Apontamentos de Sistemas Telefonicos com notas, Manuais, Projetos, Pesquisas de Eletrônica

Baixe Apontamentos de Sistemas Telefonicos com notas e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Eletrônica, somente na Docsity!

UNIVERSIDADE EDUARDO MONDLANE

FACULDADE DE ENGENHARIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELECTROTECNICA

APONTAMENTOS DE

SISTEMAS TELEFÓNICOS

PEREIRA, ESMERALDO MENDES JOSÉ

MAPUTO 2012

INDICE

• CAPÍTULO I. INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS TELEFÓNICOS
  • 1.1. Desenvolvimento das telecomunicações.....................................................................................................
  • 1.2. Estrutura da rede de telecomunicações ......................................................................................................
  • 1.3. Serviços de redes .........................................................................................................................................
  • 1.4. Terminologia
  • 1.5. Regulamentação
  • 1.6. Padrões (Standards)..................................................................................................................................
  • 1.7. Modelo de referência ISO para interconexões de sistemas abertos
  • 1.8. Funcionamento do telefone
• CAPÍTULO 2. TRANSMISSÃO EM TELECOMUNICAÇÕES
  • 2.1. Introdução.................................................................................................................................................
  • 2.2 Níveis de potência......................................................................................................................................
  • 2.3. Circuito a quatro fios.................................................................................................................................
  • 2.5. Multiplexação por divisão de frequência
  • 2.6. Multiplexação por divisão de tempo
• CAPÍTULO 3. EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE COMUTAÇÃO
  • 3.1. Introdução.................................................................................................................................................
  • 3.2. Comutação de mensagens
  • 3.3. Comutação de circuitos
  • 3.4. Sistemas manuais......................................................................................................................................
  • 3.5. Funções de um sistema de comutação
  • 3.6 Sistema strowger passo-a-passo................................................................................................................
  • 3.7. Registos – Transladores–Emissores
  • 3.8. Repartidores
  • 3.9. Sistemas Crossbar
  • 3.10. Um trunking geral
• CAPITULO 4. TRAFÉGO EM TELECOMUNICAÇÕES...................................................................
  • 4.1. Introdução.................................................................................................................................................
  • 4.2. Unidade de Tráfego
  • 4.3. Congestão
  • 4.4. Medições do Tráfego
  • 4.5. Um modelo matemático
  • 4.6. Sistemas de chamadas perdidas
  • 4.6.1.Teoria
  • 4.6.2. Desempenho do trafégo
  • 4.6.3. Sistemas de chamadas perdidas em Tandem
  • 4.6.4. Uso de tabelas de trafego
  • 4.7. Sistemas de Bicha
  • 4.7.1. A Segunda Distribuiçao de Erlang
  • 4.7.2. Probabilidade de atraso
  • 4.7.3 Capacidade finita da fila..........................................................................................................................
  • 4.7.4. Alguns resultados úteis
  • 4.7.5. Sistemas com um único servidor
• CAPITULO 5. REDES DE COMUTAÇÃO
  • 5.1. Introdução.................................................................................................................................................
  • 5.2. Redes de um único estágio
  • 5.3. Gradings
  • 5.3.1. Princípios................................................................................................................................................
  • 5.3.2. Construção de gradings progressivos
  • 5.3.4. Capacidade de trafego nos gradings
  • 5.3.4. Aplicações dos Gradings
  • 5.4. Sistemas de link.........................................................................................................................................
  • 5.4.1. Generalidades
  • 5. 4.2. Redes de dois estágios
  • 5.4.3. Redes de três estágios
  • 5.5. Grau de serviço de sistemas de link
  • 5.5.1.Generalidades
  • 5.5.2. Redes de dois estagios
  • 5.5.3. Redes de três estagios
• CAPITULO 6. COMUTAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO
  • 6.2. Comutação Espacial e Temporal
  • 6.2.1. Introdução..............................................................................................................................................
  • 6.2.2. Comutadores espaciais
  • 6.2.3. Comutadores temporais
  • 6.3. Redes de comutação por divisão de tempo
  • 6.3.1. Redes básicas
  • 6.3.2. Caminhos bidireccionais
  • 6.3.3. Redes de comutação mais complexas
  • 6. 3.4. Concentrador
  • 6.4. Grau de serviços das redes de comutação por divisão de tempo
  • 6.6. Sincronização
  • 6.6.1. Alinhamento do frame
  • 6.6.2. Redes de sincronização
• CAPITULO 7. CONTROLE DE SISTEMAS DE COMUTAÇÃO
  • 7.1. Introdução.................................................................................................................................................
  • 7.2. Funções de processamento da chamada..................................................................................................
  • 7.2.1. Sequência de operações
  • 7.2.2. Trocas de sinais
  • 7.2.3. Diagrama de transição de estado
  • 7.3. Controle comum
  • 7.4. Confiabilidade, disponibilidade e segurança
  • 7.5. Controle por programa armazenado
  • 7.5.1. Arquitectura do processador
  • 7.5.2. Processamento distribuido
  • 7.5.3. Software
  • 7.5.4. Controle de sobrecarga........................................................................................................................
• CAPITULO 8: SINALIZAÇÃO
  • 8. 1. Introdução
  • 8.2. Sinalização PCM
  • 8.3. Sinalização de linha de assinante............................................................................................................
  • 8.4. Princípio de sinalização de canal comum
  • 8.4.1. Generalidades
  • 8.4.2 Redes de Sinalização
  • 8.5. Sistema de sinalização CCITT Nº
  • 8.6. Redes digitais de serviços integrados
• Capitulo 9. Redes e Plano Nacional de Telecomunicações
  • 9.1. Introdução...............................................................................................................................................
  • 9.2. Esquema nacional de numeração
  • 9.3. Facturação...............................................................................................................................................
  • 9.4. Encaminhamento
  • 9.4.1. Encaminhamento Alternativo Automático (AAR)
  • 9.5. Gestão de rede........................................................................................................................................
• CAPITULO 10: REDES CELULARES
• Acrônimos

CAPÍTULO I. INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS TELEFÓNICOS

1.1. Desenvolvimento das telecomunicações

A maior parte das actividades humanas dependem do uso da informação, esta aparece numa grande variedade de formas, incluindo a voz humana, documentos escritos e impressos e dados de computadores. A informação pode ser processada, armazenada e transportada. E foram desenvolvidas tecnologias para executar todas essas funções.

Um dos mais importantes meio de transportar a informação é converte-la em sinais eléctricos e transmiti-la sob uma distância: isto é telecomunicação. As comunicações eléctricas começaram com a invenção do telegrafo independentemente por Wheatstone e Morse em 1837.

Sistemas telegráficos consistiam principalmente em linhas separadas, ponto-a-ponto enviando informação numa direcção de cada vez ( half duplex ). Com o surgimento da telefonia tornou-se necessário que as linhas fossem conectadas em conjunto, de maneira a permitir conversação em ambos os sentidos ( full duplex ).

Em 1878 Alexander Graham Bell inventou o telefone e a primeira central telefónica a New Haven Connecticut foi inaugurada em 1878. Redes de telecomunicações cresceram em todos os paises do mundo e foram acrescidas de uma rede internacional que conecta mais de um bilião de telefones em mais de 200 países. Estas redes agora providênciam muitos serviços diferentes incluindo telegráfia, telefonia, comunicações de dados e transmissão de televisão. O negócio de telecomunicações envolve muitos participantes, estes incluem:

 Os utilizadores,

 Os operadores públicos de telecomunicações (PTO),

 Os provedores de serviços que envolvem telecomunicações,

 Os fabricantes de equipamentos e componentes (tanto hardware como software) ,

 Os investidores e,

 Os governos.

Uma vez que os utilizadores devem pagar taxas para cobrir o custo de providênciar redes, eles são habitualmente chamados assinantes ou clientes.

1.2. Estrutura da rede de telecomunicações

Se uma comunicação é requerida entre estações de “ n ” utilizadores, ela pode ser providênciada por uma rede constituinda numa linha de cada estação para qualquer outra como mostrado na figura 1.2-a, esta é a chamada rede totalmente interligada ou rede em malha. A rede em malha tem a vantagem de: existe uma ligação entre uma estação e qualquer outra. A desvantagem é o alto custo na utilização de cabos.

Na chamada rede em malha cada estação necessita de linhas para as outras “ ” estações. Portanto se a linha de A para B também transportar chamadas de B para A o número total de linhas requeridas é igual a:

( )

Se , então N é aproximadamente proporcional a n^2. O arranjo da figura 1.2-a é praticável se n for pequeno e as linhas forem curtas, contudo a medida que n aumenta e as linhas se tornam mais compridas

Para a telefonia, a comunicação nos dois sentidos é requerida entre qualquer par de estações e, deve ser possível que muitas conversações tenham lugar ao mesmo tempo, Estes requisitos podem ser satisfeitos providênciando uma linha para cada estação de utilizador apartir de um centro de comutação central (por exemplo uma central telefónica). O centro de comutação central interliga as linhas sempre que solicitada. Esta configuração de rede é mostrada na figura 1.2-d e é chamada de rede em estrela. Neste sistema o número de linhas é reduzido de ( ) para. Se n for grande o custo de providênciar o centro de comutação é de longe menor que a poupança em custo de linha. Numa área coberta por uma rede em estrela, a medida que o número de estações servidas por ela cresce, os custos de linha aumentam tornando-se então económico dividir a rede em redes menores, cada uma servida pela sua própria central, como é ilustrado na figura 1.3.

a) Area com um só central (^) b) Area com várias centrais Figura 1.3.

O comprimento médio de uma linha de cliente e, portanto o custo total da linha decresce com o número de centrais, mais o custo de providênciar as centrais aumenta. Portanto como mostrado na figura 1. existe o número optimo de centrais para o qual o custo total da rede é minimo.

Figura 1.4. Variação do custa da rede com o número de centrais

Numa área servida por várias centrais os clientes em cada central terão que conversar com clientes de outras centrais. É necessário portanto providênciar circuitos entre centrais. Estes circuitos são chamados de

circuitos de junção e eles formam a rede de junção. Se junções são providênciadas entre todas as centrais, a rede de junção tem a configuração da figura 1.2.a). Contudo se o custo da junção for alto não será económico ligar todas as centrais directamentene, sendo mais barato fazer conexões entre as centrais locais dos clientes atravéz de um centro de comutação chamado tandem. Redes de junção tem então uma configuração em estrela como mostrado na figura 1.2. d).

Na prática junções directas entre duas centrais locais provam-se economicas quando existe uma grande comunidade de interesses entre os seus clientes (resultando numa alta carga de trafégo) , ou quando a distância entre elas é curta (resultando num baixo custo de transmissão). Seguindo o mesmo princípio o encaminhamento directo através de uma central tandem é mais economico quando o trafego é pequeno ou a distância entre elas é grande.

Consequentemente uma area multicentral habitualmente tem junções directas entre algumas centrais, mais o tráfego entre outras é encaminhado através de uma central tandem. A rede da área como mostrado na figura 1.5 abaixo é então uma mistura de uma rede em estrela ligando todas as centrais locais a uma central tandem e uma rede em malha ligando algumas das centrais locais entre elas.

Figura 1.5. Area multicentral. L – Central Local; T – Central Tandem

Clientes que querem comunicar com pessoas noutra parte do país para além da sua própria área, terão que ter a sua área interligada com outras através de circuitos de longa distância, os quais formam uma rede troncal. Uma vez que todas as centrais locais numa área têm junções para centrais tandem, estas providênciam o acesso conveniente a rede troncal. Contudo em cidades grandes o trafego de longa distância é suficiente para a comutação local tandem e as funções de comutação troncal sejam efectuadas por centrais diferentes (centrais separadas). Tal como não é económico que todas as centrais na mesma area estejam totalmente interligadas entre si, também não é frequentemente economico que todas as centrais troncais estejam totalmente interligadas entre si. Consequentemente rotas de encaminhamento entre diferentes áreas são providenciadas por conecções tandem através de centrais de tránsito troncais.

Numa grande rede nacional, centrais de tránsito troncais podem ou não ser totalmente conectadas e um ou mais níveis de centro de comutação são introduzidos, isto produz uma concatenação de redes em estrela resultando na configuração em arvore como a mostrada na figura 1.2-e). Contudo rotas directas são providênciadas quando o trafego é elevado ou os custos de transmissão são baixos (distâncias curtas). Portanto a arvore é completada por rotas laterais ligando centrais no mesmo nível, como ilustrado na figura 1.6.

Numa rede do tipo mostrado na figura 1.6 onde existe uma rota directa entre duas centrais do mesmo nível, existe também uma possivel rota alternativa entre centrais do mesmo nível através de uma central do nível superior próximo, então se o circuito directo não estiver disponível (devido ao corte no cabo por exemplo) é possível escoar o tráfego numa rota indirecta.

outros e as linhas das centrais públicas através de uma central privada (PBX - Private Branch Exchange ou PABX - Private Automatic Branch Exchange ). Para comunicações de dados elas podem ter uma LAN que esteja também ligada a rede pública de dados.

Grandes companhias tem também redes privadas (normalmente empregando circuitos alugados a um operador de telecomunicações) ligando os seus PBX’s ou LAN’s em diferentes partes do país ou ainda através dos diferentes países.

Uma rede de telecomunicações contém um grande número de links (ligação ponto a ponto) juntando diferentes locais que são conhecidas como nós da rede , portanto cada terminal do cliente é um nó. Centros de comutação formam outros nós. Em alguns nós certos circuitos não são comutados, mais os seus links de transmissão são ligados de uma forma semi-permanente.

Os clientes requerem de conexão a nós onde existem operador telefónicos que as possam assistir a fazer chamadas e a serviços públicos de emergência (por exemplo policia, bombeiros e serviços de ambulância). Eles também querem obter ligações de provedores comerciais de serviços de rede de “ valor acrescentado ” (VANS) tais como caixas de correio de voz, preços de bolças, meterologia e resultados desportivos. Consequentemente uma rede de telecomunicações pode ser considerada como a totalidade dos links de transmissão e dos nós, os quais podem ser dos seguintes tipos:

 nós do cliente;

 nós de comutação;

 nós de transmissão;

 nós de serviços.

De maneira a estabelecer uma ligação para um destino requerido e desliga-lo quando não for mais necessário o cliente deve enviar uma informação para a central. Para uma conexão que passa através de várias centrais, tal informação deve ser enviado entre todas as centrais na rota. Esta troca de informação é chamada de sinalização.

Uma rede de telecomunicações pode, portanto, ser considerada como um sistema consistindo nos seguintes subsistemas em interacção:

 Sistema de transmissão;

 Sistema de comutação;

 Sistema de sinalização.

1.3. Serviços de redes

Os clientes dum operador público de telecomunicações (PTO) requerem muitos serviços diferentes dos quais aparentam requerer diferentes redes. Exemplos incluem:

 Redes telefónicas pública comutação (PSTN);

 Rede telegráfica pública comutação (telex);

 Redes privadas de voz e dados (usando circuitos algados);

 Redes móveis celulares;

 Rede pública de dados – PDN ( empregando normalmente comutação de pacotes);

 Redes de serviços especiais intrduzidas para satistazer necessidades especiais dos clientes.

Estes serviços podem usar centros de comutação separados e os circuitos privados usam linhas de transmissão conectados de uma forma semi-permanente aos nós das redes sem comutação. Contudo como mostrado na figura 1.7, os diferentes serviços usam uma rede de transmissão comum que consiste nos circuitos de junção e troncais. Os clientes são conectados à esta através da sua central local via rede de acesso local.

Figura 1.7. Relação entre serviços e rede de suporte CP – Circuitos privados; PDN – Rede pública de dados; PSTN – Rede pública de comutação telefónica; Telex – Rede telegráfica de comutação pública.

Os serviços providenciados pelas redes de telecomunicações podem portanto serem divididos em duas categorias:

1. Teleserviços - nos quais a provisão de um serviço depende de um particular aparelho terminal (por exemplo de um telefone ou tele-impressor). 2. Serviços de transmissão – os quais fornecem ao cliente capacidade de transmissão que pode ser usada para qualquer função desejada (por exemplo circuitos privados).

1.4. Terminologia

Nomes diferentes para os centros de comutação das redes são usados nos diferentes paises. Internacionalmente centrais troncais são chamados de centros primários, secundários e terciários, como mostrado na figura 1.6. O centro primário esta no nível mais baixo da hierarquia troncal e faz o interface com as centrais locais.

Na terminologia ITU (União Internacional de Telecomunicações) , uma central internacional do tipo gatway é chamada de Centro de Transito 3 (CT3). Centrais internacionais CT1 e CT2 interligam apenas circuitos internacionais. Centrais CT2 comutam tráfego entre grupos regionais e centrais CT1 interligam continentes.

1.5. Regulamentação

O negocio de operar redes de telecomunicações teve a tendência de ser um monopólio. Entretanto é extremamente caro escavar estradas, instalar condutas e cabos através de um país. Este custo alto constituiu uma barreira a que muitos operadores entrassem no mercado. Ultimamente existe uma liberarização do mercado, isto fez com que sejam usados métodos para regular o negocio das telecomunicações. Em Moçambique o orgão que regula as telecomunicações é o INCM - Instituto Nacional de Comunicações de Moçambique.

comunicar entre computadores e terminais de diferentes fabricantes. Isto levou-nos ao conceito de interconexão de sistemas abertos (OSI) para permitir que as redes sejam independentes da máquina.

O desenvolvimento das especificações de protocolos necessários para a interconexão de sistemas abertos foi executado pela ISO. Os padrões ISO são baseados no protocolo de sete camadas conhecido como modelo de referência ISO para o OSI. O princípio deste modelo é mostrado na figura 1.8.

Figura 1.8. Modelo de sete camadas ISO para interconecção de sistemas abertos

Cada camada é um utilizador de serviços da camada de baixo e providência serviços a camada acima. Também cada camada é especificada independentemente das outras camadas, contudo tem um interface definido com a camada de baixo e com a camada de cima. Portanto no que diz respeito aos utilizadores a comunicaçõa parece ter lugar através de cada camada como mostrado pelas linhas tracejadas na figura 1.8. De facto, na realidade cada troca de dados passa pela camada de baixo (camada física) , no terminal emissor, atravessa a rede para o terminal receptor e então sobe de novo. As camadas do modelo OSI são como se segue:

Camada 1 – camada fisíca : esta define o interface em termos de conexões, tensões e velocidade de dados de maneira que os sinais sejam transmitidos bit-a-bit.

Camada 2 – camada de link : esta providência a detencção e correcção de erros para um link de maneira a assegurar que a troca de dados seja confiavel. Ela pode requerer que os dados sejam divididos em blocos chamados “pacotes”, para inserir bits de verificação de erros ou de sincronização, contudo a transparência é preservada para os bits de dados nestes blocos.

Camada 3 – camada de rede : esta diz respeito as operações da rede entre os terminais. Ela é responsável pelo estabelecimento das conexões correctas entre os nós apropriados da rede.

Camada 4 – camada de transporte : é responsável pelo estabelecimento do caminho de comunicação apropriado independente da rede, para um equipamento terminal particular (por exemplo providênciando a apropriada velocidade de dados e controle de erros). Ela portanto, liberta o utilizador da nessecidade de se preocupar com esses detalhes. Camada 5 – camada de sessão : diz respeito ao estabelecimento e manutenção de uma sessão operacional entre terminais.

Camada 6 – camada de apresentação : diz respeito ao formato de dados apresentados de maneira a ultrapassar diferenças da representação da informação tal como ela é fornecida num terminal e requerida por outro terminal. O seu proposito é fazer com que a comunicação sobre a rede seja independente da máquina.

Camada 7 – camada de aplicação : Define a natureza da tarefa a ser executada. Ela fornece ao utilizador de programas a aplicação necessária, por exemplo correio electrónico, processamento de palavras, transações bancárias, etc.

É bastante util analisar sistemas de comunicação em termos do modelo OSI. Os sistemas de comunicação estão agora a ser especificados e projectados com protocolos em camadas de acordo com o modelo OSI. Um exemplo e o sistema de sinalização CCITT 7. Os projectistas de redes de telecomunicações estão principalmente ocupados com as camadas 1 á 3. As camadas mais altas dizem respeito aos projectistas de software para aplicações particulares da rede. No caso da telefonia a camada 3 apenas requere os sinais de “ pedido de chamada” e de “desligar” (fora de descanso e no descanso ou pedido de chamada), ‘‘toque de chamada’’ e tons de endereçamento (discagem). Protocolos para as camadas mais altas podem ser desenvolvidos “ad hoc” pelo utilizador a medida que a conversação avança. Em contraste para comunicação entre máquinas (computadores) devem ser preparados todos os trabalhos em detalhe e programados com antecedência.

1.8. Funcionamento do telefone

1. Recepção : As correntes de voz de entrada passam entre os fios A e B através do enrolamentode e do transmissor. As forças electromotrizes induzidas nos enrolamentos de e são ambas nas mesmas direcções, e tendem a produzir correntes em direcções opostas em R1. As proporções dos enrolamentos e das impedâncias dos circuitos conectados são contudo tais que a corrente resultante em R1 é pequena e introduz pouca queda de tensão. A tensão dos enrolamentos de e é portanto quase toda disponível, o que provoca o fuxo da corrente no circuito local de recepção (auscutador). Isto contudo inclui não apenas o receptor mas também o transmissor. 2. Pedido de chamada : Quando a linha de assinante esta vaga, a bateria da central alimenta a linha atraves do enrolamento de um rele de linha, normalmente conhecido como rele L. Nenhuma corrente flui normalmente, mas quando o assinante retira o auscutador do descanso, um loop de corrente continua

estabelece-se via GS2 , o enrolamento de 35  e o transmissor. O rele de linha é operado pela corrente que

flui a volta do loop como mostrado na figura 1.9.a). A operação do rele L , faz com que a central tome conhecimento do pedido de chamada.

3. Discagem : A operação do rele L numa central automática resulta no reconhecimento por parte da central de um pedido de chamada o qual dá origem ao envio de um sinal de marcar. A operação de discagem é

a central. Uma vez que existe uma corrente mínima de linha que a central pode detectar, existe portanto uma resistência de linha máxima permissivel, isto limita o comprimento de linha máximo e o tamanho da áre servida pela central.

Quando telefones de disco marcadore são usados, os clientes enviam informação de endereço por impulsos decadicos. Por digitar o disco marcador estabelece-se e corta-se o circuito para enviar um trem de até 10 impulsos de loop-disconect, aproximadamente 10 impulsos por segundo. A central é capaz de detectar o fim de cada trem de impulsos devido a mínima pausa entre digitos (por exemplo de 400 milisegundos a 500 milisegundos) , resultando no estado de loop significativamente maior que os estados de loop (ligado) estabelecidos durante o envio dos impulsos (por exemplo 33 milisegundos). Um telefone com botões usando sinalização multifrequência entre dois tons (DTMF), ele envia cada digito por meio de uma combinação de duas frequências, uma de cada dois grupos de quatro frequências como mostrado na figura 1.11. Isto é feito para reduzir o risco de “ imitação de sinal ” , uma vez que cada digito usa duas frequências e estes não estão harmonicamente relacionados, existe muito menos possibilidade de cada combinação seja produzida pela voz ou por ruido da sala recolhido pelo transmissor do telefone do que se apenas uma frequência fosse usada.

Frequencias (Hz) 1209 1336 1477 1633 697 1 2 3 Reservado 770 4 5 6 Reservado 852 7 8 9 Reservado 941 * 0 # Reservado

Figura 1.11. Codificação de frequências usado pelo telefone de teclas

Em adição aos digitos de 1 à 0 o teclado do telefone tem os símbolos asterisco e cardinal, que são usados em centrais SPC para activar facilidades sob o controle dos clientes.

CAPÍTULO 2. TRANSMISSÃO EM TELECOMUNICAÇÕES

2.1. Introdução

Os sistemas de transmissão providenciam circuitos entre nós numa rede de telecomunicações. Se um circuito usa um caminho de transmissão separado para cada derecção, estes são chamados de canais. Em geral um canal completo passa atravéz do equipamento de emissão numa “ estação terminal ”, uma “ linha de transmissão ”o qual pode conter “ repetidores ” em “ estações intermédias ” e equipamento de recepção noutra estação terminal.

2.2 Níveis de potência

Uma larga gama de níveis de potência é encontrada em sistemas de transmissão de telecomunicações e, portanto é conveniente usar uma unidade logaritmica para potências. Esta unidade é o decibel (dB) que é definido como o seguinte:

a) Se a potência de saída P 2 é maior que a potência de entrada P 1 então o ganho G em decibeis é:

( ) (2.1.a)

b) Se contudo (^) P 2 (^)  P 1 , então a perda ou atenuação L em decibeis é igual a:

( ) (2.1.b)

c) Se os circuitos de entrada e saída tem a mesma impedância então:

( ) ( ) , e

Uma unidade logaritmica de potência é conveniente quando um número de circuitos tendo ganhos ou perdas são conectados em tandem. O ganho ou perdas geral do número total de circuitos em tandem é simplesmente a soma algébrica dos seus ganhos ou perdas individuais medidas em decibel.

Se uma rede passiva tal como um atenuador ou filtro é introduzido no circuito entre o gerador e a carga, o acrescimo da perda total do circuito é chamado de perda de insersão. Se uma rede activa tal como um amplificador é inserido a potência recebida pela carga deve aumentar, isto é portanto um ganho de inserção.

O decibel (dB) como definido acima é uma unidade relativa do nível de potência. Para medir o nível absoluto de potência em decibeis é necessário especificar um nível de referência. Este é usualmente tomado como sendo de 1 mW e o simbolo “ dBm ”, é usado para indicar níveis de potência relativos a , por exemplo e. Algumas vezes (em sitemas satelite por exemplo) o nível de referência é tomado como sendo , o simbolo usado é então dBw.

Uma vez que o sistema de transmissão contém ganhos e perdas, um sinal terá diferentes níveis em diferentes pontos do sistema, e portanto é conveniente exprimir os níveis em diferentes pontos do sistema em relação a um ponto escolhido chamado “ ponto de referência zero ”. O nível relativo dum sistema em qualquer outro ponto em relação a este nível no ponto de referência é denotado como dBr. Um exemplo pode ser visto na figura 2.1.

É muitas vezes conveniente exprimir o nível do sinal em termos do nível correspondente no ponto de referência, isto é denotado como dBm0 , consequentemente:

menores que zero. Para evitar isto, a linha de dois fios em cada extremo é conectada à linha de quatro fios através de um “equipamento terminal de 2 fios por 4 fios”. Este contém um transformador hibrido (consistindo em dois transformadores conectados inversamente) e uma rede de balanceamento de linha cuja impedância é semelhante a do circuito a dois fios sobre a requerida banda de frequência. O sinal de saída do amplificador de recepção faz com que tensões iguais sejam induzidas nos enrolamentos secundários do transformador T1. Se as impedâncias da linha de dois fios e do balanceamento de linha forem iguais então correntes iguais fluiram nos enrolamentos primários do transformador T2 e nenhum sinal é aplicado a entrada do amplificador de emissão. Estes enrolamentos estão conectados em anti-fase, portanto nenhuma f.e.m. é induzida no enrolamento secundário do transformado T.

Deve-se notar que a potência de saída do amplificador de recepção divide-se igualmente entre a linha de dois fios e a rede de balancemaneto de linha. Quando um sinal é aplicado a partir da linha de dois fios, a ligação usada entre os enrolamentos do transformador resulta numa corrente zero na rede de balanceamento de linha. A potência é então dividida igualmente entre a entrada do amplificador de emissão e a saida do amplificador de recepção onde não produz qualquer efeito. O preço para evitar o “singing” é portanto a perda de 3 dB em cada direcção de transmissão para além de quaisquer perdas nos transformadores (tipicamente 0,5 dB a 1 dB).

A impedância de linha a 2 fios varia com a frequência. Para conseguir uma operação correcta de um terminal de dois por quatro fios será necessário projectar uma rede de balanceamento complexa para adapta- la extritamente ao longo da banda de frequência, isto seria muito caro se fosse praticável. Para além disso, quando a linha a quatro fios é conectada a linha de dois fios por comutadores numa central electromecânica não se sabe previamente a qual linha de dois fios esse equipamento de quatro fios será conectado. Consequentemente um simples “balanceamento de compromisso” é normalmente empregue, por exemplo uma resistência de 600 Ω ou 900 Ω, portanto uma pequena fracção de potência recebida no lado da recepção no circuito de quatro fios passará atravéz do transformador híbrido e será retransmitida noutra direcção.

2.3.2. Ecos

Num circuito a quatro fios, um balanceamento de linhas imperfeito faz com que parte da energia do sinal transmitido numa direcção volte na outra. O sinal refletido para o lado do falador (do que fala) é chamado “ eco do falador ”, e o do lado do que escuta é chamado “ eco do que escuta ”. Os caminhos atravessados por estes ecos são mostrados na figura 2.3.

Figura 2.3. Caminhos de eco e do singing no circuito a 4 fios

A atenuação entre a linha a dois fios e a linha a quatro fios (entre a linha a quatro fios e a linha a dois fios ) foi mostrado na secção 2.3.1 como sendo de 3 dB. Portanto, a atenuação total de um circuito a dois fios para outro a 2 fios é de:

(2.4),

onde G 4 é o ganho líquido de um lado do circuito a quatro fios, isto é, ganho total de amplificação menos perda total da linha).

A atenuação através do transformador hibrido de um lado do circuito a quatro fios para outro de quatro fios é chamada de perda ou atenuação trans-hibrido. Pode ser demostrada que esta perda é sendo,

| | (2.5)

onde Z é impedância da linha a dois fios e N é a impedância da rede de balanceamento.

A perda ou atenuação B representa a parte da perda trans-hibrida que é devida a não adaptação da impedância entre a linha de dois fios e a rede de balanceamento e, é conhecido como perda de retorno de balanceamento (BRL – Balance Return Loss)****.

A atenuação do eco que atinge a linha de dois fios de quem fala a volta do caminho mostrado na figura 2.3 é: ( )

O eco é atrasado por um tempo , onde T 4 é o atraso da linha a quatro fios (entre os seus terminais a dois fios).

A atenuação do eco que atinge a linha de dois fios de quem escuta (relativo ao sinal recebido directamente) é: ( ) ( )

e é atrasado por um tempo de em relação ao sinal recebido directamente. O efeito do eco para quem fala e para quem escuta é diferente. Para quem fala ele interrompe a sua conversação e para quem escuta reduz a inteligibilidade de aquilo que recebe. O eco de quem fala é usualmente o mais problemático porque tem nível mais alto (de uma quantidade igual ao BRL ). O efeito incomodo do eco aumenta com a sua magnitude e atraso.

Quanto mais longo for o circuito maior será a atenuação do eco requerida, isto pode ser conseguido fazendo com que a perda total L 2 aumente com o comprimento do circuito. Existe um limite para o qual a perda pode ser aumentada para controlar o eco. Este é normalmente atingido quando o atraso a volta do loop LT 4 é de cerca de 40 ms. Este atraso é excedido em circuitos intercontinentais, via satelite e outros, sendo portanto impossível obter tanto uma adequada baixa perda de transmissão como uma adequada alta atenuação de eco. Em tais circuitos é necessário controlar o eco pela introdução dos dispositivos chamados supressores de eco ou canceladores de eco.

Um supresor de eco consiste num atenuador operando a voz, o qual é instalado no caminho do circuito a quatro fios e é operado por sinais do outro caminho. Sempre que a voz é transmitida numa direcção, a transmissão na direcção oposta é atenuada, interrompendo portanto o caminho do eco. Exite um destes supressores em cada extremo do circuito. Uma serie de dificuldades surgem com simples supressores de eco deste tipo.

Numa conecção comutada de muito longa distância é possivel haver uma serie de circuitos com supressores de eco ligados em tandem. Se estes circuitos operassem independentemente poderiam aumentar problemas em relação ao sinal é portanto necessário desactivar os supressores de eco nos links intermédios da conecção. É também necessário desactivar os supressores de eco durante a transmissão de dados, uma vez