time (sec)

Signal

Time Response

0 500 1000 1500 200010

-10

10-5

100

105

Frequency (Hz)

Signal Power

Spectrum

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05-1

-0.5

0

0.5

1

Time (sec)

Signal

Time Response

0 500 1000 1500 200010

-10

10-5

100

105

Frequency (Hz)

Signal Power

Spectrum

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05-1

-0.5

0

0.5

1

Time (sec)

Signal

Time Response

0 500 1000 1500 200010

-10

10-5

100

105

Frequency (Hz)

Signal Power

Spectrum