TEORIA PDH (HIERARQUIA DIGITAL PLESIÓCRONA)

Os sistemas de transmissão PDH são oriundos da técnica PCM, que significa Modulação por Código de Pulsos. Como o próprio nome diz, a informação é transmitida por meio de um código binário, que representa um valor discreto aproximado para cada amostra do sinal que contém a informação.

A técnica PCM é, na realidade, o agrupamento de outras técnicas para canais de voz anlógicos, que são:

• Amostragem de um sinal analógico;
• Quantização de amostras;
• Codificação para gerar um sinal digital que represente estas amostras quantizadas.

Após esta etapas ocorre a multiplexação por divisão de tempo (TDM) das amostras do sinal de um canal, ou de suas representações digitais, e assim formamos a configuração multicanal, composta de 30 destes canais, cada canal com 64kbps, dando origem então ao feixe E1 de 2048kbps, sendo este a base do sistema PDH. Detalharemos adiante como é composto este feixe e com obtemos esta taxa de 2048kbps.

A amostragem do sinal foi definida pelo Teorema de Nyquist, também chamado de teorema da amostragem, teorema este que diz que se um sinal contínuo f(t) não contém freqüências maiores que f Hertz, o sinal pode ser completamente descrito pelas amplitudes de suas amostras feitas em intervalos não inferiores a 1/2f segundos. Isto significa que a amostragem do sinal deve ser no mínimo 2f, e de acordo com o teorema, nenhuma informação é perdida. Logo como a faixa de voz fica ao redor de 300 à 3400Hz, padronizou-se que a freqüência do sinal amostrado seria de 8kHz.

Na figura a seguir, mostramos um exemplo de sinal analógico, que está amostrado e logo após foi quantizado e codificado. Observamos que após este processo já temos um sinal digital a ser transmitido.

 A codificação binária para cada amostra do sinal analógico utiliza 8 bits, e padronizou-se que um quadro PCM completo teria 32 intervalos de tempo (IT) multiplexados, logo obtemos a seguinte taxa para um quadro PCM, que é a primeira hierarquia do PDH, chamada E1:

Taxa = 8000Hz * 8bits * 32IT = 2048kbps.

Intervalo de Tempo:
Um IT contém 8 dígitos binários, contados de 1 à 8.

1 ! 2 ! 3 ! 4 ! 5 ! 6 ! 7 ! 8 

Repetição do Intervalo de tempo:
A freqüência de repetição de um Intervalo de tempo é de 256kHz.

t=3.9μs

Quadro:
Um quadro PCM contém 32 intervalos de tempo, numerados de 0 à 31.
O número de dígitos binários por quadro é 256.

0 ! 1 ! 2 !…..29 ! 30 ! 31

Periodo:
A freqüência de repetição do quadro é 8Khz.

Período = 125μs

Na verdade, no quadro PCM não utilizamos todos os intervalos de tempo para voz, mas utilizamos apenas 30, que são os intervalos de 1 à 15 e 17 à 31.

Como observamos anteriormente, temos dois IT que não foram citados por serem especiais, que são o IT 0 e o IT 16. O IT 16 é utilizado para transferir dados, pois o equipamento e o próprio sistema de transmissão trabalha com sinalização por canal comum. Como havíamos mencionado acima, cada IT contém 8 bits podendo sinalizar mais de 30 canais. Esta configuração é padronizada pela ITU (Iternational Telecomunication Union).

Por fim temos de analisar o IT 0, que apresenta fundamental importância no quadro PCM. Este IT caracteriza-se por apresentar alternadamente os chamados Sinais de Alinhamento de Quadro (SAQ). Tais sinais são de extrema importância, pois sem ele não teríamos o sincronismo do nosso feixe PCM entre o equipamento transmissor e o receptor. Analisemos o sinal deste IT na tabela abaixo:

IT0(bits)	1	2	3	4	5	6	7	8
Quadros que contém SAQ	Si 1	0 0	0 0	1 1	1 1	0 0	1 1	1 1
Quadros que não contém SAQ	Si 1	1* 1	A A	Sn 1	Sn 1	Sn 1	Sn 1	Sn 1

Si = bit reserva de uso internacional. Quando não utilizado deve ser fixado em “1”.

1* = Este bit é fixado em “1” para evitar simulação de sinal de alinhamento de quadro.

A = Bit usado para sinal de indicação de alarme remoto (AIS):

A = 0 – Operação Normal

A = 1 – Condição de Alarme

Sn = Bit de reserva nacional. Quando não utilizados devem ser fixados em “1”.

Os bits mostrados em negrito são as situações mais comumente utilizadas. O SAQ é mostrado nos quadros pares, e nos ímpares mostramos a sinalização de alarme remoto, ficando esta alternância sempre ocorrendo. Portanto, em 1 segundo, teremos 4000 quadros de SAQ. O sinal de 2048kbps deve apresentar um desvio máximo de 50 ppm.

Ainda temos, quanto a polaridade do sinal binário, a chamada codificação HDB3, que basicamente coloca os valores de bit “1” como um sinal bipolar que alterna-se, ou seja para dois bits “1” seguidos, teríamos um valor positivo e um negativo. Então, quando de uma seqüência de zeros um sinal de violação é inserido, que serve para que não ocorra perda de sincronismo. A partir da montagem do feixe E1, que é o sinal básico do sistema PDH com taxa de 2048kbps, foram surgindo os demais níveis da hierarquia, sempre padronizados, conforme tabela a seguir: 

Nível da Hierarquia	Taxa de bits em Kbps
E1	2.048
E2	8.448
E3	34.368
E4	139.264

 Chegou a ser utilizada a taxa de 565 Mbps, porém esta não foi padronizada pela ITU-T. Alguns autores denominam o sinal com taxa de 64Kbps de E0, porém esta definição não tem uma padronização. Cada nível é formado da composição de 4 feixes do nível imediatamente anterior da hierarquia, e até por isso a taxa de 64kbps como sinal E0 não seguiria esta lógica de formação. Na figura a seguir, mostramos como é feita a composição destas hierarquias:

 

Como podemos observar, o sistema vai subindo de hierarquia agrupando quatro feixes do nível anterior. A principal dificuldade do sistema PDH consiste no fato de que para obtermos um tributário E1, de 2Mbps, a partir de um sistema E4, de 140Mbps, temos de implementar todas as etapas de multiplexação e demultiplexação, obrigando-nos a implementar os “hardwares” necessários para todas as etapas, o que torna o processo oneroso e na maioria das vezes não muito prático.

É importante salientarmos, ainda, que estas taxas acima apresentadas são padronizações da ITU, porém não são utilizadas em todos os países. Os Estados Unidos, por exemplo, utilizam outras taxas para a padronização de seus sistemas PDH, o que causa dificuldades em conexões internacionais.