Redes telefˆonicas Fundamento e fun¸c˜ao
Fundamento e fun¸c˜
ao
Evoluiu a partir do servi¸co telefˆonico b´asico para uma oferta variada de servi¸cos. Estrutura de comunica¸c˜oes complexa e de alta capilaridade.
Mais de um bilh˜ao de linhas pelo mundo no ano de 2001. A rede telefˆonica ´e composta por:
Redes de longa distˆancia, que incluem centrais internacionais e interurbanas e seus respectivos entroncamentos;
Redes locais, contendo as centrais e entroncamentos em ´area urbana; Enlace do assinante, constitu´ıdo pelos terminais e linhas de assinantes; Centrais, que a partir de comuta¸c˜ao estabelece comunica¸c˜ao entre assinantes. Um site fundamental para a consulta de normas aplicadas pela Anatel ´e:
Redes telefˆonicas Comuta¸c˜ao
Quanto ao m´etodo de comuta¸c˜ao:
comuta¸c˜ao por circuitos: recursos que ligam origem e destino s˜ao ocupados enquanto durar a conex˜ao. Adequada para chamadas com alto grau de utiliza¸c˜ao do meio. Ainda ´e a mais utilizada.
comuta¸c˜ao por pacotes: apropriada para sistemas com fator de utiliza¸c˜ao mais baixo, nos quais os recursos s˜ao utilizados apenas por uma fra¸c˜ao do tempo. ´E empregada principalmente na comunica¸c˜ao em redes de
Redes telefˆonicas Comuta¸c˜ao por circuitos
Comuta¸c˜
ao por circuitos
Processo que estabelece a conex˜ao entre dois ou mais terminais telefˆonicos. Processo de “chaveamento” que conecta um aparelho telefˆonico a outros. Motiva¸c˜ao: um aparelho telefˆonico deve ser capaz de comunicar com v´arios outros, com sigilo de comunica¸c˜ao.
Redes telefˆonicas Comuta¸c˜ao por circuitos Nf = Na(Na− 1) 2 (1) Nr = Na(Na− 1) (2) Sendo:
Nf o n´umero de liga¸c˜oes (fios necess´arios);
Na o n´umero de assinantes que est˜ao ligados ao sistema;
Nr n´umero de rel´es (chaves) necess´arios para a interliga¸c˜ao proposta. Complexidade tende a infinito com o aumento do n´umero de assinantes. Ex. Na= 1000 leva a
Nf = 499.500 liga¸c˜oes na central.
Redes telefˆonicas Comuta¸c˜ao por circuitos
Princ´ıpio b´asico de funcionamento das centrais PBX (Private Branch Exchange). Estas ainda dependem de telefonistas para operarem o sistema.
Foi gradualmente substitu´ıdo por PABX (Private Automatic Branch Exchange), que dispensa operador.
Atualmente, com as linhas digitais, ´e poss´ıvel a cria¸c˜ao de PABX sem a necessidade de instala¸c˜ao de aparelhos com este fim. Bastando a programa¸c˜ao pela operadora.
Este sistema deixa de ser baseado na comuta¸c˜ao por circuitos e utiliza-se da comuta¸c˜ao por pacotes.
Redes telefˆonicas Tr´afego telefˆonico
Determina o grau de ocupa¸c˜ao dos circuitos de telefonia.
Toda a central deve ser planejada para que o assinante tenha a maior probabilidade de sucesso.
Planejamento feito para o pior caso, ou seja, horas de maior movimento (HMM). Estatiscamente h´a certo n´umero de insucessos.
Troncos, centrais, e demais parˆametros devem ser dimensionados ap´os estudo que forne¸ca o menor n´umero de insucessos nas HMM.
Estudo baseado na “teoria de tr´afego”, desenvolvida por A. K. Erlang (derivou unidade de tr´afego chamada de Erl).
Redes telefˆonicas Tr´afego telefˆonico
Um Erl representa n´umero m´edio de chamadas simultˆaneas em um per´ıodo de observa¸c˜ao (geralmente segundos).
A′= volume de trafego
periodo de observacao (3)
Tamb´em chamado de intensidade de tr´afego cursado (baseado em chamadas encaminhadas).
Tr´afego oferecido (A): quantidade de chamdas oferecidas a circuito ou grupo de circuitos por per´ıodo de observa¸c˜ao. N˜ao mensur´avel, obtido por estimativas de perda.
Tr´afego perdido: total de chamadas do tr´afego oferecido que n˜ao s˜ao completadas.
Redes telefˆonicas Tr´afego telefˆonico
Tr´afego de transbordo: tr´afego oferecido, de forma indireta, que usado como via alternativa em caso de falhas em centrais vizinhas.
Tr´afego repetitivo: gerado quando a primeira tentativa de uma chamada resulta em insucesso, e o assinante repete a requisi¸c˜ao, ocupando o sistema com tr´afego ineficaz.
Tr´afego de conversa¸c˜ao: parcela do tr´afego oferecido que resulta em chamadas efetivadas, resultando em conversa¸c˜ao pelo assinante.
Existem ainda trˆes diferentes classifica¸c˜oes de tr´afego: Quanto `a dire¸c˜ao:
◮ Tr´afego de entrada: que chega de outra central. ◮ Tr´afego de sa´ıda: que ´e destinado a outra central.
Redes telefˆonicas Tr´afego telefˆonico
Quanto `as ´areas atendidas:
◮ Tr´afego local: originado e terminado no mesmo munic´ıpio. Atualmente ´e
considerado a partir do c´odigo de ´area e n˜ao limites de munic´ıpios.
◮ Tr´afego interurbano: envolve chamadas entre munic´ıpios. Atualmente, ´e
considerado entre diferentes c´odigos de ´area.
◮ Tr´afego internacional: Envolve chamadas entre diferentes pa´ıses (diferentes
c´odigos internacionais).
Quanto a procedˆencia/destino:
◮ Tr´afego originado: chamadas que iniciam em determinada central, e tem
destino na mesma ou em outra central.
◮ Tr´afego terminado: tr´afego que tem destino em determinada central, tendo
sido originado na pr´opria ou em outra central.
◮ Tr´afego de trˆansito: chamadas recebidas e reencaminhadas a outras centrais
(transbordo).
Com base nos diferentes tipos de tr´afego define-se “grau de servi¸co”: propor¸c˜ao entre chamadas perdidas e total de tentativas efetuadas nas HMM (percentual de perdas).
Centrais telefˆonicas
Tipos e caracter´ısticas
Elemento de rede respons´avel pela comuta¸c˜ao de sinais entre os usu´arios.
Automatizou o trabalho das antigas telefonistas que comutavam manualmente os caminhos para a forma¸c˜ao dos circuitos telefˆonicos.
Linhas telefˆonicas de assinantes conectados `as centrais telefˆonicas e conectadas entre si, estabelecendo circuitos tempor´arios.
Permite o compartilhamento de meios, promovendo uma otimiza¸c˜ao dos recursos dispon´ıveis.
Eletromecˆanica at´e o inicio dos anos 70.
Fun¸c˜oes l´ogicas de comando e controle da comuta¸c˜ao passaram a ser executadas por dispositivos eletrˆonicos e a conex˜ao mant´em eletromecˆanica.
Centrais telefˆonicas
D´ecada de 80 a comuta¸c˜ao passou a ser totalmente eletrˆonica.
Essas centrais empregam computadores para a gest˜ao de processos e s˜ao conhecidas como Centrais por Programa Armazenado (CPA).
Existem 4 tipos b´asicos de centrais que se desenvolveram ao longo do tempo e de acordo com as necessidades:
Central de comando direto ou passo-a-passo: neste tipo de central cada d´ıgito discado atua diretamente nos seletores da central, estabelecendo o contato com o destinat´ario (modelo implementado por Strowger).
Centrais telefˆonicas
Central de comando indireto: neste outro tipo, os d´ıgitos discados n˜ao atuam diretamente nos seletores, sendo interpretados por uma parte espec´ıfica da central, que ent˜ao executa a comuta¸c˜ao estabelecendo o canal entre assinantes.
◮ Registradores: armazenar o n´umero chamado at´e a instante que conex˜ao ´e
estabelecida.
◮ Escolha de rota: calculada em fun¸c˜ao do n´umero chamado e das vias
dispon´ıveis.
◮ Marcadores: realizam as opera¸c˜oes mecˆanicas necess´arias para estabelecer a
rota. Ap´os o estabelecimento da conex˜ao, circuitos s˜ao liberados para serem usados em outras chamadas.
Centrais telefˆonicas
Central por programa armazenado anal´ogica: como certas regras e padr˜oes podem ser logicamente simulados, em grandes sistemas de controle esta opera¸c˜ao fica a cargo de computadores que executam rotinas espec´ıficas, dando origem `a defini¸c˜ao de CPA.
◮ Computador: atua como dispositivo de controle sequˆencial. Atualiza interfaces
conversoras, trabalha em compartilhamento. Relativa facilidade em altera¸c˜ao e expans˜oes.
◮ Tempo m´edio de troca de sinaliza¸c˜ao diminui sensivelmente: intervalo entre
“tom-de-discar” e estabelecimento de conversa¸c˜ao ´e menor. Conex˜oes e opera¸c˜ao baseada em sistemas digitais, muito mais r´apidos que l´ogicas eletromecˆanicas. Chamadas realizadas mais r´apida, resulta em linhas, e logo sistema, menos ocupadas.
◮ Consumo de energia mais uniforme: consumo menos dependente de tr´afego
(centrais a rel´es quanto maior o n´umero de rel´es acionando maior a corrente consumida pela pr´opria central). Nas horas de baixo tr´afego a capacidade de processamento ´e desviada para tarefas de manuten¸c˜ao, e autodiagn´osticos, mantendo a capacidade de processamento uniforme. Al´em disso, mesmo com consumo mais elevado, ainda ´e menor do que centrais eletromagn´eticas.
◮ As primeiras eram consideradas anal´ogicas porque apesar do controle ser feito
por computadores, os circuitos de fonia eram anal´ogicos, formando um estrutura mista anal´ogica/digital.
Centrais telefˆonicas
Exemplo de CPA anal´ogica, modelo AXE-ERICSSON:
◮ LIC: interface de linha, possui sensores para indicar o estado da linha. ◮ SSN: concentrador de assinantes, constru´ıdo a partir de matrizes com rel´es. ◮ BJC: liga¸c˜ao de “B”, respons´avel por enviar o toque de chamada para “B” e
enviar tom de supervis˜ao de chamada para “A” (chamadas destinadas).
◮ AJC: liga¸c˜ao de “A”, envio de tom de discar e reconhecimento de pulsos
dec´adicos.
◮ GSN: est´agio de comuta¸c˜ao, matrizes com rel´es (comuta¸c˜ao espacial). ◮ ITC: tronco de entrada, respons´avel por receber informa¸c˜oes de outra central. ◮ OTC: tronco de sa´ıda, respons´avel por informa¸c˜oes destinadas a outra central. ◮ CRD: receptor de c´odigo, recebe os c´odigos MFC vindos de outras centrais. ◮ CSD: enviador de c´odigo, envia os c´odigos MFC para outras centrais. ◮ RP: processador regional, verifica¸c˜ao de pontos de teste, status e
Centrais telefˆonicas
Central por programa armazenado digital: a informa¸c˜ao vinda do assinante ´e imediatamente digitalizada, e sobre este novo sinal s˜ao feitas todas e quaisquer opera¸c˜oes.
◮ Aumento da demanda por transmiss˜ao de dados sobre as redes de telefonia
tem impulsionado um aperfei¸coamento cada dia maior.
◮ Este aperfei¸coamento se deu em grande parte ao transformar a CPA em uma
estrutura totalmente digital.
◮ Dispensa partes mecˆanicas, substitu´ıdas por componentes de comuta¸c˜ao
eletrˆonicos (transistores).
◮ Elimina ru´ıdo el´etrico e sonoro causado por chaveamento de rel´es, e falhas de
continuidade (mal contato).
◮ Melhor qualidade de transmiss˜ao e maior velocidade de comuta¸c˜ao. ◮ Pela informa¸c˜ao estar em formato digital, v´arios sinais podem trafegar no
mesmo canal, amostrados em intervalos de tempo regulares (comuta¸c˜ao temporal).
Centrais telefˆonicas
Exemplo de CPA digital gen´erica:
◮ LSM: convers˜ao da linha do assinante em digital, envio da sinaliza¸c˜ao ac´ustica
e concentra¸c˜ao de assinantes. Digitaliza¸c˜ao ocorre por t´ecnicas de PCM, amostragem a 8 KHz, representado por um Byte
◮ TSM: m´odulo de comuta¸c˜ao temporal.
◮ SPM: m´odulo de comuta¸c˜ao espacial (matriz de rel´es).
◮ ETC: conex˜ao bi-direcional, troca de informa¸c˜oes com outra central,
sinaliza¸c˜ao ou conversa¸c˜ao.
◮ EMRP: processador regional que atua sobre o est´agio de assinantes. Difere do
RP por permitir que o est´agio de assinantes esteja distante fisicamente do restante do conjunto (est´agio remoto).
Centrais telefˆonicas TDM - Time Division Multiplex
Multiplexa¸c˜
ao por divis˜
ao no tempo
Como toda multiplexa¸c˜ao consiste no tr´afego de v´arios sinais, pelo menos canal, sem que haja interferˆencia de um sinal aos demais.
No caso da TDM, consiste em dividir o uso do canal por espa¸cos de tempo. Cada sinal ´e enviado pelo canal em um determinado instante de tempo, de acordo com a frequˆencia com que foi amostrado.
De acordo com a figura, enquanto as chaves estiverem na posi¸c˜ao dos assinantes “2” e “2”, ambos estar˜ao ocupando o canal, estabelecendo comunica¸c˜ao.
A amostragem acontece quando as chaves giram com determinada
frequˆencia. Ao girar uma volta por segundo, um quarto de cada informa¸c˜ao ´e transmitida.
Centrais telefˆonicas TDM - Time Division Multiplex
Para efeitos pr´aticos, a frequˆencia ´e elevada at´e que o assinante n˜ao perceba mais a interrup¸c˜ao no servi¸co.
Pela teoria, a frequˆencia de giro deve atender ao Teorema de Nyquist, que diz: a amostragem deve ocorrer em frequˆencia no m´ınimo duas vezes a maior frequˆencia do sinal a ser amostrado.
Considerando a faixa de frequˆencia da voz para telefonia como 300 Hz a 3400 Hz, a frequˆencia de amostragem deve obrigatoriamente ser maior do que 6800 Hz.
Centrais telefˆonicas TDM - Time Division Multiplex
Centrais telefˆonicas Classifica¸c˜ao por tr´afego
Classifica¸c˜
ao por tr´
afego
De acordo com o tipo de tr´afego principal de cada central, classifica-se a mesma em uma escala de fun¸c˜oes, que comp˜oem uma hierarquia de organiza¸c˜ao para sistemas de telefonia com elevado grau de complexidade.
Central Local: est˜ao conectados os assinantes de uma rede telefˆonica em uma regi˜ao. Tr´afego local.
Para permitir que assinantes ligados a uma Central Local falem com os assinantes ligados a outra Central Local s˜ao estabelecidas conex˜oes entre as duas centrais, conhecidas como circuitos troncos.
No Brasil um circuito tronco utiliza geralmente o padr˜ao internacional da UIT (Uni˜ao Internacional para Telecomunica¸c˜oes) para canaliza¸c˜ao digital sendo igual a 2 Mbps.
Centrais telefˆonicas Classifica¸c˜ao por tr´afego
Central Tandem: conecta apenas centrais umas `as outras com a fun¸c˜ao de otimizar o encaminhamento de tr´afego. Tr´afego de transbordo.
Em uma regi˜ao metropolitana pode ser necess´ario o uso de uma Central Tandem apenas para otimizar o encaminhamento do tr´afego.
Centrais Mistas: possuem a fun¸c˜ao local e a fun¸c˜ao tandem simultaneamente. Estas centrais telefˆonicas locais est˜ao tamb´em interligadas a Centrais Locais de outras cidades, estados ou pa´ıses atrav´es de centrais de comuta¸c˜ao intermedi´arias denominadas de Centrais Trˆansito.
As Centrais Trˆansito s˜ao organizadas em classes conforme sua ´area de
abrangˆencia, sendo as Centrais Trˆansito Internacionais as de mais alta hierarquia. ´
E poss´ıvel desta forma conectar um assinante com outro em qualquer parte do mundo.
Centrais telefˆonicas Classifica¸c˜ao por tr´afego L T L L T L Internacional Classe I Classe II Classe III
Centrais telefˆonicas Classifica¸c˜ao por tr´afego
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