Fundação Universidade Federal de Rondônia

Núcleo de Tecnologia – NT

Departamento de Engenharia Elétrica – DEE

CENTRAIS

TELEFÔNICAS

Disciplina: Sistemas de Transmissão de Dados

Docente: M.Sc. Eng. Antônio Carlos Duarte Ricciotti

Discente: Ricardo Bussons da Silva

Porto Velho

2013

Centrais Telefônicas

Introdução

Logo após a invenção do telefone por Alexander Graham Bell em 1876, surgiu a

necessidade de comutação pela constatação de que interligar aparelhos dois a dois seria

simplesmente impraticável, como pode ser observado na figura a seguir.

Central telefônica é um equipamento eletrônico que realiza a ligações entre dois

usuários do serviço de telefonia, as principais funções de uma central telefônica são:

atendimento, recepção de informação, processamento da Informação, teste de ocupado,

interconexão, alerta, supervisão, envio de informação, disponibilidade maior.

A primeira central de comutação a ser utilizada, denominada de central manual, foi

um painel com pontos de conexão horizontais e verticais, operado em geral por uma

telefonista. A telefonista percebia que um usuário queria fazer uma chamada através de um

sinal luminoso que acendia no painel. Após a conversação com o usuário, a telefonista ficava

sabendo com quem queria se comunicar e, ela procurava no painel o outro usuário e fazia a

conexão da chamada [1].

Figura 1: Modelo de central telefônica inicial

As Centrais Telefônicas podem ser classificadas quanto a sua capacidade final de

terminais, a aplicação, função na rede telefônica e tecnologia de comutação [2].

Quanto à capacidade final de terminais as centrais se classificam em:

Central Simplificada: Capacidade final até 1.000 terminais;

Central de Pequeno Porte: Capacidade final até 4.000 terminais;

Central de Médio Porte: Capacidade final até 10.000 terminais;

Central de Grande Porte: Capacidade final superior a 10.000 terminais.

Quanto a aplicação as centrais podem ser:

Central Privada: Utilizado nas empresas em geral. Os aparelhos conectados a essa

central são chamados ramais, enquanto os enlaces com a central local são chamados

troncos;

Central Pública: Responsável pelo tratamento de todo serviço básico de telefonia.

Possibilita também o acesso a outros serviços especiais ou suplementares.

Quanto à tecnologia de comutação:

Centrais Analógica ou Espacial (CPA-E): Centrais cuja estrutura interna é

analógica. Nestas centrais as matrizes de comutação são analógicas;

Centrais Digitais ou Temporais (CPA-T): Centrais cuja estrutura interna é digital,

isto é, as matrizes de comutação são digitais. Nestas centrais, a conversão analógica

para digital é realizada a nível de interface de assinantes.

Quanto à função na rede telefônica, podemos classificar:

Central Local: Central que processa chamadas originadas e terminadas em terminais

telefônicos a ela conectados;

Central Trânsito: Central que processa chamadas entre centrais telefônicas;

Central Tandem: Central que apresenta a função de uma central local e trânsito

juntas.

Os níveis hierárquicos entre as centrais da Rede de Telefonia Pública Comutada

(RTPC) são chamados de classes, conforme ilustrado pela Figura 2:

Central Trânsito Internacional: Central trânsito cuja única função é encaminhar

chamadas internacionais;

Central Trânsito Classe I: Central trânsito interurbana que se interliga com pelo

menos uma central trânsito internacional através de rota final. Isto implica que a

mesma pertence ao nível mais elevado da Rede Nacional de Telefonia;

Central Trânsito Classe II: Central trânsito interurbana que se interliga com uma

central trânsito classe I através de rota final para o tráfego internacional;

Central Trânsito Classe III: Central trânsito interurbana que se interliga com uma

central trânsito classe II através de rota final para o tráfego internacional;

Central Trânsito Classe IV: Central trânsito interurbana que se interliga com uma

central trânsito classe III através de rota final para o tráfego internacional.

OBS: Rota final é uma rota dimensionada com baixa probabilidade de perda, não permitindo

a existência de rotas alternativas.

Figura 2: Classes de Centrais Interurbanas

Como opção de atender localidades remotas, diminuindo consideravelmente o número

de pares de fios, tem-se os chamados concentradores. Um concentrador conecta a um enlace

PCM um número de linhas de assinantes maior do que o número de Time Slots do canal. Os

concentradores podem ser controlados pelo processador da central principal, por meios de

sinais enviados no próprio enlace PCM (por exemplo, o canal 16 do sistema de 32 canais) ou

ter o seu próprio processador, possibilitando a comutação das ligações entre seus próprios

assinantes.

Histórico

Em 1879, os irmãos Thomas e Daniel Connelly, juntamente com Thomas J. McTighe,

patentearam o primeiro sistema em que um usuário podia controlar um mecanismo

de comutação à distância.

A primeira central telefônica foi ativada em Paris no ano de 1879. No mesmo ano, D.

Pedro II dava a permissão para instalar no Rio de Janeiro. A companhia Telefonica

do Brasil foi criada em 15 de novembro de 1879, com capital inicial de 1.500.000$000 réis,

divididos em 7500 ações distribuídas pela Western Company.

Em 1884, Ezra Gilliland, da empresa Bell, desenvolveu um sistema de comutação

automática mais simples, porém semelhante ao dos irmãos Connely e McTighe que podia

trabalhar com até 15 linhas. Nesse sistema, que também não chegou a ser usado na prática,

havia um contato metálico que pulava de uma posição para outra, quando o usuário apertava

um botão, determinando o tipo de conexão que era estabelecida.

No entanto, um avanço realmente importante e surpreendente, ocorreu em 1889,

quando o agente funerário Almon Brown Strowger, na cidade de Kansas, desenvolveu um

sistema de comutação automático que realmente funcionava.

A primeira central automática do Brasil foi inaugurada em 1922 na cidade de Porto

Alegre (a terceira das Américas, logo depois de Chicago e Nova York). A segunda foi

inaugurada três anos depois na também cidade gaúcha de Rio Grande. A terceira, em 1928,

em São Paulo, e em 1929 foi a vez do Rio de Janeiro inaugurar sua primeira central

automática.

Passo-a-passo

Pouco tempo após a invenção do telefone e das centrais de comutação, surgiu a ideia

de automatizar as ligações entre as várias linhas existentes. Ou seja, a pessoa que desejasse

telefonar, acionava mecanismos que enviavam sinais elétricos à central automática, ligando

seu aparelho ao telefone da pessoa com quem desejava falar sem a ajuda das telefonistas.

Em 1879, os irmãos Thomas e Daniel Connelly, juntamente com Thomas J. McTighe

patentearam o primeiro sistema em que um usuário podia controlar um mecanismo de

comutação à distância.

O aparelho, bastante primitivo, baseava-se nos telégrafos ABC de Wheatstone (físico

inglês) e nunca chegou a ser usado. A parte principal do sistema era uma roda dentada,

semelhante às usadas em relógios, que movida por um eletroímã, percorria o espaço de um

“dente” por vez.

Quando o eletroímã recebia um pulso elétrico, atraía uma barra metálica que fazia a

roda dentada girar um “espaço”, movendo um braço de metal que, transmitia os pulsos

elétricos sucessivamente e estabelecia contato com as demais linhas.

Figura 3: Sistema passo-a-passo

O Sistema Automático Strowger

Almon B. Strowger era um agente funerário de Kansas (EUA) que desconfiava que as

telefonistas desviavam suas chamadas para os seus concorrentes. Com a ajuda de seu

sobrinho, desenvolveu um sistema patenteado em 1891, capaz de operar 100 linhas

simultâneas.

O sistema de Strowger era um aperfeiçoamento dos aparelhos anteriores. Ele também

tinha um dispositivo com um contato metálico principal, móvel, que se deslocava passo a

passo, acionado por eletroímãs, “varrendo” diversos contatos fixos, cada um deles conectado

a uma linha telefônica.

Mas havia uma diferença importante: o sistema se movia dentro de um cilindro e

podia tanto girar em torno do eixo do cilindro como também se mover para cima e para

baixo. A “vassoura” metálica central podia assim se deslocar facilmente e escolher um dos

100 contatos, cada um dos quais representava uma linha telefônica.

Até 1990, esse sistema eletromecânico era o mais usado no Reino Unido [4].

Evolução Tecnológica

O surgimento das Centrais automáticas que não precisavam de operador/telefonista

para fazer uma ligação, eram do tipo eletromecânica, também chamadas de Passo-a-passo.

Inicialmente elas foram substituídas pelas centrais Cross Bar “Barras cruzadas” (imagem ao

lado), que também eram eletromecânicas e a partir dos anos 70 as empresas de telefonia

passaram a utilizar Centrais Digitais, também chamadas CPA “Central de Programa

Armazenado”. Essas centrais são consideradas verdadeiros computadores e trabalham com

um software interno para execução das operações inerentes: interligar terminais, executar

controle, teste e gerenciamento do hardware, identificação de chamadas, transferência de

chamadas, ligações simultâneas aos clientes [3].

Figura 4: Sistema Crossbar

Controle por Programa Armazenado (CPA)

Neste tipo de central, o sistema de controle é baseado em um programa armazenado

em uma memória. A figura seguinte ilustra o diagrama em blocos de uma central CPA

genérica. Existem vários fabricantes de centrais, cada uma com uma arquitetura distinta,

porém a figura possui uma correlação muito próxima entre seus elementos funcionais com os

da maioria das centrais disponíveis.

Na figura percebe-se que a central CPA consiste de dois sistemas: controle e

comutação. O sistema de comutação é composto por dois tipos de unidades: uma ou mais

Unidades de Concentração de Assinantes (SCU) e uma Unidade de Seletor de Grupo (GSU).

Figura 5: Diagrama em blocos de uma central CPA

Sendo:

SCU (Subscriber Concentrator Unit): Esta unidade possui funções de terminação de linha,

sinalização, equipamento de controle e poderá também possuir função de comutação. A SCU é utilizada em chamadas locais, chamadas geradas (desta central para outra) e chamadas

terminadas (de outra central para esta). Não é utilizada em chamadas trânsito;

GSU (Group Switch Unit): Normalmente composto de vários estágios de comutação,

provendo também interconectividade entre SCU e troncos externos. Utilizada em chamadas geradas, terminadas e trânsito. Não é utilizada em chamadas locais;

Seletor de Grupo (Matriz de Comutação): Onde efetivamente se dá a comutação.

Possibilita a interconexão (comutação) entre linhas de assinantes, linha de assinante com

troncos, entre troncos, e troncos com receptor/transmissor de sinalização MF e com

sinalizações associada a canal (CAS) e canal comum (CCS)F

Unidade de Terminação de Tronco Analógico: Permite conectar centrais digitais e

analógicas.

SLTU (Subscriber Line Termination Lines): Possui as funções de fornecer alimentação

para o terminal telefônico, detecção de fone fora do gancho, detecção de pulsos de aparelho decádico, alimentação da corrente de campainha, proteção contra sobre tensão na linha,

conversão da linha analógica do assinante de dois para quatro fios para o sistema de

comutação digital, junto com o controlador de linha de assinante, converte o sinal decádico

em dígitos.

Controlador de Linhas de Assinantes: Provê a interface entre o SLTU e o sistema de

controle.

Gerador de Tons: Gera os diversos sinais acústicos entre central e terminal.

Matriz de Concentração: Permite que os muitos assinantes acessem os poucos canais

através de um Mux.

Sinalização Multifrequêncial (MFC): No bloco SCU, é responsável por receber os sinais

multifreqüênciais proveniente da linha de assinante; no bloco GSU é responsável por receber e enviar os sinais multifrequênciais de/para outras centrais.

FI/O (Input/Output): Possibilita a comunicação com o mundo exterior. Pode-se conectar

terminais de programação para programar a central, terminais de vídeo e impressora.

Sistema de Controle: Comanda todas as operações em uma central CPA. O controle pode

ser centralizado, descentralizado ou misto. o Centralizado: Todo o comando está a cargo de um processador central, que

normalmente é duplicado por razões de segurança.

o Descentralizado: Cada subsistema que compões a central é controlado por um

processador independente, que normalmente estão conectados em rede local na central. No caso de falha de um dos processadores, um outro pode assumir a função.

o Misto: Os vários subsistemas são controlados por processadores regionais (RP) que

reportam e recebem comandos de um processador central.

A figura 5 mostra os principais eventos envolvidos, externos e internos à central, em uma

chamada local.

Figura 6: Ciclo de vida de uma chamada local

Referência

[1] Motoyama, “Capítulo 1 – Redes de Comunicação”, Apostila, 13f, 2004.

[2] Bastos, S. R. G., “SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO II”, Apostila, 74 f.

[3] “Centrais Telefônicas Analógicas e Digitais”, Artigo digital, Disponível em:

http://www.mundomax.com.br/blog/telefonia/centrais-telefonicas-analogicas-e-digitais/,

Acessado em: 14/02/2013

[4] “The Strowger Telecomms Page”, Disponível em: www.seg.co.uk/telecomm/index.htm,

Acessado em: 15/02/2013.