1-Sistemas de Comuta e Tecnologia

5/13/2018 1-Sistemas de Comuta e Tecnologia - slidepdf.com

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Sistemas de ComutaçãoSistemas de Comutação

TecnologiasTecnologias



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Introdução

A Finalidade de um sistema de comutação é a interligação entredois terminais de assinantes, possibilitando-lhes um caminho para trocade informações.

Os sistemas de comutação são classificados, conforme suautilização, em comutação telefônica, comutação de dados,

comutação de imagem, etc.



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Fig. 1.1 - Ligação ponto a ponto.

Comutação Telefônica

O caso mais simples: a interligação entre o assinante chamador ( origem da chamada ) e o assinante chamado ( recebe a chamada)

seria a interligação fixa entre eles, ou seja, ligação ponto a ponto.



Fig. 1.2 - Configuração de uma rede numa ligaçãoponto a ponto para 5 assinantes.

2

)1( −nn

Configuração de uma Rede em

Ligação Ponto a PontoExiste uma limitação, pois à medida que o número de pontos

aumenta, torna-se impossível fazer ligações entre eles, vez que suaefetivação seria economicamente inviável. Sendo “n” o número deassinantes a quantidade de conexões fixas seria .



Fig. 1.3 - Utilização de uma central de comutação

Utilização da central de comutação

Cada assinante deve ter a possibilidade de se interligação a qualquer outro, a qual, após estabelecida, será mantida sob o controle dos

assinantes durante tempo desejado, sendo desfeita em seguida. Assim,é necessário que todos os aparelhos telefônicos estejam ligados a umacentral de comutação, responsável pelas ligações entre os assinantes.



Funcionalidades da Comutação

Ao invés de ligações permanentes entre aparelhos de assinantes, éfeita uma ligação permanente entre cada assinante e umequipamento central, responsável pela comutação, que também

realiza, a desconexão no final da conversação.

Comutação é o conjunto de operações envolvidas na interligação de

circuitos, para o estabelecimento de uma comunicação entre doisassinantes.



Exemplo de Comutação

Comutação - Conexões Temporárias



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Fig. 1.4 - Conexão dos aparelhos telefônicos a uma central telefônica

Telefonia fixa

Todas as conexões entre os assinantes e a central telefônica sãorealizadas via pares de fios, de forma que cada aparelho telefônico

esteja fisicamente interconectado a central telefônica.



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INTEGRAÇÃO DA CENTRAL DE

COMUTAÇÃO COM OUTROS SISTEMAS

Estação de Telecomunicações com Torre, antenas para transmissão e recepção de sinaise prédio onde estão alojados os equipamentos diversos e a central telefônica



10Fig. 1.5 - Estrutura básica de um sistema móvel celular

Sistema de Telefonia Móvel

Sistema de telefonia celular: uma central telefônica pode realizar acomutação entre assinantes móveis, ou seja, entre assinantes que não

estão fisicamente conectados a central em virtude de estarem em permanente deslocamento.



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Estação Rádio BaseEstação Rádio Base

Topo da Torre e antena parabólicaara conexão com CCC.

Destque ERB instalada em Torre deConcreto e Antenas Setorizadas



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Características do Sistema MóvelCaracterísticas do Sistema Móvel

Cada região com um formato teórico de uma célula atende adeterminado grupo de assinantes móveis que se comunicam via

canais de rádio com a Estação Rádio Base (ERB). O número decanais para cada célula é dimensionado a partir de dados detráfego telefônico.

A ERB se comunica com a central telefônica por meios detransmissão existentes tais como cabos, fibras óticas, rádio, etc.

A central telefônica é responsável por todas as conexõesentre os diversos tipos de chamadas:

Assinante móvel para assinante móvel; Assinante móvel para assinante da rede fixa;

Assinante da rede fixa para assinante móvel.



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Estação Rádio Base com

Equipamentos de Transmissão e Recepção

Equipamentos de Transmissão e Recepção do Sinal



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Características do Sistema MóvelCaracterísticas do Sistema Móvel

A CCC possui uma interface programável para interpretar osdiversos eventos que ocorrerão quando um assinante comtelefone móvel está ativo e utilizando todos os serviços

telefônicos como se fosse um assinante ligado diretamente a umacentral telefônica.

A central telefônica é de uma importância ímpar em todos oseventos telefônicos, pois é através dela que são realizados todosos encaminhamentos para as conexões telefônicas.



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Sistema manual

Características:

O "comutador" era uma mesa onde cada assinante era

representado por um jack e uma lâmpada.

Conexões feitas com cordões ou chaves, interligando os

terminais envolvidos em uma chamada.



16Foto do Detalhe de uma instalação externa de 1909

Uma instalação externa de 1909



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Comutador manual

Fig. - 1.6 Comutador manual



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Operadora em Mesa TelefônicaOperadora em Mesa Telefônica --

19191919



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Estabelecimento de uma ChamadaEstabelecimento de uma Chamada

ManualManualO processo de estabelecimento de uma chamada pode ser

resumidamente descrito como:

Aviso de identificação;

Acende a lâmpada do terminal A;

Recepção de informação: Telefonista fala com A;

Teste de B: Telefonista verifica se B está livre;

Sinalização: Telefonista chama B;



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Estabelecimento de uma ChamadaEstabelecimento de uma Chamada

ManualManual

Conexão: Telefonista interliga A e B;

Supervisão: Telefonista acompanha o andamento da ligação;

Tarifação: Telefonista registra o término da chamada para efeito decobrança;

Liberação: Telefonista desfaz a conexão entre A e B.



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Sistema ManualSistema Manual – – São Paulo 1950São Paulo 1950



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DesvantagensDesvantagens

Com o crescimento da demanda apareceram os troncos entremesas distintas, começou a haver necessidade de mais de umatelefonista participando do processo de conexão:

Método lento;

Caro,considerando-se o tempo das telefonistas;

Sem garantia de sigilo.



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Quanto à forma de alimentação

Equipamento manual de bateria local - A alimentação da linha éfeita através de uma bateria localizada no próprio aparelho do

assinante. Para sinalizar na mesa operadora o aparelho emprega o princípio do magneto, que consiste no uso de uma manivela que ao ser acionada, gera uma corrente alternada que é induzida num dispositivoque permite a operadora identificar a solicitação da chamada.

Equipamento manual de bateria central - A mesa telefônica possui bateria central que serve para alimentar todos os aparelhos telefônicos

que estejam a ela conectadas. A sinalização à operadora é realizada nomomento em que o assinante retira o fone do gancho, quando o circuitocorrespondente ao assinante é fechado, acendendo a lâmpada indicativana mesa da operadora.



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Equipamento de Alimentação CentralEquipamento de Alimentação Central



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Automação dos sistemas de comutação

Destinada a substituir os sistemas manuais, a automação baseava-se no princípio de possíveis erros que poderiam ser cometidos pela operadora, além da própria limitação para uma possível expansão do número de assinantes, associado à

vantagem do caráter sigiloso da conversação.

No equipamento automático, mecanismos eletromecânicos,eletromagnéticos ou eletrônicos encarregam-se da conexão entreos dois terminais. Estes dispositivos são conhecidos como"seletores" ou "comutadores“ substituem a ligação efetuada pelaoperadora.



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Classificação do Sistemas AutomáticosClassificação do Sistemas Automáticos

Os sistemas automáticos são divididos em:

Sistemas automáticos de comando direto;

Sistemas automáticos de comando indireto;

Sistemas automáticos de controle comum.



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Sistemas automáticos de comando direto

Principais características:

Os órgãos de seleção (seletores) são comandados diretamente pelos pulsos do disco do aparelho telefônico;

O número de estágios de seleção está diretamente relacionadocom o esquema de numeração;

Impossibilidade de estabelecer grandes grupos de troncos comacessibilidade razoável;



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Comutação por comando direto

Os primeiros sistemas de comutação utilizavam esse tipo decomutador com movimentos de elevação e giro em torno de um eixo

vertical.

O primeiro comutador automático, criado por Almon Strowger, que

devido as características de funcionamento ficou conhecido comosistema "passo a passo" ou "step by step".

Figura 1.7 - Princípio da comutação por comando direto



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Foto do Seletor Automático Strowger original, patenteado em 1981.

Seletor Automático Strowger

Seletor Automático Strowger de 2



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Seletor Automático Strowger de 2

Movimentos

Foto do Seletor Automático Strowger de dois Movimentos



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Comutação por Comando Indireto

A principal diferença entre este sistema e o de comando direto

consiste no fato que os impulsos do disco não têm decisão direta sobreos comutadores, permanecendo armazenados em órgãos de controlechamados de registradores, os quais, com auxílio de órgãos auxiliares

denominados tradutores, têm capacidade de analisar os algarismos ecomandar os seletores para estabelecer as interligações.

O tradutor é um órgão programável, com lógica cabeada que possibilita o encaminhamento das rotas.

Comando indireto utilizando



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Comando indireto utilizando

registrador e tradutor

Fig. 1.8 - Sistema de comando indireto utilizando registrador e tradutor



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São os sistemas caracterizados por uma separação nítidaentre a rede de conexão (ou comutação) e os órgãos decontrole.

Os seletores são totalmente comandados por meio doequipamento de controle, sendo a ligação estabelecida

simultaneamente através dos estágios de seleção.

Sistemas de controle comum



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Sistemas de controle comum

Central analógica automática Tipo NC400, com mecanismos letromecânicos,eletromagnéticos ou eletrônicos como

"seletores" ou "comutadores“ tipoCrossbar, com Capacidade para 10.000Terminais, Fabricação NEC



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A operação do seletor, sob o controle do registrador, não mais

depende da velocidade ou de outras limitações impostas peladiscagem executada pelo assinante;

Modificações que envolverem a rede de comutação repercutem

apenas na lógica cabeada do tradutor, não implicando em maioresconseqüências para o assinante;

Facilidade de encaminhamento a estações trânsito ou Tandem.

Qualquer prefixo pode ser facilmente encaminhado as centraistrânsitos, pois esses prefixos encontram-se armazenados nos órgãos programáveis, como os tradutores, que fazem encaminhamento paracada um dos tipos de chamadas;

Começa a existir uma separação nítida entre as funções deconexão ( comutação ) e as funções de controle.

Vantagens do comando indireto



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Conceito de CPA

Desenvolvida em 1965 pela BeIl

System a central telefônica

eletrônica (ESS-l) alterou a concepção arquitetônica de umacentral telefônica. Todos os órgãos programáveis existentes, taiscomo registradores, tradutores e marcadores, foram substituídos pelo computador.

O conceito de Controle por Programa Armazenado (CPA)significa que as funções anteriormente realizadas pelos diversosórgãos de controle existentes nas centrais convencionais

tornaram-se programáveis pelo computador

Possibilitou a implementação de outros serviços de assinantesque de difícil execução nao à lógica cabeada, ou seja, necessidadede se realizar conexão física entre os contatos dos diversos relêsresponsáveis pelos encaminhamentos das chamadas telefônicas.



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Conceito de CPA

O computador responsável pelo controle tem uma função

importante visto que todas as ações desempenhadas pela centralsão centralizadas no computador, surgindo daí a concepção decontrole centralizado.

Posteriormente, já na década de 70, com o desenvolvimentodos microprocessadores um novo passo foi dado, surgindo oconceito de controle descentralizado ou distribuído.

O controle comum em uma central pode ser de 2 tipos:

Controle centralizado;

Controle descentralizado ou distribuído.



38Fig. 1.9 - Sistema por controle centralizado

Controle centralizado

O controle centralizado está baseado no princípio de que umcomputador de grande porte dedicado, com elevada capacidade de

tratamento de chamadas telefônicas e elevada confiabilidade dosoftware residente é o responsável pela operação da central telefônica.



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Controle CentralizadoControle Centralizado

Na matriz de comutação é necessário prover pontos de comutação

para voz e para mensagens de sinalização, visto que todos os eventostelefônicos têm que passar pelo computador centralizado e, todas asmensagens entre os órgãos da periferia (assinantes, troncos, etc.)necessitam ponto de comutação com o computador para que sejamrealizados os encaminhamentos das chamadas telefônicas.

De forma a garantir alta confiabilidade ao sistema, o computador é duplicado e normalmente trabalha em 2 modos:

Duplex;

Partição de carga (load sharing).



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Modo DuplexModo Duplex

Neste caso, ambas CPU estão on line e operando simultaneamente.

Normalmente uma CPU é designada como ativa e a outra em reservaativa (hot standby), porém os dois processadores recebem as mesmasmensagens de sinalização e executam a mesma seqüência de instruçõesconforme o programa armazenado.

Os módulos periféricos (assinantes, troncos) têm seu processador local que atuam no tratamento dos principais eventos telefônicos,ficando ao processador central a responsabilidade de realizar o

processamento do encaminhamento das chamadas além da manutençãodo sistema. Por confiabilidade é necessária também a duplicação domódulo de comutação.

T d



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Trocas de Mensagens Trocas de Mensagens

Fig. 1.10 - Mensagem entre um processador

periférico e as UCPs no caso de duplex .

d dM d P i ã d C



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Modo Partição de CargaModo Partição de Carga

sistemas centralizados que trabalham no modo de partição de carga

também mantêm duas CPU’s e atuam da seguinte forma:

Cada CPU tem acesso a todos periféricos telefônicos;

Cada processador (CPU) opera, alternadamente, sobre a periferia dacentral;

Para manter atualizados os mapas de memória dos processadores,eles enviam mutuamente mensagens;

A carga é partilhada entre os dois processadores, isto é, cada umescoa metade do tráfego.

M d P i d CM d P i ã d C



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Modo Partição de CargaModo Partição de Carga

Fig. 4.11 - Sistema de controle centralizadono modo de partição de carga

C t l di t ib íd d t li d



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Controle distribuído ou descentralizado

O utilização do microprocessador possibilitou o desenvolvimento deum sistema completamente distribuído, onde as funções de controlesão providas por microprocessadores atuando em pequenos gruposde circuitos terminais (assinantes, troncos, etc.).

A comunicação entre os diversos processadores é realizada atravésde uma rede independente de comutação de pacotes, liberando omódulo de comutação para comutação de circuitos.

O controle distribuído é adotado nas centrais Trópico R/RA e outrosfabricantes.A Motorola adota nos sistemas EMX2500/EMX5000características semelhantes, porém com filosofia sistêmica comalgumas particularidades, especialmente no que se refere àconfiabilidade dos microprocessadores.

Si t d t l d t li d



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Sistema de controle descentralizado

Fig. 1.12 - Sistema de controle descentralizado

Si d C ã CPATSi t d C t ã CPAT



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Sistema de Comutação CPATSistema de Comutação CPAT

Central EWSD fabricação Siemens - Capacidade 100.000 terminais

V t t l di t ib íd



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Vantagens controle distribuído

Software mais simples,a cada processador efetuar somentedeterminada tarefa, por exemplo, o controlador de assinantes só trataeventos dos assinantes (fone fora do gancho, discagem, etc.);

Devido ao item anterior, podem-se empregar processadoresexistentes no mercado;

Ocorrência de falha em um processador só afeta um pequenonúmero de terminais;

Não há necessidade de duplicação dos controladores;

Não há necessidade de se utilizar pontos da matriz de comutação

para transmitir dados de sinalização como em alguns sistemascentralizados existentes.

Estágios de seleção



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Na região em que estão entrando os terminais de assinantes, apenasuma porcentagem deles teria condições de realizar a chamada.Estatisticamente não há possibilidade de todos os assinantes, em umdeterminado momento, realizarem chamadas simultâneas conforme jáfoi dito anteriormente.

Assim a região de concentração, como o próprio nome indica,apresenta um número total de entradas bem superiores ao número totalde saídas. Este estágio é normalmente conhecido como "pré-seleção“.

O estágio de expansão, é o responsável pelo encaminhamento daschamadas a um determinado assinante sendo, portanto, o inverso doestágio de concentração.




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O estágio de distribuição tem a finalidade de encaminhar o tráfego

proveniente de uma determinada entrada a um determinado grupo desaídas, sem envolver nenhuma concentração. Nele o número deentradas é igual ao número de saídas.

O estágio de concentração e expansão correspondem aos módulosde terminais de assinantes enquanto que o estágio de distribuiçãocorresponde ao módulo de comutação.

No exemplo a seguir configurou-se um grupo de 1.000 terminais deassinantes, distribuídos em 10 grupos de 100 assinantes. Devido àrelação de concentração ser de 10%, apenas 10 assinantes de cada

grupo teriam meios para a realização de uma chamada.




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Na central telefônica é necessário prover interfaces apropriadas parasua conexão com outras centrais, ou seja, junções para os troncos deentrada e de saída.

Não deve haver nenhuma restrição, todo o tráfego de entrada devechegar na matriz de comutação e daí acessar a quaisquer dos grupos deassinantes, assim como as chamadas originadas pelos diversos grupos

de assinantes, quando for uma chamada com destino a uma outracentral, tem que acessar o grupo de troncos para aquela direção (rota).

Uma matriz de comutação que opere dessa forma, permite a

acessibilidade a todos os grupos, não fazendo nenhuma restrição deacesso, é dita uma matriz não bloqueante.

A função Trânsito/Tandem

é realizada,quando em uma chamada,

um dos troncos de entrada está conectado a um outro tronco de saídaatravés da matriz de comutação.

Distribuição dos Estágios de seleção



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Fig. 1.13 - Distribuição dos 3 estágios de seleçãoem uma central telefônica

Distribuição dos Estágios de seleção

Classificação dos sistemas telefônicos



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quanto à rede de comutação

Sob o aspecto da rede de conversação (comutação) as centraistelefônicas podem ser classificadas em um dos seguintes tipos:

Sistemas de comutação espacial;

Sistemas de comutação temporal.

Sistemas de comutação espacial



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Sistemas de comutação espacial

Um sistema de comutação convencional, tipo eletromecânico ousemi-eletrônico, utiliza para a ligação entre o assinante chamador e ochmamado, um caminho físico individual e específico para cada

ligação, de modo que as ligações são estabelecidas por caminhosfisicamente separados, ou seja, por circuitos espacialmente diferentes.

Tipo de comutação para a cadeia de conversação utilizada pelatelefonia clássica, em que o equipamento de comutação estabelece umcaminho físico, bem definido no espaço, durante todo o tempo dachamada.

Sistema de Comutação EspacialSistema de Comutação Espacial



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Este tipo de comutador possui os pontos deconexões em linhas e colunas, em forma deuma matriz, possibilitando que asinformações, geralmente digitais,provenientes dos enlaces de entrada (linhashorizontais alcancem qualquer saída (linhasverticais), através de um dos contatos livres,existentes nos cruzamentos das linhas com ascolunas.

Fig. 1.4 - Comutador espacial.

Princípio do Seletor Crossbar



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Princípio do Seletor Crossbar

Um Seletor Crossbar é essencialmente uma matriz de

comutação espacial, na qual a ligação entre uma determinadaentrada e uma determinada saída é estabelecida através de umgrupo de contatos específicos que depende unicamente do cruzamento ou interação entre dois pontos para realizar a conexão.

Uma chamada originada em uma determinada entrada Hpoderá ser comutada para quaisquer das saídas V dependendo

unicamente do ponto de contato que estaria acionado sob ocomando de um controlador que não está ilustrado no desenho.

Matriz de 5 entradas e 5 saídas



56

Fig. 1.14 - Matriz de cinco entradas e cinco saídas

Seletor de Comutação Crossbar



57

Foto do Seletor de Comutação Crossbar .

Seletor de Comutação Crossbar




58

S s e a de Co u ação spac aç p

Fig. 1.15 - Diagrama simplificado de uma central do tipo espacial.




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Para que aPara que a realização de uma conexãorealização de uma conexão seja possível sãoseja possível são

necessáriosnecessários órgãos de controle, que definam para cadaórgãos de controle, que definam para cadalinha a conexão necessárialinha a conexão necessária. Observe que, para quatro. Observe que, para quatroassinantes, são necessários doze pontos de conexão na matrizassinantes, são necessários doze pontos de conexão na matriz

de comutação do tipo espacial.de comutação do tipo espacial.

As centrais que utilizam comutadores barras cruzadas(crossbar) tais como ARF, PC-1OOO, NC-400 são definidascomo sistema de comutação espacial...


Sistemas de comutação temporal



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Sistemas de comutação temporal

Nesta comutação é necessário que o sinal de voz analógico estejacompletamente transformado em digital, visto que se trata de umacomutação que é realizada entre canais PCM no tempo.

Para comutação entre canais diferentes torna-se obrigatório aexistência de uma memória onde são armazenados os dados doscanais do enlace de entrada. Esses dados são em seguida lidos, sobcontrole de uma Memória de Controle que indica a cada tempo decanal qual será o endereço que será lido para os canais de saída.

Comutação de CanaisComutação de Canais



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Comutação de CanaisComutação de Canais

Exemplo de comutação de canais

Comutação TemporalComutação Temporal



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Comutação Temporalç p

As informações armazenadas na memória de dados são mudadasa cada tempo de amostragem, isto é, a cada 125 microssegundos,

porém as informações armazenadas na memória de controle permanecem enquanto durar cada uma das conversações alocadas nosrespectivos canais.

Fig. 1.15 – Princípio da comutação temporal.

Comutação TemporalComutação Temporal -- EspacialEspacial



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ç pç p pp O comutador espacialO comutador espacial--temporal transfere as informações de um enlace PCM paratemporal transfere as informações de um enlace PCM para

outro enlace PCM (estágio espacial) e de um ITC de um enlace PCMoutro enlace PCM (estágio espacial) e de um ITC de um enlace PCM, para outro, para outroITC deste enlace PCM.ITC deste enlace PCM.

Os assinantes da central de comutação espacialOs assinantes da central de comutação espacial--temporal são interligados à centraltemporal são interligados à centralatravés de uma interface, onde os assinantes são concentrados eatravés de uma interface, onde os assinantes são concentrados e multiplexadosmultiplexados dede

forma digital (PCM).forma digital (PCM).

A quantidade de terminais de assinantes é bem maior do que o númA quantidade de terminais de assinantes é bem maior do que o número de enlacesero de enlacesPCM que saem desta interface para a matriz de comutação temporalPCM que saem desta interface para a matriz de comutação temporal--espacial, e daíespacial, e daía necessidade do concentrador de terminais de assinantes.a necessidade do concentrador de terminais de assinantes.

Os enlaces referentes aosOs enlaces referentes aos juntores juntores de entroncamento são apenasde entroncamento são apenas multiplexadosmultiplexados nanacentral de comutação digital, portanto, sem probabilidade de exicentral de comutação digital, portanto, sem probabilidade de existir bloqueio destir bloqueio detráfego nestes enlaces, devido à central de comutação temporaltráfego nestes enlaces, devido à central de comutação temporal--espacial.espacial.

Comutação TemporalComutação Temporal -- EspacialEspacial



64

ç p p

Fig. 1.18 - Exemplo de comutação do tipo espacial-temporal.

Classificação em relação à tecnologia



65

dos componentes

Sistemas eletromecânicos;

Sistemas semi-eletrônicos;

Sistemas eletrônicos.

Sistemas eletromecânicos



66

Caracterizam-se pelo fato de que tanto

a cadeia de conversação

como o equipamento de controle, são constituídos basicamente decomponentes eletromecânicos, tais como relês, seletores, etc.

Sistemas semi-eletrônicos



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Caracterizam-se pelo fato de que o equipamento de controle utilizabasicamente componentes eletrônicos, enquanto que a rede de

conversação utiliza dispositivos eletromecânicos, tais como, seletores(normais ou miniaturas), relês com contatos encapsulados (relês tipo reed), etc.

Estão englobados neste tipo, as centrais CPA’s (Controle a ProgramaArmazenado), onde o controle é realizado por processadores enquanto que arede de conversação (comutação) é realizada por seletores. para que hajacompatibilização

com o espaço físico são utilizados, , mini-seletores ou então

relês encapsulados.

Sistemas eletrônicos



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Caracterizam-se como sistemas de comutação em que a cadeiade conversação e os órgãos de controle, utilizam basicamente

componentes eletrônicos.

Digitalização do sinal de voz



69Figura 1.16 - Conversão do sinal analógico para digital e vice-versa

g ç

Como as centrais CPA processam os sinais de uma forma totalmentedigital, tem-se algumas etapas para a transformação do sinal de voz,

que tem uma forma analógica, para a forma digital.

Cada terminal de assinante possui, no respectivo terminal da centraltelefônica, um conversor do sinal da forma analógica para a digital.

Conversão do sinal analógico para



70

digitalApós passar pela matriz de comutação (MACO) na forma digital, o

sinal é convertido novamente para a forma analógica, agora, já no

terminal do assinante B.

O sinal de voz, é constituído de ondas que ser propagam no ar provocando vibrações de suas moléculas. Essas ondas têm

características periódicas e podem ser decompostas em uma série desinais senoidais denominados de harmônicos. Assim, o sinal aquianalisado será tratado como um sinal senoidal.

A digitalização é um processo pelo qual o sinal analógico érepresentado por uma modulação de pulsos codificados (PCM).

Etapas de Digitalização do SinalEtapas de Digitalização do Sinal



71

As principais etapas para a digitalização do sinal analógico são:

Amostragem;

Quantização;

Codificação.

Amostragem



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Shanon demonstrou que um sinal analógico pode ser reconstituídodesde que sejam retiradas as amostras em tempos regularmenteespaçadas.

Harry Nyquist provou que se for retirada amostras de um sinal auma freqüência de pelo menos duas vezes a maior freqüência dessesinal, é possível reconstituí-lo novamente na recepção.

Em telefonia, o canal de voz é de 4 KHz, assim, basta que se retiremamostras a uma freqüência de 8 KHz para que o sinal sejareconstituído.

As fases da amostragem do sinal estão representadas a seguir,resultam em amostras PAM que ainda é uma representação analógicado sinal.

A próxima etapa será o processo de quantização que estabelece um

nível para o sinal PAM, possibilitando a sua codificação em valor binário.

Amostragem do sinal analógico



73Fig. 1.17 – Processo e amostragem do sinal analógico

Quantização



74

O processo de quantização corresponde ao estabelecimento de

níveis discretos para os pulsos PAM. Este processo é tanto mais precisoquanto maior o número de níveis estabelecidos. De qualquer maneira, aquantização introduz um erro (ruído de quantização).

Estes níveis são padronizados em 28 = 256 intervalos dequantização. Para esse número de níveis o ruído de quantização podeser considerado desprezível.

Codificação



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A cada um dos intervalos de quantização é associado uma

palavra de 8 bits. Desta maneira a cada pulso está sendoassociado um código de 8 bits que identifica o nível discreto mais próximo da amplitude desse pulso.

Como resultado desse processo resulta um canal de 64Kbps,resultado da digitalização do canal de voz analógico de 4kHz.

8.000 amostras x 8 bits = 64kbpssegundo amostra

Quantificação e Codificação do Sinal



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A figura ilustra um exemplo de quantização e codificação para umsistema com 8 níveis de quantização (4 positivos e 4 negativos) em

códigos de 4 bits em cada amostra.

Fig. 1.18 - Quantificação e codificação do sinal

Quantificação e CodificaçãoQuantificação e Codificação



77

As funções de quantização e codificação são executadas por um dispositivo conhecido como Conversor Analógico/Digitalque transforma os pulsos PAM em palavras digitais de 8 bits

completando assim o processo de modulação por pulsoscodificados (PCM).

Uma vez transmitido o sinal digital, é necessário transformá-loem um sinal analógico no destino. Um processo inverso temlugar, no outro extremo da linha para se reconstituir o sinaloriginal.Este processo conta com a participação de um Conversor Digital/Analógico.

Na amostragem, com retirada de 8.000 amostras por segundo,resulta o tempo decorrido entre duas amostras sucessivas do

mesmo sinal é de l25 μs. Nesse período de 125 μs é possíveltransmitir amostras de outros sinais, possibilitando no mesmoeríodo amostras de vários sinais diferentes.

Intervalo entre amostras consecutivas



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Este processo, conhecido como multiplexação, resultou em dois padrões de combinação de vários canais de 64 Kbps em um único feixe

de bits de maior velocidade, o TDM (Time Division Multiplex).

Fig. 1.19 - Intervalo entre amostras consecutivas

PadrõesPadrões



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Os padrões estabelecidos são:

Padrão Europeu - associa 32 canais de 64 Kbps em um feixe de2,048 Mbps, ou simplesmente 2 Mbps, conhecido como El. Dos 32

canais assim obtidos, 30 são utilizados para voz e 2 para controle.Quando se fala em interconexão a 2 Mbps ou por um canal E1, sãosubentendidos 30 canais de voz. O padrão Europeu foi adotado noBrasil.

Padrão Americano - associa 24 canais de 64 Kbps em um feixe de1,544 Mbps, ou simplesmente 1,5 Mbps conhecido como T1.

Sistema de Energia, Climatização eAterramento



80

O sistema de energia, associado às centrais telefônicas e aosequipamentos de telecomunicações, fornece o suprimento de energia parao funcionamento dos equipamentos dentro das características exigidas edeve ter uma confiabilidade muito grande para não comprometer aconfiabilidade global do sistema de telecomunicações associado.

Para atender a esses objetivos, é desejável que o sistema tenha umpercentual de falhas pelo menos de uma ordem de grandeza menor do quea dos equipamentos de telecomunicações.

Sistema de Energia e Aterramento



81

Antes das implantações ou expansões de equipamentos em plantasexistentes, deve-se checar se o sistema de energia possui margemsuficiente para alimentar os novos equipamentos.

Em caso negativo, o sistema de energia deve ser expandido parasuportar essa carga extra devido à entrada desses equipamentos ousistemas.

Dimensionamento dos EquipamentosDimensionamento dos Equipamentos



82

O dimensionamento do sistema de energia e o aterramento

são normalmente de responsabilidade da área de infra –

estrutura.

Este dimensionamento é realizado em função dos

parâmetros de energia dos equipamentos, como o consumode cada quipamento, variação de tensão permitida, valor de

“ripple”, etc.

Sistema de Energia para Equipamentos



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Rádio e Centrais TelefônicasA maioria dos equipamentos utiliza alimentação DC. Os valores maiscomuns das tensões DC utilizadas são:

-48 Vcc -24 Vcc +24 Vcc

Alguns equipamentos compactos possuem no bastidor ou no rack unidades retificadoras que transformam a alimentação AC em DC,dispensando nestes casos fontes externas.

Na maioria das estações, os equipamentos rádio compartilham o sistema

de energia com outros equipamentos instalados na mesma planta, como oMultiplex, Sistemas de Gerência e outros, exceto em estações repetidoras derádio.

Sistema de Energia para Equipamentosde Rádio e Centrais Telefônicas



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A composição do sistema de energia varia muito em função das

características da estação.

Os sistemas rádio de longa distância utilizam, muitas vezes, estaçõesrepetidoras situadas em localidades de difícil acesso e em certos casos semdisponibilidade de energia AC.

Nestes casos, devem ser providos de GMG (grupo motor gerador) ou baterias solares, dependendo do valor do consumo dos equipamentos e outrosaspectos técnico -

econômicos.

Nas estações não atendidas, os sistemas de proteção como as bateriasdevem autonomia maior do que nas estações atendidas.

Principais Componentes do Sistemade Energia



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USCA -

É um selecionador e também uma “unidade” de supervisão decorrente alternada. Na falta de energia comercial, a USCA automaticamenteaciona o GMG, e essa tensão é enviada ao retificador que converte C.A. emC.C. e envia ao banco de baterias.

A prioridade da tensão para o retificador é a energia comercial. Na falta deenergia comercial a USCA aciona GMG e na volta dela desliga o GMG.

Havendo falha no acionamento do GMG, a carga é assumida única eexclusivamente pelo banco de baterias cuja autonomia depende do projeto do banco.

USCA USCA



86Unidade de Supervisão de Corrente Alternada




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GMG – Grupo Motor Gerador

Normalmente utilizado em grandes estações, em que existe a necessidadede manter não somente a energia CC como a AC, além da importância daestação na rede.Opera na falta de energia externa, alimentando as unidadesretificadoras, além de prover energia AC para equipamentos essenciais.

USCC

A unidade de supervisão de corrente contínua controla a atuação dasunidades retificadoras, como tensão de saída e corrente, entre outros

parâmetros, para os consumidores e o banco de baterias.

A unidade retificadora tem tensão e corrente constantes, e tem a

finalidade

de transformar a energia CA vinda da rede externa ou do GMG em energia CCcompatível com a bateria e consumidor.

Grupo Moto Gerador AbrigadoGrupo Moto Gerador Abrigado



88 Visualização de um GMG diesel típico Abrigado.

GMG Abrigado de Grande PorteGMG Abrigado de Grande Porte



89

Grupo Moto Gerador emGrupo Moto Gerador em ConteinerConteiner



90

USCCUSCC



91Unidade deSupervisão de Corrente Alternada

UR´SUR´S



92Unidade Retificadoras




93

Em condições normais, a bateria permanece em flutuaçãopelo retificador. A corrente para o consumidor provém doretificador. Ocorrendo falha de CA e caso não haja GMG, oretificador deixa de operar, e a corrente para o consumidor

passa a ser fornecida pelo banco de baterias.

Ao voltar a energia comercial, a corrente para o consumidor

volta a ser fornecida pelo retificador e o banco de bateriasé carregado em regime de flutuação.




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Banco de Baterias

Os bancos de baterias trabalham em regime de flutuação esão os responsáveis pela alimentação dos equipamentos daestação na falta de energia. Toda alimentação DC da estaçãoestá conectada a esses bancos que diferem em tamanho,dependendo do tempo de autonomia requerido em cada projeto.

Existem ainda em várias estações baterias do tipo chumboácido, que precisam de manutenção preventiva. Já nas novasestações são utilizadas as do tipo selada que dispensam estaatividade.




95Banco de Baterias

Principais Componentes do Sistema deEnergia



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Distribuidor Intermediário (QDCC, QDF, PDB, etc.)

Quadro de distribuição de corrente contínua Quadro de distribuição de força Power Distribution Board

Os distribuidores são sistemas que visam facilitar a instalação emanutenção dos equipamentos, além de organizar a distribuição de energiaentre eles. Existem vários modelos e tipos de distribuidores, mas todos seguemo mesmo padrão, variando apenas a capacidade em ampères

e a quantidade de

disjuntores.

O distribuidor é conectado ao retificador e banco de baterias, e

nele sãoinstalados vários disjuntores que podem ser de capacidades iguais ou não, e a

partir de cada disjuntor é alimentado um determinado equipamento.

Configuração Sistema de Alimentação



97Fig.1.23 Diagrama do Sistema de Alimentação de Energia da Central

Sistema de Alimentação DC



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99

Bateria Solar

Os sistemas de alimentação a partir de células fotovoltaicassão ainda minoria nas estações de telecomunicações. Devido ao

seu custo elevado, a energia solar é usada em casos em que não é possível viabilizar o suprimento de energia por meiosconvencionais.

Sistema de Aterramento



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O assunto aterramento é um tanto polemico, haja vista que não existe um consensoda melhor forma de aterramento para uma estação ou equipamento. Cada fabricante oumesmo cada operadora tem um modelo próprio de sistema de aterramento, portanto

nossa abordagem será de forma genérica, apresentando uma idéia geral sobre o assunto.

As características e a eficácia dos aterramentos devem satisfazer as prescrições desegurança das pessoas e funcionais da instalação.

Os objetivos do aterramento são:

Proteger os usuários;

Proteger os equipamentos;

Eliminar fontes de distúrbios e interferências elétricas.

Sistema de Aterramento



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O sistema aéreo deve ser aterrado à malha de terra da estação,observando sempre a recomendação do fabricante do sistema aéreo, alémdas normas da operadora em que se está instalando o equipamento. A

Andrew recomenda que seja instalado um aterramento no topo da torre eoutro no início da subida do guia de onda na torre, e em intervalos de 60metros se for o caso.

Vale ressaltar que para instalação de equipamentos em ambienteexterno, que usam o mesmo cabo (cabo coaxial) para transmitir sinal (FI)e alimentação juntos, deve ser consultado o manual do fabricante doequipamento para verificar a possibilidade ou não de fazer aterramentonesse cabo. Alguns fabricantes, segundo suas normas, não aterram o cabocoaxial ao passo que outros exigem o aterramento, mas todos aterram oequipamento em ambientes externos.

Os equipamentos internos são aterrados na malha da estação, sendoque em alguns casos é utilizado o aterramento lógico (ou digital),

dependendo do fabricante ou operadora.

Sistema de ClimatizaçãoSistema de Climatização



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1-Sistemas de Comuta e Tecnologia

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