Telefonia I. Sumário

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2 Sumário Sistema De Comunicação Aparelho Telefônico Centrais Telefônicas Plano de Numeração e Encaminhamento de Chamadas Tarifação Sinalização Código de Cores IRLA (Instalação de Redes e Linhas Aéreas) Cabos Tipos de Sistema Carrier

3 1.0 - Sistema De Comunicação 1.1 Introdução Histórico Em 1854 o pioneiro Professor holandes Philip Reis fez as experiências baseadas nas descrições feita por Charles Bourseul (francês). Alexandre Graham Bell tornou o aparelho útil ao público. Já em 1878 é apresentada a patente. Em 1879 Graham Bell e seu auxiliar Thomas Watson realizara a 1ª conversação a longa distância. Pedro II ficou bastante impresionado pelos metodos avançados utilizadoos por Graham Bell e trouxe a invenção para o Brasil algum tempo depois. O primeiro telefone instalado no Brasil precisamentew no Palácio de São Cristovão na Quinta da Boavista. A Compania Telefonica do Brasil, instalada na Rua da Quitanda nº 89 ocorreu em 1889 sendo o telefone a manivela. A 1ª Estação telefônica Automática, foi em 1929 sendo situada a rua Alexandre Mackenzie nº 69. Recebeu p prefixo 3, hoje Comunicação É o transporte da informação de um ponto a outro Para tomar perceptível a informação, é necessário produzir um fenômeno físico capaz de assumir configurações diferentes, às quais se associa o conteúdo desta informação, como por exemplo, os simbolos gráficos representativos das letras do alfabeto ou os fonemas da pronúncia A este fenômeno fisico que representa a informação chamamos de SINAL. Lembra-se do CÓDIGO DA FUMAÇA? Fig.1 3

4 Modelo Completo de Um Sistema de Comunicação... Fonte Codificador Emissor Meio Receptor Decodificador Destintário Ruído Fig. 2 canal - FONTE: É quem produz a informação - CANAL: É o conjunto de meios necessários para assegurar a transmissão em um único sentido. - EMISSOR: A fonte geralmente não dispõe de potência suficiente para cobrir as perdas de propagação do sinal. Esta potência é suprida pelo emissor. O emissor é a entidade que, acionado pela fonte, entrega um sinal de energia adequada ao meio. Para tanto, dispõe de um elemento interno, o MODULADOR que transforma os elementos entregues pela fonte em sinais convenientes para serem transmitidos pelo meio. - MEIO: É o elemento que propaga a energia entregue pelo emissor até o receptor, permitindo que o sinal seja transmitido. - RECEPTOR: É o receptor que refira a energia do meiõ e recupera os simbolos, de forma tão precisa quanto possível, de modo a reproduzir a mensagem a ser entregue ao dëstino. Possui um elemento interno chamado DEMODULADOR. que recupera a partir da energia recebida, os simbolos portadores da infomiação. - RUÍDO: É qualquer variação indesejável no sinal. É toda perturbação interferente, quer seja ou não gerada no equipamento de comunicação. O ideal seria que o sinal no receptor fosse fielmente recuperado. Na prática isto não ocorre porque no processo de transmissão, limitações físicas e outros fatores alteram a característica do sinal que se propaga, produzindo a distorção. Além disso, aparecem sinais, de natureza aleatória, que se somam ao sinal priduzindo o ruído. - CODÍFiCADOR/DECODiFiCADOR: Freqüentemente a natureza dos simbolos não é adequada para trafegar no canal de comunicação Por exemplo, ao acionar tecla A de um telimpressor, este símbolo será CODIFICADO em sinais de natureza elétrica. O DECODIFICADOR recupera o símbolo A, a partir dos sinais elétricos. - Vejamos agora o reconhecimento dos blocos da figura 2 comparados com dois tipos de sistemas de comunicação: 4

5 1 ) Imagine um sistema de comunicação ao qual temos um palestrante numa pequena sala passando algum tipo de informação em português para uma platéia. Neste caso termos: Fonte: é o palestrante. Codificador: não existe no sistema. Emissor: não existe no sistema Meio: ar Receptor: Não existe no sistema. Decodifjcacior: Não existe. Destinatário: Platéia 2º) Imagine agora um assinante da Rede Telex do Rio, enviando algum tipo de informação para outro assinante em a Paulo. Aqui teremos: Fonte: É o assinante do Rio Codificador: Teleimpressor do Rio Emissor: Multiplex Telegráfico do Rio. Obs: Multiplex (Mux) é um equipamento utilizado em vários sistemas de Telecomunicações, tais como TeIex Telefonia, Redes de Computadores, etc. tendo como função, permitir que várias conversações (entre assinantes da rede Telex, Telefonia, Redes de Computadores, etc.) ocionam num mesmo meio de transmissão-. Para cumprir esta função o Mux utiliza-se da técnica de Modulação, sendo portanto, o emissor do sistema. As técnicas de multiplexação, denominadas - de FDM (Multiplexação por Divisão de Freqüência), e TDM (Multiplexação por Divisão de Tempo) serão estudadas posteriormente. Meio: Rede de Telefonia Receptor: Multipiex Telegráfico em São Paulo. Obs.: Aqui este Mux faz a demultiplexação / demodulação do sinal, sendo portanto o receptor do sistema. 5

6 Decodificador: Teleimpressor de São Paulo. - Destinátario: Assinante de S. Paulo Introdução á Acústica Natureza e Propagação do Som. Som é por definição, o efeito produzido no órgão da audição pelas vibrações dos corpos sonoros ou ainda, movimento vibratório de um corpo, que se propaga no ambiente e impressiona o órgão da audição. A figura a seguir mostra exemplos de cornos que produzem som. Fig. 3 Fig.4 Fig.5 Uma das caracteristicas do som é que ele se propaga melhor pelos meios sólidos do que pelo ar e como exemplo, podemos citar o caso do trilho da linha férrea, onde encostando o ouvido, podemos constatar a presença de um trem á longa distância, enquanto pelo ar esta presença ainda não ocorreria Característica das Ondas Sonoras Para fazer o movimento vibratória, o corpo desloca moléculas de ar. No avanço deste movimento o como provoca uma condensação das moléculas e vai deixando em sua trajetória uma espécie de retração ou rarefação de moléculas. A condensação e retração das moléculas de ar formam o que chamamos de ondas sonoras. Para deixar mais claro o conceito de condensação e retração, lembremo-nos de um barco deslocando-se em alta velocidade em um lago. Na sua paute dianteira de contato com a água, notamos uma elevação d água, que nada mais é do que a condensação. Na parte traseira um espécie de buraco, que na realidade é uma retração. A figura a seguir mostra o comportamento de uma lâmina de metal em vibração, gerando ondas sonora. 6

7 SOM PRODUZIDO PELA VIBRAÇÃO DE UMA LÂMINA Freqüência (f) Fig.6 Freqüência é o número de vezes que um determinado fenômeno físico se repete no tempo. No caso da onda sonora, a freqüência é dada pelo números de ciclos por segundo, onde ciclo representa uma trajetória completa (condensação e refração) da onda. A freqüência tem como unidade de medida o HERTZ (Hz) Período (T) É o tempo gasto pela onda (medido em segundos) para realizar um ciclo, sendo a relação entre freqüência (f) e período (T) dado por: f= ---- Hz e T = s (segundos) T f Velocidade de Propagação Em termos físicos, velocidade é a relação entre o espaço percorrido e a unidade de tempo gasto para percorrê-lo, ou seja: e V = t Recorrendo a um exemplo de um carro de fórmula 1 e supondo que o espaço percorrido em 1 ciclo (ou 1 volta) seja 10 km e que para percorrê-lo o carro gastou 6 minutos, temos que: - 10Km 10Km V= = = lookm/h 6 minutos 0,1 h 7

8 Nota: Testes em laboratório revelaram que a velocidade de propagação do som no ar, a uma temperatura de 200 C, é de 340 mis ou kmlh Ondas sonoras quanto a composição Podem ser simples ou composta: a) Simples, quando constituída por uma única freqüência e torma um som puro. b) Composta, quando formada por duas ou mais freqüências, como por exemplo o caso da linguagem falada, sons musicais e ruidos. As figuras a seguir ilustram estes conceitos. I) Representação da onda sonora simples Fig.7 8

9 Obs: Amplitude significa um valor de potência do sinal sonoro. A potência, para um sinal sonoro, é medida em escalas logarítimas e utiliza-se o DECIBEL (db) como unidadxe de medida. II) Representação de Uma Onda Sonora composta Fig. 8 Obs: Uma onda composta pode ser formada por duas ou mais ondas que se relacionam entre si, onde uma delas é chamada de Fundamental ou Principal e a(s) outra(s) de Harmônicos. 9

10 Uma das relações entre a fundamental e o harmônico diz respeito à freqüência. sendo a freqüência do harmônico n vezes a freqüência da fundamental, onde n é o número do harmônico. Assim, no caso da figura 6, n vale 4(4º harmônico) e a freqüência desse harmônico será portanto de 2000 Hz ou 2 KHz (dois quilohertz), ja que, pela figura, a freqüência da fundamental é 500 Hz. Veja, pela figura, que em um ciclo da fundamental existem 4 ciclos do harmônico. Todos os conceitos vistos aqui para a onda de sinal sonoro, são aplicáveis às ondas de sinal elétrico. As diferenças são: 1º) No caso de um sinai elétrico, a amplitude faz referência a um valor de tensão, cuja unidade de medida é o Volt (V), ou corrente cuja unidade é o Ampér (A). 2º) A velocidade de uma onda elétrica, medida no vácuo, é de aproximadamente, - 3x10 8 m/s Características da voz e audição humanas: Voz As cordas vocais do ser humano são capazes de produzir vibrações sonoras,dentro de uma faixa de aproximadamente 100 a Hz. Fig.9 Cada som emitido é composto sirnultaneamente de vibrações de diversas freqüências, ou seja, são ondas compostas por uma fundamental e seus harmônicos, razão principal da diferença da voz de um homem e de uma mulher, já que para o homem a freqüência fundamental (principal) é de 125 Hz e para a mulher é de 250 Hz. Outra característica importante da voz, que deve ser levada em conta, é que normalmente durante uma conversação a intensidade da voz perceptível pelo ouvido humano está concentrada nas baixas freqüência. 10

11 1.4.2 Audição A faixa de freqüências audíveis pelo ouvido humano vai de aproximadamente 16 Hz até Hz e os limites variam de pessoa para pessoa, decrescendo com a velhice. Diversos estudos foram realizados para determinar qual a faixa de freqüência mais apropriada, sob o ponto de vista econômico e de qualidade para ascomunicações. Em fonia, foram basicamente levados em conta os - seguintes fatores das características da voz e do ouvido humano: INTELIGIBILIDADE E ENERGIA DA VOZ. A INTELIGIBILIDADE é definida como o percentual de palavras perfeitamente e conhecida numa conversação. Verificou-se que na faixa de 100 e Hz estava concentrada 90% de energia da voz humana, enquanto que na faixa acima de Hz estava concentrada 70% da inteligibilidade das palavras. Baseado num compromisso entre estes dois valores foi escolhido a faixa de voz entre 300 e 3400 Hz para as comunicação telefônicas, o que garante 85% de inteligibilidade a 68% de energia da voz recebida pelo ouvinte. A figura a seguir ilustra este conceito. Fig.10 Nota: Em 3000Hz é a maior sensibilidade do ouvido humano. 11

12 Canal de Voz É o conjunto de meios necessários para assegurar uma transmissão de sinais dentro da faixa de freqüência de voz para comunicações telefônicas (300 a 3400 HZ), num único sentido Canal Telefônico Para o canal telefônico utilizou-se a faixa de O a Hz (0 a 4 KHz). Como se - - verifica, o canal de voz (300 a z) está contido no canal telefônico, ficando as faixas de O a 300 Hz e a 4000 Fiz, disponíveis para outros sinais necessários no sistema de telefonia (são denominados de sinais fora ~ faixa, ou seja, são sinais cujas freqüências não estão dentro da freqüências da faixa (ou canal) de voz Aparelho Telefônico Introdução Antes da invenção do telefone, a distância alcançada pela voz humana, estava limitada à potência da voz do locutor e pela sensibilidade auditiva do ouvinte. Coube ao escocês Alexander Grahann BelI a descoberta dos princípios nos quais se baseiam o telefone. Etmologicamente a palavra TELEFONE, significa som à distância, pois TELE distância e FONE = som. A idéia básica de Grahann Beli foi na realidade a transformação de energia acústica em energia elétilca e vice-versa. O aparelho telefônico, propriamente dito, é um dispositivo eletroacústico e mecânico que na transmissão transforma a energia acústica em energia elétrica e na recepção transforma a energia elétrica em energia acústica Compreende basicamente duas partes, a saber o transmissor (cápsula transmissora ou microfone) e receptor (cápsula receptora) Transmissor/ Receptor O transmissor, também chamado de microfone, tem a finalidade de transformar energia acústica em energia elétrica. O seu princípio de funcionamento baseia-se numa lei fundamental da eletricidade que diz que a resistência de um condutor varia na razão direta do seu comprimento e na razão inversa da superfície de contato ou seção transversal. É definida pela fórmula: p. L R =,onde A R é a resistência L é o comprimento do condutor A é a superfícié de contato ou seção transversal p é o coeficiente de resistividade, variando conforme o material empregado. 12

13 No telefone comum, o transmissor ou microfone, usa como condutor o ANTRACITO, que é um carvão mineral, rico em carbono. Os condutores estão dispostos em grãos e possuem uma determinada forma de contato. Quanto maior for a força aplicada sobre os grãos de carvão, maior será a superfície de contato-e menor a resistência elétrica entre eles. (Fig. 11) Fig. 11 Bem, vamos agora associar a variação de resistência elétrica dos grânulos de carvão, à produção de energia elétrica. Já havíamos visto que as ondas sonoras provocam a condensação e retração das moléculas de ar. Na elaboração do transmissor ou microfone, aproveita-se este movimento das moléculas de ar para produzir um movimento mecânico num dispositivo chamado membrana (ou diafragma), que fica situado entre a boca da pessoa que fala e os grânulos de carvão, que por sua vez, são ligados a um circuito elétrico. Temos então um sistema de transformação de energia da seguinte forma: Energia Acústica Energia Mecânica Energia Elétrica Microfone de Carvão Fig

14 Obs.: A alimentação para a cápsula transmissora (bateira na figura) é, hoje, fornecida -pela Central Telefônica e tem um valor de -48 V. Portanto, quando se fala ao microfone, geram-se variações nas moléculas de ar que são transferidas ao diafragma. Este comprime mais ou menos os grânulos de carvão dentro de uma câmara, fazendo aumentar ou diminuir a resistência do circuito elétrico. Essas variações de resistência é que fazem com que hajam variações da corrente elétrica conformo aparece na fig. 9. É importante notar que o ponto de partida desse sistema é a voz humana e portanto as variações do sinal elétrico obedecerão as variações continuas das ondas sonoras. Assim, dizemos que o sinal elétrico gerado (que é a informação transmitida no sistema telefônico), é análogo (igual) ao sinal sonoro, surgindo então o conceito de sinal analógico que é qualquer sinal, portador de informação,- que varia cotinuamente no tempo. Quando o sinal elétrico varia discretamente no tempo ele é chamado de sinal digital.portanto,os sistemas de telecomunicações são ditos analógicos ou digital, dependendo do tipo de sinal que trafega pelos mesmos. A figura a seguir ilustra esse conceito. Analógico tempo Variações contínuas tempo (0,0.1 10,10,1..48) Fig. 13 O receptor, também chamado de cápsula receptora, tem função inversa do transmissor, isto é, transforma energia elétrica em energia acústica, sendo que o processo de transformação obedece a seguinte sequência: Energia Elétrica Energia Mecânica Energia Acústica Para efetuar a transformação de energia - elétrica em mecânica, utiliza-se os efeitos do magnetismo e do eletromagnetismo. O magnetismo é por nós bem conhecido, sendo o efeito dos ímãs permanentes que induz um campo magnético de polaridade aposta num material magnético que esteja colocado em sua proximidade. Como a polaridade é oposta, resulta uma atração, entre o imã e o material. 14

15 Eletromagnetismo é o efeito magnético associado à corrente elétrica, isto é, se enrolarmos um fio de cobre isolado em quantidade suficiente de espiras em tomo de um núc!eo de ferro e fizermos passar pelas espiras uma corrente elétrica, também haverá atração da mesma forma que nos ímãs naturais. O eletromagnetismo tem grandes aplicações industriais, tendo em vista que sua força de atração desaparece, quando cessa a corrente elétrica. (é o caso dos conhecidos relés). Para se fazer o receptor, são combinados os efeitos- do magnetismo e eletromagnetismo, da seguinte forma: A corrente elétrica (corrente vocal) proveniente do transmissor, passa por um meio de transmissão apropriado, par de fios, por exeinplo, e chegando ao enrolamentos em cada um dos braços de um imã permanente em forma de ferradura, produz um campo magnético de força variável, que aumenta ou diminui o campo magnético do imã permanente. Na linha de ação das forças magnéticas do imã permanente, é colocado uma membrana ou diafragma de ferro, sem tocar no imã. A membrana ou diagragma será atraído pela força magnética com maior ou menor intensidade, conforme suas variações. Como o campo magnético varia em função da corrente elétrica proveniente do transmissor, temos então odiafragma vibrando conforme amplitude e freqüêincia da voz humana, reproduzindo-a com notável fidelidade. A figura a seguir ilustra o funcionamento do receptor. Funcionamento do Diafragma Corrente elétrica proveniente da cápsula transmissora Diafragma (movimenta-se, deslocando as moléculas de ar, de acordo cora a variação da corrente elétrica) 15

16 2.3 - Circuito Básico do Telefone Vamos agora ligar a cápsula transmissora de um aparelho (assinante A) com a cápsula receptora de outro (assinante B) conforme mostra a figura 13. Quando fazemos isso, temos um canal para que A possa falar com B. Fig. 14 Portanto, para que B possa falar com A será necessário um outro canal. Esses dois canais formam o que chamamos de circuito de voz conforme mostra a figura a seguir. Fig. 15 Pelo exposto podemos observar que do aparelho telefônico deveriam sair 4 fios (dois pares), porém só saem 2 fios (1 par). Isto ocorre. porque dentro do aparelho existe um componente denominado de bobina híbrida, cuja função é transformar circuitos de 4 para 2 fios e vice-versa. Basicamente a bobina híbrida, através do sentido da corrente (de transmissão ou recepção) encaminha a. maior parte da energia para a linha, no caso de transmissão, ou para a cápsula receptora no caso de recepção (Fig.15) 16

17 Fig.16 Note-se que a bobina híbrida permite também que possamos ouvir nossa própria voz quando falamos ao aparelho telefônico, o que é chamado de circuito anti-local. Já tínhamos visto que quando falamos, a bobina encaminha a maior parte da energia para a linha O restante dessa energia é encaminhada à cápsula receptora e por isso ouvimos o que falamos (as setas representativas do sinal elétilco chegando a esta cápsula são representadas de modo diferente para indicar este fato). De uma forma geral os sistemas de comunicação à longa distãncia têm três modos (sentidos) de transmissão, sendo eles: - Simplex Neste caso, o sistema utiliza transmissão em um único sentido. Como exemplo, podemos citar os Sistemas de Rádio e Televisão. - HaIf Dupiex (ou Semi-Duplex) Aqui, a transmissão é feita nos dois sentidos, porém não simuítaneamer4ta Os sistemas de Rádio-Amador e alguns sistemas de Comunicação de Dados (Redes de Computadores) operam ao inodo HaIf Duplex. - Full Dupiex (Dupiex) Neste caso, a transmissão é feita nos dois sentidos simultaneamente. Redes de Computadores utilizam esse modo de transmissão. 17

18 A figura a seguir ilustra esse conceito. Fig. 17 Já vimos o conceito de canal e se agora associarmos a quantidade de canais necessários para a transmissão da informação nestes sistemas, podemos verificar que para os sistemas simplex e hal-duplex é necessário apenas um canal, enquanto para o sistema dupiex são necessários dois canais. Esses canais, por sua vez, podem ser físicos, ou seja, formados por pares de fios, ou lógicos (virtuais), formados por freqüências diferentes sobre um mesmo par de fios. - Para o entendimento desse conceito veja a figura a seguir. Fig

19 a) A conversação entre os assinantes A e B, bem como entre C e D ocorre por pares de fios distintos. Assim temos um meio de transmissão com dois conais físicos. Fig.19 b) A conversação entre os assinantes A e B, bern como entre C e D ocorre por um mesmo par de fios. Neste caso, os M(JX s transmitem as informações de A para 3 e de (3 para D utilizando fiwüências diferentes. Assim, temos um meio de transmissão com dois canais lógicos. Portanto podemos concluir que o sistema de telefonia é um sistema dupiex (claro que não falamos e ouvimos simultaneamente todo o tempo, mas no momento que isto acontece os interlocutores são capazes de perceber o fato) que dependendo do- modo de interligação das centrais telefônicas, pode ter canais físicos ou lógicos Centrais Telefônicas A Central Telefônica Representa o subsistema mais importante da rede de telefonia. As centrais telefônicas têm como funções principais gerência, distribuição, concentração, interligação e tarifação das chamadas produzidas pelos assinantes. É o elemento responsável pela comutação de sinais entre os assinantes de uma rede. As centrais telefônicas sofreram uma evolução tecnológica considerável nos últimos anos, evoluindo das centrais totalmente eletromecânicas da década de 1960, passando pelos dispositivos de comutação semi-eletrônica na década de 1970, na qual as funções lógicas de comando e controle são executadas por dispositivos eletrônicos e a conexão permanece eletromecânica e, finalmente, nos anos de 1980, tivemos o surgimento das centrais de comutação totalmente eletrônicas, na qual as funções lógicas de comando, controle e conexão são executadas por dispositivos eletrônicos. Essas centrais utilizam computadores e são conhecidas como Centrais de Programa Armazenado (CPA s). O controle por programa armazenado utilizado nas centrais atuais apresenta uma série de vantagens sobre os sistemas eletromecânicos anteriormente utilizados: 19

20 Flexibilidade: O programa permite alterações e reconfigurações na central sem que ela tenha que ser desligada. Essa operação pode ser realizada localmente ou remotamente; Facilidades para os assinantes: A CPA permite um grande número de facilidades para os assinantes como discagem abreviada, identificação de chamadas, restrição de chamadas, siga-me, etc; Facilidades administrativas: Facilidades operacionais como mudanças de roteamento, produção de relatórios e estatísticas detalhadas, controle mais eficiente das facilidades de assinantes etc; Velocidade de estabelecimento de ligação: Por utilizarem dispositivos eletrônicos, a velocidade de conexão é muito alta (da ordem de 250m s); Economia de espaço: As CPA s têm dimensões reduzidas em comparação com as antigas centrais eletromecânicas; Facilidades de manutenção: Menor índice de falhas uma vez que não possuem peças móveis; Qualidade de conexão: Todo o processo de comutação é digital, não sendo produzidos ruídos de comutação mecânica que afetam a qualidade da conexão; Custo: Com um índice de manutenção mais baixo, uma maior eficiência em termos de serviços, as centrais de programa armazenado oferecem uma ótima relação custo / benefício; Tempo de instalação: Tempo menor de instalação ou ampliação em relação às centrais eletromecânicas. Quanto à aplicação, a central telefônica pode ser classificada em pública ou privada. As centrais privadas são utilizadas em empresas e outros setores nos quais existe uma demanda de alto tráfego de voz. Os aparelhos telefônicos ligados a uma central privada são chamados de ramais, enquanto os enlaces com a central pública local são chamados troncos Necessidade da Central Telefônica Até agora vimos a intertigação de apenas dois aparelhos telefônicos e de alguma forma deveria ser pensadó uma maneira de interligar todos os aparelhos telefônicos. Uma solução possível seria a de interligar os aparelhos por barramento conforme mostra a figura a seguir 20

21 - Rede em Barra Fig. 20 O problema nesta solução é o sigilo, já que não pode ser evitado que qualquer pessoa que retire o fone do gancho ouça a conversa dos outros (este tipo de rede é utilizada nas extensões residenciais) - Rede em Malha Uma outra solução seria prover cada telefone com uma chave seletora (S) que seria posicionada, pelo usuário, segundo o número do telefone desejado. Fig. 21 O problema deste tipo de rede. é que se tivermos N telefones, cada um deles teria que ter um circuito (um par de fios) para cada um dos N-1 restantes. Considerando que o mesmo circuito de A para B serve também de B para A, a quantidade de pares necessários para interligar os N telefones será dado por Esta solução somente é realizável para pequenas quantidades N, como é o caso de sistemas domésticos e pequenos escritórios. 21

22 - Rede Centralizada (Estrela) Desta forma, verificou-se a necessidade de se interligar os telefones atravé~ de um centro de ligações no qual cada telefone se liga a este centro, por um par de fios exclusivo, e nele se provê a flexibilidade de se interligar qualquer aparelho aos demai& Surge assim o conceito de Central de Comutação ou Central Teleronica Evolução das Centrais Telefônicas Fig. 22 Por definição, Central Telefonica é o conjunto de equipamentos destinados ao encaminhamento/estavelecimento de chamadas telefônicas. Comutar significa permutar (trocar) e o que uma central telefônica faz é interligar temporáriamente dois pontos Classificação das Centrais Telefônicas - Quanto a Função: Centrais Locais: São as centrais de comutação telefônica onde se ligam as linhas dos assinantes Fig

23 Os cabos, que intertigaín os assinantes de urtia central local São denominados de cabos de assinantes. Centrais Tandem: Para que os assinantes de centrais locais distintas possam se comunicar é necessário que elas estejam interligadas entre si. Os circuitos que interligam as centrais telefônicas são denominados de tronco (cabo tronco é o nome que se dá ao cabo que íntefliga as centrais t&efânicas) e à medida que cresce a quantidade de centrais locais as rotas de troncos, ou seja, a quantidade de interligação entre as centrais locais (entroncamento), também aumenta. Assim, para interligar todas as 14 centrais locais são necessárias 14(14-1) rotas, já que o tráfego é unidirecional, ou seïa, se temos duas centrais A e B para interligàr, necessitaremos de uma rota (um tronco) para os assinantes de A falar com V~3U e outra para! B falar com A. Ocorre que o tráfego (chamadas) entre as centrais não é uniforme, pois a quantidade de assinantes é diferente, a proporção de assinantes residenciais e comerciais também é diferente e o grau de interesse para chamadas entre as centrais é também bastante distinto. Desta forma, se interligarmos todas as centrais locais diretamente, em muitas rotas o tráfego será baixo e a eficiência dos circuitos também. Procura-se então evitar entroncar centrais locais de baixo tráfego diretamente (rota direta), pois assim haverá uma boa redução na quantidade total de troncos, reduzindo-se assim os investimentos. Estas centrais são então interligadas através de uma Central Tandem. Fig. 24 Na figura 24, as centrais locais 1 e 2 têm um baixo tráfego e portanto são interligadas via central tandern. Já as centrais 3, 4 e 5 têm alto tráfego entre elas, sendo assim interligadas por rota dfteta. Note-se que se fôssemos ligar todas as centrais locais por rota direta seriam necessárias 20 rotas - N(N-1) = 5x4=20 - o que seria antieconômico (imagine um caso com 100 centrais locais). 23

24 Mas as centrais tandem têm uma outra função importante, que é permitir uma rota alternativa para as centrais que têm entroncamentos diretos. Vejamos o caso das centrais 4 e 5, por exemplo, da figura 24. Caso a rota direta esteja congestionada, os assinantes destas centrais podem continuar a se comunicar através da central tandem. Uma rota direta pode ter mais de uma alternativa, ou seja, através de outras tandem s, sendo neste caso necessário se definir a ordem de prioridade das rotas alternativas. Fig. 25 Quando as centrais locais não têm rota direta, como é o caso das centrais 1 e 2 da figura 22, dizemos que a rota é fui! tandem ou simplesmente rota tandem. Note-se que a central tandem não tem assinantes interligados a ela e seu funcionamento básico é receber da central local de origem, através de um equipamento chamado juntor de entrada, o número da central local de destino (prefixo da central), selecionar um juntor de saída livre, mandar para a central de origem essa informação e a partir daí se comportar como um meio de transmissão para a chamada entre as centrais de origem e destino. Centrais Trânsito: O tráfego interurbano originado nas centrais locais é dirigido, independente de seu destino, a uma central interurbana denominada de Central Trânsito. As centrais trânsito também não possuem assinantes, estando de um lado ligada à rede nacional e de outro às centrais tandem e/ou locais. O seu funcionamento difere da central tandern, pois além de selecionar um juntor de saida livre para a localidade desejada, solicita e armazena o número do assinante chamador passando-o para um equipamento denominado de biihetador automático que dá origem à conta de DDD (Discagem Direta a Distância) ou DDI (Discagem Direta Internacional) que é cobrada do assinante. Obs: Os tipos de chamadas tais como local, DDD e DDI serão estudadas posteriormente. 24

25 Os níveis hierárquicos entre as centrais da rede pública de telefonia são chamados classes: Central Trânsito classe I Representa o nível mais elevado da rede interurbana. Essa central tem pelo menos acesso a uma central internacional; Central Trânsito classe II Central trânsito interurbana, subordinada a uma central classe I; Central Trânsito classe III Central trânsito interurbana, subordinada a uma central classe II; Central Trânsito classe IV Central trânsito interurbana, subordinada a uma central classe III e interligada a centrais locais. Da central trânsito partem as rotas nacionais para outras cidades do país Separa-se o fluxo de tráfego internacional, que é encaminhado a uma Trânsito internacional, que por sua vez, separa as chamadas para as rotas com destino aos países desejados. Todo esse encaminhamento baseia-se nos prefixos que antecedem o número local do assinante chamado (este assunto será estudado neste curso em Plano de Numeração) A figura a seguir ilustra. um sistema envolvendo as centtais local, tandem e trânsito. 25

26 Fig.26 - Quanto a Filosofia de Processamento Centralizada ou Descentralizada - Quanto a Capacidade de Tráfego Pequena, Média ou Grande porte - Quanto a Natureza do Serviço Pública ou Privada (CPCT/PABX) CPA (Central controlada por Programa Armazenado) Dentre vários aspectos que podemos destacar, quando comparamos as centrais digitais com as analógicas, está a grande dificuldade, senão a impossibilidade destas últimas, prestarem serviços suplementares tais coma: Sigame, Chamada em Espera, Transferência (temporária ou em caso de não responde ou ocupado), Bina (identificação do chamador), PABX Virtual, RDSI (Rede Digital de Serviços Integrados -na sigla em inglês - ISDN), SMC (Serviço Móvel Celular) entre outros. Obs: 1) PABX (Private Automatic Branch Exange) ou CPCT (Central Privativa de Comutação Telefônica) é um equipamento que, instalado nas dependências do usuário, permite que os ramais telefônicos façam chamadas entre si (chamada interna) sem depender da rede pública ou tenham acesso a ela para fazer chamadas externas. O termo Virtual indica que as Centrais Digitais emulam a função do PABX, com a grande vantagem para o usuário de não precisar ter o equipamento instalado nas suas dependências. 2) Rede Digital de Serviços Integrados é uma evolução das Centrais Digitais que permite a instalação de até 8 (oito) terminais (tais como, telefone, fax de alta velocidade, terminal de computador, etc,) no par de fios que liga o assinante à central. Com uma linha RDSI dois desses terminais (por exemplo 7 um telefone e um computador) podem estar simultaneamente conectados em suas respectivas redes. Outras vantagens das Centrais Digitais são: - Grandes expansões em curto intervalo de tempo; - Modularidade e pequeno espaço físico; - PDssibilidade de operar com estágios de linha remotos (concentradores); - Facilidade na operação, supervisão e manutenção: devido à central ser um computado, tendo terminais de vídeo na interface homem-máquina, muitas dessas atividades são, na maioria das vezes, executadas remotarnente. As atividades de criação e modificação dos dados de assinantes (categoria, restrições e serviços suplementares) são implementadas mais fácil e rapidamente; 26

27 - Evolução do software com a conseqüente ampliação das facilidades; - Medidas de tráfego com detalhamento, permitindo urndiagnóstico mais preciso da rede, facilitando assim o projeto de novas ampliações. CPA é a sigla que significa Central controlada por Programa Armazenado. As primeiras CPA s eram do tipo espacial (CPA-E), sendo caracteiizadaspela unidade de controle digital e a matriz de comutação ainda analógica, utilizando circuitos eletrônicos. Posteriormente, apareceram as centrais temporais (CPA-T) que são totalmente digitais, com a matriz de... comutação operando com. multiplexação por divisão de tempo através da técnica TDM-PCM. - Especificação Funcional De uma forma geral as CPNs podem ser caracterizadas pelos seguintes blocos funcionais: Plano de Numeração e Encaminhamento de Chamadas Numeração Telefônica Os aparelhos telefônicos são identificados por números para que as conexões entre os assinantes sejam estabelecidas automaticamente, obedecendo a um plano nacional de comunicação Plano Nacional De Numeração Telefônica A finalidade do plano nacional de numeração telefônica é determinar critérios a serem considerados para a denominação numérica dos aparelhos telefônicos da rede nacional, de maneira que não haja ambigüidade e que possa integrar o sistema interurbano automático (DDD) e internacional (DDI) Região Numérica O Brasil está dividido em 9 (nove) regiões numéricas, onde cada região corresponde a um ou mais estados. Cód Estado Local Classe 1 SP São Paulo (Capital) 1 2 RJ/ES RIO DE JANEIRO 1 3 MG BELO HORIZONTE 1 4 PR/SC CURITIBA 1 5 RS PORTO ALEGRE 1 6 BR, GO, MT, TO E MS BRASÍLIA 1 7 BA/SE SALVADOR 1 8 PE, AL, PB, RN, CE, PI E MA RECIFE 1 9 AM, PA, RR, RO E AC BELÉM 1 27 Fig. 27

28 Ex.: (021-21) Prefixo Nacional 2 Prestadora de serviço 1 2 Região Numérica Código Nacional 1 Classe da Central 3 8 Prefixo da Central Telefônica Milhar do Assinante 1 Centena do Assinante 0 Dezena do Assinante 0 Unidade do Assinante b) Prefixo Internacional ) Códigos Internacionais Brasil 55 EUA 1 Portugal 351 Chile 56 Finlândia 358 França 33 c) Código de Serviços Especiais Código Serviço 100 Secretaria dos Direitos Humanos 128 Serviços de Emergência no âmbito do Mercosul 180 Delegacias Especializadas de Atendimento à Mulher 181 Disque Denúncia 190 Polícia Militar 191 Polícia Rodoviária Federal 192 Serviço Público de Remoção de Doentes (Ambulância) 193 Corpo de Bombeiros 194 Polícia Federal 197 Polícia Civil 198 Polícia Rodoviária Estadual 199 Defesa Civil Fig

29 Nota (1) - Prefixo 1) 7 - Nextel 2) 9/8 - Celulares 3) 2/3 - Início de Prefixo Nota (2) Após a quebra do monopólio das operadoras surgem as Centrais: - Local Local - Trânsito Sistemático TANDEM (Escoa o trafico Intra-Redes, interurbano) - Gateway Transito (Interliga à EMBRATEL) Nota (3) - Teclados a) Multifrequência (Tom) Cada tecla digitada gera duas freqüências (tom), sendo uma alta e outra baixa. Grupo Superior Grupo Inferior 1209 HZ 1336 HZ 1477 HZ 697 HZ HZ HZ HZ * 0 # Fig. 29 b) Binário (Pulse) Gera pulsos binários correspondentes ao digito pressionado, é utilizado através de impulsos elétricos de duração definida, pode utilizar aparelho com disco ou tecla Tipos de Telefones a) Aparelho Analógico São aqueles que não processados do tipo analógico seus sinais, pode assumir qualquer valor permitido pelo meio de transmissão 1) Aparelhos decádicos Permite o envio de informação a central, através do dispositivo mecânico (disco) ou eltrônico (teclado) 29

30 Obs.: Geram um trem de impulsos através de abertura e fechamento do loop interronpendo tantas vezes a linha do assinante, enquanto se disca. Nota: A corrente é alimentada quando retiramos do gancho o monofone fechando-se o loop desde a central até o telefone. 2) Aparelho DTMF (Divisor de Tempo Multi Frequencial) São aqueles que permitem o envio das informações numérica telefonica atravez da combinação de duas frequencias compreendidas entre 697 Hz a 1477 Hz. Ex.: Apertando o número 2 mandamos as frequencias de 697 Hz e 1336 Hz, representando assim o número 2. b) Aparelhos Digitais São aqueles em que os sinais elétricos processados variam discretamente no decorrer do tempo, isto é, variam entre os níveis lógicos ZERO e UM. Obs.: São aparelhos inteligêntes, dotados de microprocessador internos Tarifação 5.1 Conceito É repetitiva e relacionada à remuneração periódica pelo serviço prestado ou aluguel de instalação. A tarifa deve cobrir os custos de operação, demais custos administrativos e provisões para a aplicação e renovações Termos e definições 1) Área de Tarifação Conjunto de áreas locais agrupadas para efeito de tarifação. 2) Localidade Centro de Área São localidades usadas como referência na determinação da distância geodésica (forma e dimensões da Terra, parte da superfície) entre todas as áreas locais de sua área de tarifação e as demais áreas de tarifação do país, estabelecidas em Portaria. 3) Tarifação Área-a-Área Entre os centros de áreas envolvidas. 30

31 4) Serviço de intra e inter-áreas tarifárias Telefonia de longa distância nacional 5) Degraus tarifários Intervalos de distâncias geodésias, varia de acordo com uma linha quebrada em forma de degrau. 6) Modulação horária Método de aplicação da tarifa de serviço variável em função de determinados dias e horários. 5.2 Tarifação em minutos Conceito Tarifação onde a cobrança é feita pela duração da ligação, ou seja, os minutos serão abatidos da franquia mensal. Nota: As ligações de longa distância e para celulares, a tarifação por pulso são cobradas em minutos; procedimento que não se altera na tarifação por minutos Regras e planos Em virtude das novas regras estabelecidas pela ANATEL (Agência Nacional de Telecomunicações) para os serviços te telefonia, as tarifações serão feitas em minutos e não mais em pulsos. Os assinantes fixos devem optar por um dos dois planos obrigatórios criados pela ANATEL: - Plano básico por minutos; - Plano alternativo de serviço de oferta obrigatória. 31

32 5.2.3 Plano básico Plano básico por minutos Possui uma franquia de 200 minutos com tarifação mínima de 30 segundos. Recomendado para quem faz chamadas de até 3 minutos. Cada minuto custa R$ 0, Não há cobrança de tarifa de completamento nesse plano Tarifações por minuto - Plano básico HORÁRIOS DENTRO DA FRANQUIA MENSAL DE 200 MINUTOS EXCEDENTES À FRANQUIA MENSAL DE 200 MINUTOS Horário Normal Horário Reduzido Plano PASOO Cobrança feita abatendo os minutos da franquia mensal Cobrança feita abatendo 2 minutos da franquia mensal, independente da duração da ligação Fig. 30 R$ 0,10110 por minuto R$ 0,20220 por cada ligação Plano Alternativo de Serviço de Oferta Obrigatória Conhecido como plano PASOO, inclui 400 minutos de ligações com tarifa de completamento equivalente a quatro minutos. Plano ideal para quem faz ligações mais longas e utiliza internet discada. O minuto de ligação nesse plano custa R$ 0, A tarifa de completamento é um valor descontado do total da franquia no momento em que é atendida a ligação. A partir daí, a cada seis segundos, a cobrança é feita pela utilização do telefone Diferenças entre os planos Explicando as diferenças entre o Plano básico e o PASOO Uma ligação feita no plano básico com duração de dez minutos será tarifada com o valor de: 10 x R$ 0,10110 = R$ 1,01100 Uma ligação feita no plano PASOO, com mesma duração, terá: (R$ 0,03682 x 10) + (R$ 0,10110 x 4) = R$ 0,77260 Uma diferença de R$ 0,2384!!! 32

33 5.2.7 Comparação entre os planos Minutos Plano Básico PASOO Recomendações Fig. 31 O plano básico é recomendado para assinantes que efetuam ligações telefônicas curtas (menores que seis minutos - a média brasileira, segundo a ( segundos ANATEL, é de 3 minutos e 11 O plano PASOO é recomendado para assinantes que efetuam ligações com tempo superiores a sete minutos e utilizam internet discada Sinalização Introdução No sistema telefônico, existem vários sinais que são trocados entre a central e o assinante bem corno entre as centrais. Esta troca de informações é realizada pela sinalização que compreende três grandes grupos denominados de: - Sinalização Acústica; - Sinalização de Linha; e - Sinalização de Registro. Se as sinalizações ocorrem no mesmo canal que posteriormente levará o sinal de voz, a sinalização é dita Sinalização por Canal Associado. Se por outro lado, existe um canal específico pára troca de sinalizações, isto é, existe um canal para a voz e outro para as sinalizações, a sinalização é dita Sinalização por Canal Comum. Este tipo de sinalização surgiu com o advento das centrais CPA s, com a finalidade de extrair maior vantagem da tecnologia A Sinalização por Canal Comum será estudada posteriormente. De uma forma geral, podemos fazer a seguinte associàçâo entre as fases de uma chamada e as sinalizações acústicas, de linha e registro para a Sinalização por Canal Associado: Fase de chamada Tipo de Sinalização ( conversação ) Conexão Linha Endereçamento Registro Anúncio Acústica Atendimento Linha Conversação - Desconexão Linha Fig

34 6.2 - Sinalização acústica É a que estabelece a troca de informações, entre a central de comutação e o assinante. Esta sinalização indica ao assinante as condições da linha telefônica e as fases de chamadas. Nota: Os principais sinais acústicos são: - Tom de Discar; - Corrente de Toque; - Tom de Controle de Chamada; - Tom de Ocupado; e - Tom de Número Inacessível. Tom de discar Corrente toque Tom controle chamada Tom ocupado de de de de Tom de número inacessível Da central para o assinante Início da discagem Sinal enviado para o aparelho B Interrompido quando atende É o sinal mandado ao chamador A Mandado a A nas seguintes condições: - Ocupado por B - Tráfego intenso - Regras de discagem - Tempo excessivo Não pode ser completada Fig

35 Fig. 34 Diagrama de Sinalização Entre Assinante e a Central 35

36 6.3 - Sinalização de linha - Conceito É o conjunto de sinais destinados a efetuar a ocupação e supervisão, enlace a enlace, dos circuitos (juntores) que interligam duas centrais telefônicas. Fig. 35 Nota: Existe uma corrente de supervisão que circula durante 350ms. 6.4 Sinalização de Registro - Conceito Sinalização de Registro ou sinalização de registradores é o conjunto de sinais trocados entre os registradores pertencentes às centrais envomdas nas etapas de encaminhamento de uma chamada. O envio e recepção das informações são referentes: - ao estabelecimento das chamadas através dos órgãos de comutação; - às condições do assinante chamado e chamador e; - às condição dos circuitos e órgãos envolvidos na chamada Código de Cores Os pares isolados e formados são constituídos por dois condutores de cores de modo que 25 pares têm sua ordem e coloração definidas por cores primárias e secundárias, sendo que as cores primárias identificam as diversas camadas possíveis dentro dos cabos, de acordo com a quantidade de pares existentes Cores Primárias Branco Encarnado Preto Amarelo Violeta 1ª Camada 2ª Camada 3ª Camada 4ª Camada 5ª Camada Fig.36 36

37 7.2 - Cores Secundárias Azul Laranja Verde Marrom Cinza 1 Par 2 Par 3 Par 4 Par 5 Par Fig Cores de pares de cabos telefônicos Fig.38 As cores dos pares de cabos telefônicos são utilizados para ordenar e organizar os distribuidores telefônicos (DG, DI, etc.). As normas aplicáveis atribuem as seguintes 25 combinações de cores: Fig.39 37

38 Quando o cabo tem mais de 25 pares, as cores se repetem em "coroas", separadas normalmente por fios coloridos e a primeira coroa é a mais central no cabo. FORMAÇÃO DOS CABOS Cabos concêntricos Grupos Básicos Fig IRLA (Instalação de Redes e Linhas Aéreas) Rede Primária e Secundária Rede Primária é a que vem da estação (DG) e a Rede Secundária é a que ( TAR segue para o assinante, passando pela caixa secundária (BCE ou 38

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