A Central Telefônica Jader Lucas Perez, Marcel Pascozi e Walmir Serpa Departamento de Engenharia Elétrica – CCET Universidade Federal do Mato Grosso do Sul
01. Introdução
Em qualquer comunicação, para que um usuário se comunique com outro é necessário que alguém direcione os dados da comunicação de um para outro terminal. Na telefonia, de inicio, esta operação era realizada por pessoas, geralmente por mulheres, que perguntavam o destino da ligação para o remetente e apenas conectando um cabo de um terminal para outro, transferiam a ligação para outro terminal. Essas, também conhecidas como telefonistas, formavam as conhecidas centrais telefônicas. Como qualquer tecnologia visa diminuir custo, trabalho manual e tempo para realizar tarefas, a central telefônica foi estudada e projetada para que fosse automatizada, e então surgiram as primeiras centrais telefônicas controladas a distancia, que depois passaram de um sistema não manual eletromecânico para digital. Neste último, como todo sistema digital, houve a necessidade de criar regras operacionais e para que a telefonia se expandisse para o mundo, foi necessária a padronização de regras. 02. História das Centrais Telefônicas
Depois da invenção da comunicação a distancia, era obvio que mais tarde teria que criar centrais onde haveria o encaminhamento das chamadas, pois se não, teríamos que ter uma conexão para cada destinatário, o que é inconcebível dado que temos muitos contatos. Então foram criados departamentos que fazia esse direcionamento das ligações totalmente manual. Como a procura pelo beneficio foi intensa, as centrais necessitavam de mais espaços, funcionários e equipamentos, e ficou visível que necessitava de um replanejamento nas centrais para atenderem a demanda, serem mais eficientes no tempo e diminuir o custo. Para isso, em 1879, Thomas e Daniel Connelly, juntamente com Thomas J. McTighe patentearam o primeiro controle a distancia das centrais de comutação telefônica. Foi então criada a primeira central telefônica na França, Paris. Não muito depois, D. Pedro II permitiu a instalação de uma destas centrais no Rio de Janeiro e foi então criada a Te lephonica do Brasil, em 15 de novembro de 1879. Cinco anos depois, um sistema semelhante foi criado Ezra Gilliland onde se expandiu o limite de linhas por terminal para 15 linhas. Esses dois sistemas ficou conhecido como Centrais Automáticas Passo a Passo que, no entanto, não foram utilizados na rede de telefonia.
O sistema mais eficiente veio de um agente funerário que desconfiava das telefonistas, conspirando um suborno nas ligações. Então com ajuda de um relojoeiro, patenteou em 1891 um sistema que atendia 100 linhas telefônicas. Com esta invenção, Strowger fundou a Automatic Electric Company onde pode vender tecnologia e com isso, em 1892, foi aberta a primeira central telefônica automática usando esse sistema nos EUA em La Porte, Indiana. Então mais de 70 centrais como essa foram instaladas nesse país. Com o desenvolvimento da eletrônica digital, criou- se os CPA’s, central de programa armazenado, que são computadores específicos para a função de interligar destinos com as origens das chamadas, medir os dados transmitidos para tarifação e outros. 03. Gerenciamento
As centrais atuais (PCA) podem ser reconfiguradas com algoritmos remotamente quanto a sua logica de comutação, medição e outros diminuindo o tempo de manutenção da central e minimizando a interferência na qualidade do atendimento. Toda central possui base de dados que são classificadas em níveis de armazenamento: primário, central e memória de massa onde o primeiro fica os elementos relacionados ao submódulo controlado, o segundo pelos controladores centrais de supervisionamento, e por ultimo os dados de tarifação e logs de falhas. Nesse segundo, é onde modificamos a lógica de comutação, cobrança e serviços. No terceiros são os dados usados pelo programa da segunda memoria. E o primeiro é o módulo básico ou processador dedicado que possui operações de baixo nível. Durante a chamada, os pulsos de tarifação são computados com os dados das tarifas na memoria de massa e são armazenadas na memória RAM (armazenamento central). Ao término da chamada, os dados da tarifação correspondente são transferidos para os contadores centrais (BI-ATX) que supervisionam as tarifações das chamadas. Para limpar a cache, esses dados são enviados às memórias de massa em frequência de duas horas. No processamento, as falhas são detectadas pelo controlador de registro de falhas (BI PRF) que supervisiona as falhas de todos os BI’s do seu respectivo processador. Em uma detecção, o BI PRF sinaliza ao controlador de alarmes (BI PAL) o erro. BI PAL então analisa o log, e de acordo com o tipo da falha, envia um resumo de erros aos controladores de terminal alfanumérico (BI ATA) e ao controlador de terminal numérico (BI ATN) para alarmar o operador.
04. Central de Programa Armazenado
Também conhecidas pela sigla CPA, são computadores dedicados para realizarem todas as tarefas que uma conexão precisa: comutação, gerenciamento e supervisão. Por serem eletrônicas, elas oferecem um grande numero de benefícios como: - Flexibilidade de manutenção (reconfiguração da central podendo ser remotamente se for manutenção software); - Facilidades para o usuário (discagem abreviada, transferência de chamadas, restrição às chamadas, melhor detalhamento na medição e tarifação das ligações, identificação de chamadas maliciosas); - Facilidades administrativas (controle dos assinantes, mudança no roteamento, dados estatísticos com mais informações e de acesso rápido e fácil de serem analisados); - Velocidade de efetivar uma ligação (passando de segundos, tempo gasto pelas telefonistas, para a ordem de micro, tempo gasto para um circuito processar uma informação); - Redução do espaço físico (quando os circuitos de um CPA têm dimensões reduzidas na ordem de caixas de sapatos); - Menos falhas (dado que é um sistema digital e se bem programado não apresenta falhas aleatórias); - Potencial para outros serviços (transmissão de dados); - Tempo de instalação (como é um equipamento eletrônico, não há necessidade de preparo, um grande aumento de espaço, móveis e equipamentos necessários para uma telefonista); - E o principal visado por qualquer empresa: redução de custo. Nas comutações de circuitos, eletromecânicas e manuais, um canal de comunicação só poderia ser usado para uma conexão, quanto na comutação de pacotes (utilizada nos CPA’s) , o canal pode ser compartilhado para varias conexões de comunicação. Uma CPA pode ser comparada a uma telefonista com seus equipamentos, onde quem opera, papel da telefonista, no CPA é o processador central. Esse processador, como na computação, é dedicado para algumas operações referentes ao serviço que
irá prestar. Por isso chamamos de computação dedicada, que é dedicado ao serviço de sua função. O principal papel da central, assim como uma telefonista, é de direcionar as ligações, que fisicamente foi projetado de maneira engenhosa, uma matriz de linhas suspensas das colunas onde as linhas são terminais e as colunas utilizadas para comunicar as linhas. Se um terminal A deseja se comunicar com o terminal B, conectamos o terminal A na coluna disponível, e depois conectamos a coluna com o terminal B. Quando um terminal realiza uma chamada e não há colunas disponíveis, a ligação é desprezada. Isso também é conhecido por falta de recurso ou sistema subdimensionado. O CPA também supervisiona o tempo de cada ligação, ou os dados compartilhados na conexão e computa os custos com as tarifas determinadas pelas companhias. 05. Central de Comutação Celular
Assim como a CPA, é a central onde opera as comunicações de um sistema celular. É responsável pela validação dos assinantes, processamento de chamadas, interface com a rede fixa de telefonia, interface com outras CCC´s sejam elas de outra operadora ou não, geração de bilhetes das chamadas, gerenciamento de hand-off (passagem do móvel de uma célula para outra), monitoração de alarmes das Estações Radio Base – ERBs ,entre muitas outras funções . O termo em inglês para CCC é MSC (Mobile Switch Center). A quantidade de estações que uma CCC pode gerenciar e o número de assinantes máximo depende muito da filosofia de operação de cada empresa no que diz respeito à qualidade dos seus serviços. O protocolo padrão para comunicação entre diferentes CCC´s de diferentes empresas é o IS-41 . A CCC pode ser descrita nos seguintes blocos: - Matriz de Comutação: esta parte da CCC é igual a uma central telefônica comum. Ela é responsável pela interconexão com a rede fixa e a comutação entre os terminais móveis; - BSC (Base Station Controller): é a parte da CCC responsável pelo gerenciamento das ERBs. Através do BSC a CCC tem o status de todas as ERBs do sistema como , por exemplo, alarmes e configurações . Pelo BSC, os técnicos da central podem efetuar a operação e manutenção da rede.
- Gerenciador de Mobilidade: esta incluída dentro do BSC. É a parte responsável pelos handoffs dentro do sistema. O GM recebe continuamente dados de cada móvel (através do canal de sinalização) como nível de sinal recebido, taxa de erro de quadro, e decide para qual ERB o móvel deve efetuar o hand-off . - HLR (Home Location Register): é a base de dados dos assinantes da área de serviço de uma CCC. Em algumas arquiteturas podemos ter HLR contendo a base de dados de mais de uma CCC e sendo acessada toda vez que uma chamada é requisitada. - VLR (Visit Location Register): similar ao HLR, possui um cadastro dinâmico dos assinantes, tanto dos locais (Home) quanto dos visitantes (Roamers). - Transcoder: algumas centrais trabalham com canais de voz entre a CCC e a ERB de 16Kb/s. Como as inter conexões com as outras operadoras de telefonia fixa, longa distância e celular são feitas via canais PCM de 64 Kb/s, é necessário o transcoder para fazer a conversão entre estas taxas.
- PTS (Ponto de Transferência de Sinalização): é responsável pelo gerenciamento da sinalização entre a central celular e as outras centrais. Com o surgimento do protocolo de sinalização por canal comum #7 (SS7), os canais de voz e sinalização passaram a seguir caminhos independentes. Há uma rede nacional de nós PTS interligada para que as centrais possam estabelecer as rotas para se completar uma chamada enquanto o usuário está digitando os números do telefone desejado. Dependendo dos serviços oferecidos por uma operadora, a CCC pode conter ainda outros equipamentos: - Gateways para interface entre celulares WAP e aplicações internet (serviços de notícias, geo-localização, e-mails, m-commerce). - Plataformas de gerenciamento de assinantes do serviço pré-pago. - Plataformas de serviço de correio de voz (voice mail) 06. Referencias Bibliográficas
http://www.wirelessbrasil.org/wirelessbr/colaboradores/msantos/smc_01.html, Marcelo dos Santos Apostila de Telefonia, Professor Ricardo Rhomberg Martins, UFRJ, 2003. Introdução às Comunicações Móveis, Dayani Adionel Guimarães.
