+--------------------------------+ | CENTRAIS DE COMUTACAO | +--------------------------------+ | Data: 26/06/2004 - by Damien | +--------------------------------+ +------------------------------------------------------------------------------------------+ # INDICE +------------------------------------------------------------------------------------------+ 1- Introducao 2- Conceitos Basicos de Comutacao 2.1- Matrizes de Comutacao 2.1a- Matrizes Convencionais 2.1b- Matrizes Digitais (ou Matrizes de Acoplamento) 2.2- Estagios de Comutacao 2.3- Rede, Cadeia ou Elementos de Conexao 2.4- Rede, Cadeia e Elementos de Comutacao 2.5- Etapa de Concentracao / Fase de Pre-Selecao 2.6- Etapa de Distribuicao / Fas de Selecao de Grupo 2.7- Etapa de Expansao / Fase de Selecao de Linha 2.8- Bloqueio Interno e Congestionamento 2.9- Tipo de Comutacao 3- Estrutura das Centrais de Comutacao 3.1- Sub-Sistema de Assinante 3.2- Sub-Sistema de Selecao de Linha 3.3- Sub-Sistema de Selecao de Grupo 3.4- Sub-Sistema de Traducao 3.5- Sub-Sistema de Marcacao 3.5a- Marcadores de Grupo 3.5b- Marcadores de Linha 3.6- Sub-Sistema de Registro 3.7- Sub-Sistema de Juncao 3.8- Sub-Sistema de Tarifacao 3.9- Sub-Sistema de Facilidades 3.10- Sub-Sistema de Sinalizacao 4- Finalizando 5- Contato 6- Greetz +------------------------------------------------------------------------------------------+ 1- INTRODUCAO +------------------------------------------------------------------------------------------+ Viso neste paper fazer uma abordagem geral sobre o que e comutacao, um pouco de sua funcionalidade. O conteudo aqui e mais para quem deseja conher os aspectos basicos ou um manual de consulta, pois na maioria comento sobre centrais de comutacao analogica, apenas com o intuito de fazer uma explanacao sobre o assunto e incentivar a busca pelo aperfeicoamento do conhecimento pelo assunto. Tem uns desenhos que tentei fazer com caracteres, espero que estejam entendiveis. +------------------------------------------------------------------------------------------+ 2- CONCEITOS BASICOS DE COMUTACAO +------------------------------------------------------------------------------------------+ Sera descrito neste topico, uma explanacao geral sobre comutacao. +------------------------------------------------------------------------------------------+ 2.1- MATRIZES DE COMUTACAO +------------------------------------------------------------------------------------------+ Sao disositivos usados nas centrais de comutacao que tem por funcao estabelecer ligacoes temporarias entre as vias de conversacao ou entre orgaos que compoem os equipamentos de comutacao. Possuem um certo numero de entradas e saidas, onde qualquer entrada pode ser ligada a qualquer saida. A interligacao entre as entradas e saidas e feita de forma normalmente seletiva e comandada por circuitos que exercem funcoes de teste e controle. +------------------------------------------------------------------------------------------+ 2.1a- MATRIZES CONVENCIONAIS +------------------------------------------------------------------------------------------+ Entradas e saidas constituidas fisicamente como linhas e colunas; a conexao de uma entrada com qualquer uma das saidas e obtida pelo contato fisico no ponto de cruzamento. Este contato fisico, em geral, e feito de metal nobre para evitar oxidacao (ruido), o que torna a matriz muito cara. +------------------------------------------------------------------------------------------+ 2.1b- MATRIZES DIGITAIS (ou matrizes de acoplamento) +------------------------------------------------------------------------------------------+ Sao implementadas por circuitos eletronicos e softwares. Nao ha contato fisico entre uma via de entrada e uma via de saida. A comutacao ocorre atravez do deslocamento das informacoes de posicoes de memoria para outras. Em comutacao digital as informacoes estao sob a forma digital (bits), multiplexadas no tempo e no espaco. A comutacao pode ser de tres tipos: 1º. Comutacao Espacial 2º. Comutacao Temporal 3º. Comutacao Espacial-Temporal As matrizes de comutacao digitais possuem, se comparadas as matrizes convencionais analogicas, um numero de entradas e saidas muito superior. +------------------------------------------------------------------------------------------+ 2.2- ESTAGIOS DE COMUTACAO +------------------------------------------------------------------------------------------+ As matrizes de comutacao convencionais, por motivos construtivos e economicos, nao podem ser suficientemente grandes de modo a atender um numero total de entradas e saidas necessarias, bem como o trafego oferecido as mesmas. Sao formados agrupamentos de matrizes, formando um estagio de comutacao. +--------+ ------ | |------ i | | k ------ | |------ +--------+ . / g.i entradas . < . \ g.k saidas +--------+ ------ | |------ i | | k ------ | |------ +--------+ g Nas matrizes que compoe um estagio de comutacao existem nao somente os circuitos responsaveis pelas conexoes propriamente ditas, mas tambem por funcoes de teste e controle. O agrupamento de dois ou mais estagios de comutacao ligados em serie atravez de conexoes, chamadas enlacesm, recebe o nome de etapa de comutacao. [enlaces] +----+ +----+ | |---------------------| | | |-------\ ...-----| | | |----\ \ | | +----+ \ \ +-----+ +------------------------------------------------------------------------------------------+ 2.3- REDE, CADEIA OU ELEMENTOS DE CONEXAO +------------------------------------------------------------------------------------------+ As etapas de comutacao de uma central compoe sua rede de conexao. A rede de conexao e a parte da central de comutacao que engloba os circuitos envolvidos em uma chamada. Um dos orgaos que compoe a rede de conexao de uma central sao, basicamente, as matrizes de comutacao e os circuitos de supervisao de alimentacao. (Ex.: circuitos geradores de corrente de chamada, tom de selecao etc). Central -------------------------------------------------------! ! ! ___ ! +-----------------+ ! ___ /\ ----!-------------------| Rede de Conexao |----------------!------ /\ A ! | +-----------------+ | ! B ! | | | ! ! | | | ! ! | +------|------+ | ! ! | | Circuitos de| | ! ! |----------| Supervisao e|----------| ! ! | Alimentacao | ! ! +-------------+ ! ! ! !------------------------------------------------------! +------------------------------------------------------------------------------------------+ 2.4- REDE, CADEIA E ELEMENTOS DE COMUTACAO +------------------------------------------------------------------------------------------+ A rede de controle tem por funcao principal comandar o estabelecimento das ligacoes atravez de procedimentos logicos desenvolvidos pelos orgaos que a compoem. * Os orgaos da cadeia de controle atuam somente durante o periodo de estabelecimento das conexoes, desconectando-se tao logo a ligacao entre dois usuarios e estabelecida. +------------------------------------------------------------------------------------------+ 2.5- ETAPA DE CONCENTRACAO/ FASE DE PRE-SELECAO (Fisico) (Funcional) +------------------------------------------------------------------------------------------+ E a etapa atraves do qual os assinantes de um determinado agrupamento, com condicoes potenciais para iniciar um processo de comutacao a qualquer instante, tem acesso a um numero reduzido de meio de ligacao. Assinantes |\ /| ou troncos | |--[]--| | de entrada |/ \| !-> Etapa de concentracao A fase de pre-selecao e implementada nos orgaos e circuitos que compoem a etapa de concentracao. . Etapa => divisao fisica . Fase => divisao funcional * A fase de pre-selecao vai desde que o usuario tira o monofone do gancho ate o instante em que ele obtem o Tom de Selecao (Tom de Discar). +------------------------------------------------------------------------------------------+ 2.6- ETAPA DE DISTRIBUICAO / FASE DE SELECAO DE GRUPO (Fisica) (Funcional) +------------------------------------------------------------------------------------------+ E a etapa na qual as chamadas ja desencadeadas sao encaminhadas a uma dos grupos de meios com acesso a um determinado grupo de assinantes pre-fixados, da etapa de expansao. |\ /| | |--[]--| | |/ ! \| !-> Etapa de distribuicao As chamadas ja desencadeadas tambem podem ser encaminhadas a um agrupamento de meio que constituiem uma determinada rota (grupo de troncos), com acesso a uma outra central de comutacao. Em ambos os casos, o encaminhamento e funcao do numero do assinante de destino. * A fase de seecao de grupo vai desde que o assinante obtem o tom de selecao ate a definicao do encaminhamento da conexao, quer em termos de milhar e/ou dezena de milhar (B=assinante), quer em termos de um outro centro de comutacao (B=tronco de saidas). +------------------------------------------------------------------------------------------+ 2.7- ETAPA DE EXPANSAO / FASE DE SELECAO DE LINHA (Fisico) (Funcional) +------------------------------------------------------------------------------------------+ Nesta etapa, as chamadas ja encaminhadas a um determinado grupo de meios sao distribuidos a terminais especificos dos grupos pre-determinados na etapa de distribuicao ou na etapa de concentracao. |\ /| | |--[]--| | |/ \| !-> Etapa de expansao * A fase de selecao de linha vai desde o termino do encaminhamento da conexao, em termos de selecao de grupo, ate o complemento da chamada, quando os assinantes entram em conversacao. +------------------------------------------------------------------------------------------+ 2.8- BLOQUEIO INTERNO E CONGESTIONAMENTO +------------------------------------------------------------------------------------------+ . Bloqueio Interno Numa etapa de comutacao ocorre bloqueio interno, quando, apesar da existencia de uma ou mais saidas livres para uma determinada direcao de trafego, nenhuma delas pode ser acessada devido a falta de enlaces livres que venham a compor o caminho livre para uma das saidas. . Congestionamento Numa etapa de comutacao ocorre congestionamento quanto todas as saidas para uma determinada direcao de trafego estao ocupados. => IMPORTANTE: Durante o periodo, em que todos os meios, para uma determinada direcao de trafego estao ocupados, as solicitacoes de chamadas nao podem ser atendidas. Isso significa, que o assinante originador da chamada (Assinante A) recebera um tom de ocupado. * Obs.: Note que, quando recebermos um tom de ocupado ao tentar originar uma chamada, a razao pode ser: . Assinante "B" ocupado; . Bloqueio ou Congestionamento (em alguma central que faz parte do caminho entre "A" e "B"); . Assinante "B" nao esta ocupado nem livre (Ex.: sendo chamado por outro assinante). +------------------------------------------------------------------------------------------+ 2.9- TIPOS DE COMUTACAO +------------------------------------------------------------------------------------------+ => Comutacao de Circuitos A comutacao de circuitos consiste no estabelecimento de uma conexao bidirecional entre dois terminais quaisquer da rede, possibilitando a troca de informacoes entre eles. As principais caracteristicas da comutacao de circuitos sao: 1. Comunicaco em tempo real; 2. Ha um circuito dedicado a cchamada durante toda a duracao da mesma; 3. Sao necessarios procedimentos para o estabelecimento da conexao antes que as informacoes propriamente ditas possam ser transmitidas. durante o tempo, de alguns segundos, necessario para o estabelecimento da conexao o sistema esta tentando alocar meios para o completamendo da mesma. Na comutacao de circuitos a tarifacao e baseada somente na distancia e no tempo envolvidos na conexao em questao. => Comutacao de Mensagens Na comutacao de mensagens nenhum meio fisico e estabelecido de forma permanente entre os dois terminais, o terminal transmisso envia um bloco de dados (Mensagem) para a primeira central de comutacao a qual o temrinal originador esta conectado, onde o mesmo e armazenado para, posteriormente, ser encaminhado a central de destino. As mensagens recebidas de um determinado ponto expedidor sao unidirecionais. => Comutacao de Pacotes Na comutacao de pacotes a mensagem e quebrada em pedacos de tamanho fixo. Os pacotes, de forma semelhante ao que ocorre na comutacao de mensagens, sao recebidos e armazenados em cada no da rede e depois sao encaminhados ao no seguinte ate atingir o destino. Em cada um destes nos o pacotes e verificado para serem detectados possiveis erros de transmissao. Na comutacao por pacotes varios pacotes de uma mesma mensagem podem estar em transmissao ao mesmo tempo. A estrategia da comutacao de pacotes limita o tamanho do bloco de dados (pacote), possibilitando que os mesmos sejam armazenados em memoria principal dentro dos nos; esta limitacao evita tambem que um unico usuario monpolize uma linha por mais de alguns mili-segundos, tempo necessario para a transmissao de um pacote. A tecnica de comutacao por pacotes tem a vantagem de nao limitar o caminho com a sequencia em que os pacotes componentes de uma mensagem sao enviados da origem para o destino. Todos os pacotes de uma dada mensagem sao numerado e podem chegar ao destino por caminhos diferentes e nao na ordem exata em que foram numerados. Os equipamentos terminais tem a capacidade de remontar a mensagem atravez da identificacao e da numeracao dos pacotes. Os caminhos pelos quais sao transmistidos os pacotes podem variar durante a transmissao da mensagem devido ao comportamento dinamico da rede (nos sobrecarregados, rotas congestionadas, falha em equipamentos etc). Os recursos de transmissao, na comutacao de pacotes, sao usados de forma compartilhada por pacotes de origens diferentes os quais se encaminham para destinos diferentes, exatamente porque nao existem circuitos fisicos dedicados para cada conexao, como acontece na comutacao de circuitos. Na comutacao por pacotes, a tarifacao pode ser principalmente baseada no volume de trafego e no tempo de conexao. A distancia nao e relevante. *Nova Tecnologia: Voz digitalizada e transmitida em pacotes, enderecado por IP (VoIP). Tambem pode-se usar transmissao em ATM. Convergencia das redes de voz (telefonia) e de dados (internet) com a OPT (Open Packet Telephony). +------------------------------------------------------------------------------------------+ 3- ESTRUTURA DAS CENTRAIS DE COMUTACAO +------------------------------------------------------------------------------------------+ Agora a abordagem sera na estrutura das centrais de comutacao do ponto de vista funcional. Os sub-sistemas de comutacao representam as partes do equipamente responsaeis por desempenhar diversas funcoes envolvidas na atividade - fim da central: possibilitar a interconexao de dois assinantes quaisquer entre si. +------------------------------------------------------------------------------------------+ 3.1- SUB-SISTEMA DE ASSINANTE +------------------------------------------------------------------------------------------+ Compreende o conjunto de equipamentos responsaveis pela execucao das funcoes de supervisao permanente do estado de cada aparelho teleonico ou equipamento terminal, correspondente a cada assinante. Assim, os circuitos de linha de assinante sao responsaveis pelo monitoramento do estado da linha. Desta forma, os circuitos de linha detectam se o assinante tirou o monofone do gancho, se os assinantes estao em conversacao e assim por diante. As funcoes basicas de sub-sistema de assinante podem ser memorizadas pelo mnmonico "BORSCHT". B => BATTERY: o sub-sistema de assinante e responsavel pela alimentacao eletrica da linha de assinante com -48Vcc. O=> OVER VOLTAGE: protecao dos circuitos da central contra sobre tensoes proveniente da linha externa; esta protecao e rigorosamente devido a fragilidade dos circuitos eletronicos. R=> RINGING: envio de corrente de chamada ao assinante quando ele recebe uma chamada. S=> SUPERVISION: monitoramento do estado logico da linha; os estados podem ser rotulados como: "ocupado", "livre", "bloqueado", "em manutencao" etc. C=> CODING/DECODING: valido apenas para as centrais digitais; e a codificacao dos sinais analogicos em digitais e vice-versa, a codificacao e feita por modulacao PCM, com taxas basicas de 64Kbit/s. H=> HYBRID: conversao de 2 para 4 fios no lado do assinante originador e de 4 para 2 no lado do assinante destino. T=> TESTING: funcoes de teste sobre a linha de assinante. +------------------------------------------------------------------------------------------+ 3.2- SUB-SISTEMA DE SELECAO DE LINHA +------------------------------------------------------------------------------------------+ E composto pelos orgaos que constituem as etapas de concentracao e expansao, que correspondem funcionalmente a fases de pre-selecao e selecao de linha respectivamente. +------------------------------------------------------------------------------------------+ 3.3- SUB-SISTEMA DE SELECAO DE GRUPO +------------------------------------------------------------------------------------------+ E composto pelos orgaos que constituiem a etapa de distribuicao, que corresponde funcionalmente a fase de selecao de grupo. +------------------------------------------------------------------------------------------+ 3.4- SUB-SISTEMA DE TRADUCAO +------------------------------------------------------------------------------------------+ Os equipamentos responsaveis pela funcao de traducao tem capacidade de processamento de ate centenas de milhares de chamadas por hora. Eles sao usualmente denominados de tradutores. Os tradutores realizam a analise dos sinais recebidos de outros orgaos e a transformacao dos mesmo em sinais que possibilitam o encaminhamento da chamada. A quantidade de tradutores depende da arquitetura da central, da tecnologia utilizada no seu projeto e da capacidade de analise que a central precisa ter (em funcao do volume de trafego a ser atendido). Nas centrais digitais as funcoes de traducao ou de macro encaminhamento das chamadas sao executadas por um ou mais processadores, com programas ou rotinas de software especificos para este fim. +------------------------------------------------------------------------------------------+ 3.5- SUB-SISTEMA DE MARCACAO 3.5a- MARCADORES DE GRUPO +------------------------------------------------------------------------------------------+ Atuam na fase de selecao de grupo, recebendo dos orgaos da cadeia de controle informacoes referentes ao macro encaminhamento da chamada. Apos a verificacao da existencia de uma saida livre na etapa de distribuicao, o marcador indica a cadeia de controle que conexao fisica pode ser feita (na rede de conexao) entre a entrada e a saida marcada. |\ /| | |--[*]--| | |/ ! \| !-> marcadores de grupo +------------------------------------------------------------------------------------------+ 3.5b- MARCADORES DE LINHA +------------------------------------------------------------------------------------------+ Atuam na fase de selecao de linha, recebendo a identificacao do assinante de destino (MCDU). O marcador verifica o estado do assinante B e o indica a cadeia de controle. O marcador de linha tambem atua na fase de pre-selecao; neste caso, o marcado verifica a possibilidade de conexao entre o assinante chamador "A" e um orgao da cadeia de controle, que enviara o tom de selecao, sinalizando que a central tem recursos para iniciar o encaminhamento de uma chamada. |\ /| |*|--[]--| | |/ \| !-> marcadores de linha +------------------------------------------------------------------------------------------+ 3.6- SUB-SISTEMA DE REGISTRO +------------------------------------------------------------------------------------------+ A funcao de registro, realizada pelo registrador, consiste no processamento e armazenamento dos sinais originados no assinante A, necessarios ao encaminhamento da ligacao ate o seu destino final. As informacoes a serem registradas podem ser provenientes de sinais decadicos, multifrequenciais ou de natureza digital (RDSI) Em centrais digitais ha circuitos integrados dedicados para este fim. Ex.: M-959 -> contador de pulsos. Fabricante: www.claremicronix.com MT-8870D -> receptor DTMF. Fabricante: www.zarlink.com +------------------------------------------------------------------------------------------+ 3.7- SUB-SISTEMA DE JUNCAO +------------------------------------------------------------------------------------------+ Os circuitos de juncao sao responsaveis pela conexao de duas centrais distintas por meio de troncos analogicos. Tambem sao chamadas de juntores. Assim, o junto de saida da central de orgem se interliga com o juntor de entrada da central de destb=ino; ambos funcionam coo interfaces analogicas. +------------------------------------------------------------------------------------------+ 3.8 SUB-SISTEMA DE TARIFACAO +------------------------------------------------------------------------------------------+ Compreende o conjunto de equipamentos (e software) responsaveis por efetuar a tarifacao dos diversos tipode de chamadas. Ha basicamente 3 tipos de tarifacao nas centrais telefonicas? . Tarifa Fixa . Multimedicao (pulso) . Bilhetagem Automatica (medida por tempo exato) +------------------------------------------------------------------------------------------+ 3.9 SUB-SISTEMA DE FACILIDADES +------------------------------------------------------------------------------------------+ Surgiu com o advento das centrais digitais e pode oferecer ao usuario de telefonia servicos como: => Faclidades para o Usuario Discagem abreviada, linha direta, linha executiva, bloqueiso de chamadas originadas, chamada em espera ("call waiting"), conferencia, nao perturbe, prioridade, registro detalhado de chamadas originadas, transferencia automatica para telefonista, transferencia temporaria ("Fallw me" ou "Siga-Me"). => Facilidades para a Administracao do Sistema Manutencao preventiva, manutencao corretiva, manutencao corretiva controla. +------------------------------------------------------------------------------------------+ 3.10- SUB-SISTEMA DE SINALIZACAO +------------------------------------------------------------------------------------------+ E o conjunto de orgaos da central responsavel pela troca de sinais entre assinante e central e entre duas centrais distintas, com o fim de estabelecer ou desconectar uma chamada. +------------------------------------------------------------------------------------------+ 4. FINALIZANDO +------------------------------------------------------------------------------------------+ Espero que o material tenha sido proveitoso, tanto para os que estao inciando no assunto quanto para quem ja conhece. Estou terminando mais este paper de minha autoria, espero te-los ajudado e tambem quero dar um recado. Pretendo fazer um outro sobre Tecnicas PCM, Conceito e Tecnicas de Comutacao Digital, mas infelizmente dependo de tempo para isso, entao nao posso prever quanto conseguirei concluir o proximo. +------------------------------------------------------------------------------------------+ 5- CONTATO +------------------------------------------------------------------------------------------+ Caso achou interessante a didatica adotada no texto e queira fazer uma parceria para a elaboracao de outros papers, entrem em contato para discutirmos sobre e ver as disponiilidades. Abaixo segue os contatos. MSN: ajonesb@hotmail.com ICQ: 71230458 E-mail: ajonesb@hotmail.com +------------------------------------------------------------------------------------------+ 6- GREETZ +------------------------------------------------------------------------------------------+ Agradeco a todos que tem me apoiado e incentivado nos estudos e desenvolvimento, em especial: *.EFnet@dumped *.phreak@brasnet *.damien@brasnet dam.EFnet@dumped +------------------------------------------------------------------------------------------+ EOF by Damien +------------------------------------------------------------------------------------------+