Normalmente, a capacidade
dos meios de comunicação é bastante superior às necessidades
de transmissão de cada fonte de informação individual.
Entretanto, quando são necessários vários canais para
estabelecer a comunicação entre dois pontos, uma economia
significativa pode ser conseguida enviando-se todas
as informações através de um meio de transmissão único
que utilize uma técnica de multiplexação dos sinais.
Multiplexação
A multiplexação é a
transmissão de vários sinais usando uma única linha
de comunicação ou canal, e pode se dar no domínio do
tempo (TDM), do espaço (SDM) ou da freqüência (FDM).
Por exemplo, nos sistemas telefônicos modernos, os 32
sinais de 64Kbps são reunidos em um único canal de 2048Kbps
(2Mbps) com o uso de multiplexadores. Com a utilização
desta técnica é possível transmitir simultaneamente
32 conversas telefônicas em um único meio de comunicação.
É óbvio que novas multiplexações podem ser realizadas,
juntando-se vários sinais de 2Mbps em um novo sinal
multiplexado de freqüência ainda maior. Desta maneira
pode haver vários níveis de multiplexação e demultiplexação.
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 de sincronismo
nos multiplexadores que podem dificultar ou mesmo inviabilizar
a transmissão das informações.
Hierarquia PDH
A solução encontrada
para solucionar os problemas de transporte nas redes
de telefonia, ou seja, a 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 síncrona. A multiplexação plesiócrona
é realizada por multiplexador plesiócrono.
No PDH cada canal multiplexado
opera de forma plesiócrona, ou seja, com um relógio
que não é sincronizado com os relógios dos outros canais
apesar de ser nominalmente idêntico. 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).
As redes digitais que
utilizam a Hierarquia Digital Plesiócrona surgiram na
área de telecomunicações para atender os sistemas de
telefonia onde sinais de alto nível são obtidos de múltiplos
sinais de baixo nível adicionados a "bits de enchimento"
visando compatibilizar as diferentes velocidades de
transmissão.
O PDH constitui-se na
hierarquia digital mais simples de ser implementada,
existindo dois padrões principais para sua implementação,
o europeu e o americano/japonês, ambos formados pela
multiplexação síncrona de uma seqüência de 32 canais
de 64Kbps, diferindo-se apenas pelo número de canais:
Padrão
europeu – 32 canais de 64Kbps e 2048Kbps
de velocidade primária;
Padrão
americano – 24 canais de 64Kbps e 2048Kbps
de velocidade primária.
Para ambos, há a necessidade
da correta sincronização dos extremos da rede para a
correta multiplexação / demultiplexação dos sinais,
de forma a garantir a integridade da informação transmitida.
Nas tabelas seguintes
estão representadas as velocidades empregadas nos sistemas
de transmissão dos EUA e Japão e aquelas normalizadas
pelo ITU-T (International Telecommunication Union),
através da recomendação G.702 para a Europa:
Figura 1
- Padrões PDH existentes
As características dos
níveis de multiplexação PDH nos sistemas de transmissão
europeu, americano e japonês mostram que em cada nível
de multiplexação é levado em conta o fato de que os
relógios dos tributários, além de serem distintos, não
são exatamente iguais, mas quase iguais, dentro de uma
certa tolerância, e por isso são chamados sinais plesíocronos.
Aos relógios de
cada tributário deste sistema é permitida uma pequena
variação. O multiplexador amostra cada tributário a
uma taxa máxima de relógio permitida, e, quando não
há nenhum bit no registrador de entrada, porque os bits
vêm a uma taxa um pouco menor, é adicionado um bit de
enchimento, conhecido como "stuff bit", no
fluxo de bits agregado. É claro que existe um mecanismo
que sinalizará ao demultiplexador que foi feito um "enchimento"
e que este bit deverá ser retirado do fluxo na recepção.
Limitações da tecnologia
A principal limitação
da tecnologia PDH reside no problema de se retirar e
inserir canais de menor capacidade. Esse problema de
flexibilidade fica mais destacado quando existe a necessidade
de, por exemplo, prover o fornecimento de um canal dedicado
de 2Mbps para a conexão de uma rede de computadores.
Se uma concessionária de serviços de telecomunicações
possui próximo a esse cliente equipamento que disponha
de um canal de 140Mbps (equivalente ao nível 4 da G.702),
para extrair essa capacidade solicitada pelo usuário,
deverá ocorrer primeiramente a demultiplexação em canais
de 34Mbps e 2Mbps e, na ordem inversa, uma vez inserida
a informação da rede do cliente, os sinais devem ser
remontados, isto é, multiplexados novamente a fim de
alcançarem novamente a taxa de transmissão de 140Mbps.
Fica óbvio que esse
problema de retirar e inserir canais não oferece flexibilidade
e não permite uma provisão rápida de serviços, além
de elevar o custo de cada canal uma vez que se torna
grande o número de equipamentos envolvidos no processo.
Dentre as desvantagens
que limitam as aplicações da tecnologia PDH, podemos
destacar as mais importantes:
Falta de flexibilidade
na retirada/inserção de sinais nos diferentes níveis;
Custos operacionais
elevados, o que dificulta o acesso à tecnologia;
Gerenciamento deficiente
da rede;
Monitoramento ruim;
Número elevado de
equipamentos necessários para operacionalizar a rede;
Dificuldades na integração
de novos serviços como videoconferência ou mesmo internet.
Conclusão
Considerando as diferenças
entre as hierarquias PDH existentes, fica evidente a
dificuldade para interligar estes sistemas em uma rede
de comunicação unificada. Este fato, além de outros
fatores, contribuíram para a definição de novos sistemas
de comunicação digital que suportam altas taxas de transmissão,
além de perfeita compatibilidade entre as diversas hierarquias
de multiplexação digitais existentes. Também foram fatores
decisivos, a necessidade de maior flexibilidade e confiabilidade
destes sistemas, além de facilidades de gerenciamento,
reconfiguração e supervisão.