TSSN - Guia Rápido

O mundo passou por muitas mudanças desde a evolução do homem. Por exemplo, a troca de informações foi inicialmente na forma de sinais e sons. Isso fez a transição para a linguagem e a forma de script com invenções avançadas. A comunicação de um lugar a outro que exigia distanciamento entre os indivíduos era realizada por meio de cartas; enviado por pombos e entre dois grupos através de batidas de tambor ou semáforos. Os homens costumavam viajar longas distâncias para passar mensagens.

O mundo de hoje é mais uma era de comunicação. O avanço das técnicas de comunicação aumentou a velocidade com que ocorre a transferência de informações. Este desenvolvimento não foi um processo fácil. No início da invenção dos sistemas de comunicação, a invenção e o uso da telefonia foram os mais importantes. A maneira como os sistemas telefônicos evoluíram de um sistema básico para um gadget multiuso essencial e amigável hoje, deixa todos surpresos ao conhecer as inovações feitas com os escassos recursos disponíveis naquela época.

Telecomunicações

A troca de informações entre dois ou muitos indivíduos é chamada Communication. A palavrateleé uma palavra grega que significa distância. Conseqüentemente,Telecommunication significa a troca de informações entre dois lugares distantes.

As telecomunicações representam a transferência de informações, de uma entidade em um local para uma entidade em outro local, enquanto a informação pode ser na forma de dados, voz ou símbolo. As entidades podem ser seres humanos, computadores, máquinas de fax, máquinas de telegrafia, telefones ou assim por diante. Na conversa telefônica, aquele que inicia a chamada é referido como oCalling Subscriber e aquele para quem a chamada é destinada é o Called Subscriber. Em outros casos de transferência de informações, as entidades comunicantes são conhecidas comoSource e Destination, respectivamente.

Em março de 1876, Alexander Graham Bell inventou e demonstrou seu telefone e a possibilidade de comunicação de voz de longa distância. Ele demonstrou a comunicação ponto a ponto, na qual um assinante chamando escolhe o link apropriado para estabelecer a conexão com o assinante chamado. Este sistema também requer algum modo de Sinalização para alertar o assinante chamado sobre a chamada recebida e um sinal para indicar o assinante chamando, quando o assinante chamado está ocupado em outra chamada.

Necessidade de Trocas de Comutação

A conexão ponto a ponto para estabelecer a comunicação requer que os aparelhos telefônicos sejam conectados por meio de fios. Se o número de aparelhos de telefone ou de assinantes presentes for baixo, o tipo de conexão será um pouco complexo. No entanto, se esse número for alto ou moderado, as conexões causarão uma confusão. Para entender a complicação, consideremos uma rede de 5 assinantes.

A ilustração a seguir mostra uma conexão ponto a ponto para cinco assinantes (aparelhos de telefone):

Na conexão ponto a ponto, para n entidades, nós precisamos n(n-1)/2links. Todos esses links formam uma rede. Redes com links ponto a ponto entre todas as entidades são conhecidas comoFully Connected Networks. O número de links necessários em uma rede totalmente conectada torna-se muito grande, mesmo com valores moderados den.

Conseqüentemente, um sistema de comutação de redes é necessário entre esses assinantes. Alexander Graham Bell recomendou a troca entre os assinantes usando uma central de comutação que mantém as conexões telefônicas.

Sistemas de Comutação

Esta conexão de rede não pode ser feita simplesmente com telefones e um monte de fios, mas um bom sistema é necessário para fazer ou interromper uma conexão. Este sistema é conhecido comoSwitching System ou o Switching Office ou o Exchange. Com a introdução do sistema de comutação, os assinantes, em vez de se conectarem diretamente uns aos outros, são conectados a uma central de comutação e, em seguida, ao assinante necessário.

A figura a seguir ajudará você a entender o sistema de comutação.

Com a introdução dos sistemas de comutação, a necessidade de conexões tradicionais entre os assinantes diminuiu. Todos os assinantes precisamhave a connection with the switching system, que faz ou interrompe qualquer conexão, solicitada pelo assinante chamando. O sistema de comutação, também chamado deTelephone Exchange, se encarrega de estabelecer as chamadas. Portanto, o número total de tais links é igual ao número de assinantes conectados ao sistema.

A sinalização é necessária para que o sistema de comutação estabeleça ou libere uma conexão. Deve também permitir que o sistema de comutação detecte se um assinante chamado está ocupado e, em caso afirmativo, indicar o mesmo para o assinante chamado. As funções desempenhadas por um sistema de comutação no estabelecimento e liberação de conexões são conhecidas comoControl Functions.

Os primeiros sistemas exigiam operações manuais para estabelecer chamadas telefônicas. Uma operadora usada para receber uma chamada do assinante chamando e, em seguida, conectar a chamada ao assinante chamado. Posteriormente, o sistema foi automatizado.

Modelo de telefone

A figura a seguir ajudará você a entender o modelo de telefone no estágio inicial de sua invenção.

Quando você vê o telefone na figura acima, a parte do discador e o microfone estão conectados a uma prancha de madeira fixa; e o alto-falante para ouvir, foi conectado por um cabo ao lado. A parte superior do telefone tem duas campainhas conectadas - essas campainhas tocam quando há uma chamada recebida. Este é um dos modelos anteriores de telefone.

Os aparelhos telefónicos do assinante chamador e do assinante chamado são ligados através de um sistema de comutação ou central telefónica para estabelecer as chamadas solicitadas.

Nas seções a seguir, aprenderemos sobre o sistema de comutação em detalhes.

Neste capítulo, vamos entender como funcionam os sistemas de comutação. Um sistema de comutação pode ser entendido como uma coleção de elementos de comutação dispostos e controlados de forma a estabelecer um caminho comum entre quaisquer dois pontos distantes. A introdução de sistemas de comutação reduziu a complexidade da fiação e tornou a telefonia descomplicada.

Classificação de sistemas de comutação

Nos primeiros estágios dos sistemas de telecomunicações, o processo e os estágios de comutação desempenhavam um papel importante para fazer ou quebrar conexões. Nos estágios iniciais, os sistemas de comutação eram operados manualmente. Esses sistemas foram posteriormente automatizados. O fluxograma a seguir mostra como os sistemas de comutação foram classificados.

Os sistemas de comutação nas fases iniciais foram operados manually. As ligações eram efectuadas pelos operadores nas centrais telefónicas para estabelecer a ligação. Para minimizar as desvantagens da operação manual, foram introduzidos sistemas de comutação automática.

o Automatic sistemas de comutação são classificados como o seguinte -

• Electromechanical Switching Systems − Aqui, os interruptores mecânicos são operados eletricamente.

• Electronic Switching Systems − Aqui, o uso de componentes eletrônicos, como diodos, transistores e ICs são usados ​​para fins de chaveamento.

Sistemas de chaveamento eletromecânico

Os sistemas de comutação eletromecânicos são uma combinação dos tipos de comutação mecânica e elétrica. Os circuitos elétricos e os relés mecânicos são implantados neles. Os sistemas de comutação eletromecânicos são ainda classificados nos seguintes.

Passo a passo

o Step-by-step sistema de comutação também é chamado de Strowgersistema de comutação após seu inventor AB Strowger. As funções de controle em um sistema Strowger são realizadas por circuitos associados aos elementos de manobra do sistema.

Barra

o Crossbaros sistemas de chaveamento têm subsistemas de controle com fio que usam relés e travas. Esses subsistemas têm capacidade limitada e é virtualmente impossível modificá-los para fornecer funcionalidades adicionais.

Sistemas Eletrônicos de Comutação

Os sistemas de chaveamento eletrônico são operados com a ajuda de um processador ou computador que controla os tempos de chaveamento. As instruções são programadas e armazenadas em um processador ou computador que controla as operações. Este método de armazenamento de programas em um processador ou computador é chamado deStored Program Control (SPC)tecnologia. Novas instalações podem ser adicionadas a umSPC sistema alterando o programa de controle.

O esquema de comutação usado pelos sistemas de comutação eletrônicos pode ser Space Division Switching or Time Division Switching.Na comutação por divisão de espaço, um caminho dedicado é estabelecido entre o assinante chamador e os assinantes chamados durante toda a duração da chamada. Na comutação por divisão de tempo, os valores amostrados dos sinais de voz são transferidos em intervalos fixos.

A comutação por divisão de tempo pode ser analógica ou digital. Na comutação analógica, os níveis de tensão amostrados são transmitidos como são. No entanto, na comutação binária, eles são codificados e transmitidos binariamente. Se os valores codificados são transferidos durante o mesmo intervalo de tempo da entrada para a saída, a técnica é chamadaSpace Switching. Se os valores são armazenados e transferidos para a saída em um intervalo de tempo, a técnica é chamadaTime Switching. Um comutador digital por divisão de tempo também pode ser projetado usando uma combinação de técnicas de comutação de espaço e tempo.

Rede de Telecomunicação

Uma rede de telecomunicações é um grupo de sistemas que estabelece uma chamada à distância. Os sistemas de comutação fazem parte de uma rede de telecomunicações.

As estações de comutação fornecem conexão entre diferentes assinantes. Esses sistemas de comutação podem ser agrupados para formar uma rede de telecomunicações. Os sistemas de comutação são conectados por meio de linhas chamadas deTrunks. As linhas que vão para as instalações do Assinante são chamadas de Subscriber Lines.

A figura a seguir mostra uma rede de telecomunicações.

Do início aos últimos estágios do século 20 (1900-80), quando uma pessoa precisava fazer uma chamada distante, a chamada era primeiro encaminhada para a operadora na central de comutação mais próxima e, em seguida, o número e a localização do assinante chamado foi anotado. Aqui, o trabalho da operadora era estabelecer uma chamada para a central de comutação remota e, em seguida, chamar novamente o assinante para estabelecer a conexão. Este sistema de fazer chamadas era chamado deTrunk call sistema.

Por exemplo, uma pessoa em Hyderabad pode reservar uma chamada externa para Mumbai e esperar que a operadora ligue de volta quando ela estabelecer a conexão por meio das linhas troncais e dos sistemas de comutação.

Noções básicas de um sistema de comutação

Nesta seção, aprenderemos sobre os diferentes componentes e termos usados ​​em sistemas de comutação.

Entradas e saídas

O conjunto de circuitos de entrada de uma central são chamados Inlets e o conjunto de circuitos de saída são chamados de Outlets. A principal função de um sistema de comutação é estabelecer um caminho elétrico entre um determinado par de entrada e saída.

Usualmente, N indica as entradas e as saídas são indicadas por M. Então, uma rede de comutação temN entradas e M outlets.

Matriz de comutação

O hardware usado para estabelecer a conexão entre entradas e saídas é chamado de Switching Matrix ou o Switching Network.Esta rede de comutação é o grupo de conexões formadas no processo de conexão de entradas e saídas. Portanto, é diferente da rede de telecomunicações mencionada acima.

Tipos de conexões

Existem quatro tipos de conexões que podem ser estabelecidas em uma rede de telecomunicações. As conexões são as seguintes -

• Conexão de chamada local entre dois assinantes no sistema.
• Conexão de chamada de saída entre um assinante e um tronco de saída.
• Conexão de chamada de entrada entre um tronco de entrada e um assinante local.
• Conexão de chamada em trânsito entre um tronco de entrada e um tronco de saída.

Rede Dobrada

Quando o número de entradas é igual ao número de saídas de uma rede de comutação, essa rede é chamada de Symmetric Network, o que significa N = M. Uma rede onde as saídas são conectadas às entradas, é chamada deFolded Network.

Em uma rede dobrada, o número N de entradas que vêm como saídas é novamente dobrado de volta para as entradas. No entanto, a rede de comutação fornece conexões para as entradas e saídas de acordo com o requisito. A figura a seguir ajudará você a entender como funciona a Rede de Comutação.

Como uma conexão pode ser fornecida a uma linha por vez, apenas N / 2 conexões são estabelecidas para N entradas de uma rede dobrada. Essa rede pode ser chamada deNon-blocking network. Em uma rede sem bloqueio, contanto que o assinante chamado esteja livre, um assinante que faz a chamada poderá estabelecer uma conexão com o assinante chamado.

Na figura acima, apenas 4 assinantes foram considerados - onde a linha 1 está ocupada com a linha 2 e a linha 3 está ocupada com a linha 4. Enquanto a chamada está em andamento, não havia chance de fazer outra chamada e, portanto, apenas um única conexão foi feita. Portanto, para N entradas, apenas N / 2 linhas são conectadas.

Às vezes, pode acontecer que as conexões de entrada e saída sejam usadas continuamente para fazer chamadas de trânsito apenas por meio de linhas troncais, mas não entre os assinantes locais. As conexões de entrada e saída, se usadas em umInter-exchange transmissionde forma que a troca não suporte conexão entre assinantes locais, ela é chamada de Troca de Trânsito. Uma rede de comutação desse tipo é chamada deNon-folded network. Isso é mostrado na figura a seguir -

Rede de bloqueio

Caso não existam vias de comutação livres na rede, a chamada solicitada será negada, onde se diz que o assinante está blocked e a rede é chamada de Rede de Bloqueio. Em umblocking network, o número de caminhos de comutação simultâneos é menor que o número máximo de conversas simultâneas que podem ocorrer. A probabilidade de um usuário ser bloqueado é chamada deBlocking Probability. Um bom projeto deve garantir baixa probabilidade de bloqueio.

Tráfego

O produto da taxa de chamadas e o tempo médio de espera é definido como a intensidade do tráfego. O período contínuo de sessenta minutos durante o qual a intensidade do tráfego é alta é a hora de maior movimento. Quando o tráfego excede o limite para o qual o sistema de comutação foi projetado, um assinante experimenta o bloqueio.

Erlang

O tráfego em uma rede de telecomunicações é medido por uma unidade de intensidade de tráfego aceita internacionalmente, conhecida como Erlang(E). Diz-se que um recurso de comutação transporta um Erlang de tráfego se estiver continuamente ocupado durante um determinado período de observação.

Neste capítulo, discutiremos os elementos de um sistema de comutação. Embora existam diferentes tipos de sistemas de comutação de manual para automático, alguns elementos básicos desempenham um papel essencial para o funcionamento de um sistema de comutação. Junto com a rede de comutação, existem diferentes subsistemas, como subsistema de controle, sistema de sinalização, interfaces de tronco e linha de assinante, unidades distribuidoras, console de operação, circuitos de junção, essenciais para o funcionamento de todo o sistema de comutação.

Sistema de Comutação

Nesta seção, entenderemos a estrutura do sistema de comutação. Também entenderemos como os diferentes elementos funcionam nele. O diagrama de blocos do sistema de comutação dado abaixo mostra os elementos essenciais de um sistema de comutação.

O diagrama mostrado acima contém diferentes blocos do sistema de comutação. Os blocos são discutidos abaixo.

Switching Network

Ele fornece os caminhos de comutação entre os assinantes chamados e os assinantes chamadores.

Subsistema de Controle

Esta é a parte crítica do sistema de comutação, que estabelece ativamente os caminhos de comutação, identificando as linhas de entrada e saída e interpretando as informações de sinalização recebidas nessas linhas.

Este subsistema de controle controla o estabelecimento e a interrupção da conexão, detectando a transferência de sinal nas linhas. O subsistema de controle envia informações de sinalização para o assinante e outras centrais conectadas aos troncos de saída.

Sinalização

Os formatos de sinalização e requisitos para o assinante, os troncos e os subsistemas diferem significativamente. Consequentemente, um sistema de comutação fornece três formas diferentes de sinalização -

• Sinalização de loop de assinante
• Sinalização de intercâmbio
• Sinalização intra-troca ou registro

Um sistema de comutação é composto por elementos que realizam funções de comutação, controle e sinalização.

Interface de tronco

As linhas de tronco usadas para conexões entre os sistemas de comutação são terminadas nesta porta. A interface de tronco é o ponto onde as linhas de tronco são conectadas ao sistema.

Interface de linha de assinante

As linhas de assinante usadas para conexões entre os assinantes e os sistemas de comutação são terminadas nesta porta. A interface da linha do assinante é o ponto onde as linhas dos assinantes são conectadas ao sistema.

Unidade de digitalização de linha

A unidade de varredura de linha detecta e obtém as informações de sinalização das respectivas linhas. As informações obtidas nessas linhas são repassadas ao subsistema de controle para identificação das entradas e saídas.

Unidades Distribuidoras

As unidades distribuidoras são utilizadas para distribuir ou enviar as informações de sinalização nas respectivas linhas. A distribuição das informações através das linhas-tronco, é feita através das unidades de distribuição.

Operator Console

O console do operador permite a interação com o sistema de comutação para fins de manutenção e administrativos.

Interface de circuito de serviço

A interface do circuito de serviço fornece interação entre os circuitos para fins de manutenção e teste.

Junturas

O Junctures é uma junção que fornece uma conexão dobrada para os assinantes locais e os circuitos de serviço. Se o assinante chamado e o assinante chamador forem locais, a conexão desistida ajuda a fazer a conexão para uma chamada local, enquanto as linhas troncais não estarão em uso.

Direto e indireto

Os sistemas de comutação são dos seguintes dois tipos -

• o sistema de comutação de controle direto
• o sistema de comutação de controle indireto

Sistema de comutação de controle direto

Os sistemas de comutação em que os subsistemas de controle fazem parte integrante da rede são chamados de sistemas de comutação de controle direto. Por exemplo, o sistema de comutação Strowger.

Sistema de comutação de controle indireto

O sistema de comutação no qual o subsistema de controle está presente fora da rede de comutação é chamado de Indirect Control Sistema de comutação ou o Common Control Sistema de comutação ou o Register Controlsistema de comutação. Os exemplos deste sistema incluem sistema de comutação de barra transversal, sistema de comutação eletrônico ou método de controle de programa armazenado de sistemas de comutação.

Neste capítulo, discutiremos como funciona o sistema de comutação Strowger. A primeira comutação telefônica automática foi desenvolvida por Almon B Strowger. Como a operadora da central telefônica Manual era esposa de seu concorrente e estava desviando todo o negócio, Strowger pensou em desenvolver um sistema de comutação, que não necessitasse de operadora. Isso levou à invenção do sistema de comutação automática desenvolvido por Strowger.

o Strowger Switching system também é chamado de sistema de comutação passo a passo, pois as conexões são estabelecidas em um step-by-step maneira.

Sistema de Comutação Automática

O sistema de comutação manual requer um operador que, após receber uma solicitação, faça uma chamada. Aqui, o operador é o único responsável por estabelecer ou liberar as conexões. A privacidade das chamadas e os detalhes dos assinantes chamados e chamadores estão em jogo.

Superando as desvantagens dos sistemas de chaveamento manual, os sistemas de chaveamento automático vêm com as seguintes vantagens -

• Barreiras de idioma não afetarão a solicitação de conexão.

• Maior grau de privacidade é mantido.

• O estabelecimento e a liberação das chamadas são mais rápidos.

• O número de chamadas feitas em um determinado período pode ser aumentado.

• As chamadas podem ser feitas independentemente da carga do sistema ou da hora do dia.

Vamos agora lançar algumas luzes sobre como uma chamada é feita e como a discagem é feita sem a ajuda de uma operadora.

Discagem

Ao contrário do sistema de comutação manual, um sistema de comutação automática requer um plano de numeração formal ou esquema de endereçamento para identificar os assinantes. O plano de numeração é onde um número identifica um assinante, é mais amplamente usado do que o esquema de endereçamento em que um assinante é identificado por cadeias alfanuméricas. Portanto, é necessário que haja um mecanismo para transmitir a identidade do assinante chamado para a central.

Este mecanismo deve estar presente no aparelho telefônico, a fim de conectar a chamada automaticamente ao assinante desejado. Os métodos prevalentes para este propósito sãoPulse Dialing e Multi FrequencyDiscagem. Deles, a discagem de pulso é a forma mais comumente usada de discagem até hoje.

Discagem por pulso

Como o nome indica, os dígitos usados ​​para identificar os assinantes são representados por uma seqüência de pulsos. O número de pulsos em um trem é igual ao valor do dígito que ele representa, exceto no caso de zero, que é representado por 10 pulsos. Os dígitos sucessivos em um número são representados por uma série de trens de pulso. Esses pulsos têm igual número de intervalos de tempo e o número de pulsos produzidos será de acordo com o número discado.

Dois trens sucessivos são diferenciados um do outro por uma pausa entre eles, conhecida como Inter-digit gap.Os pulsos são gerados interrompendo e criando alternadamente o circuito de loop entre o assinante e a central. Um exemplo de trem de pulso é mostrado na figura a seguir.

A figura acima mostra o padrão pulsante. A taxa de pulso é geralmente de 10 pulsos por segundo com 10 por cento de tolerância. O intervalo entre os dígitos, que é chamado de intervalo entre dígitos, é de pelo menos 200ms.

O padrão de discagem de pulso em tempos recentes emprega a razão de trabalho (razão entre a largura do pulso e o período de tempo da forma de onda) do pulso como 33 por cento nominalmente e existe um limite superior para a lacuna entre dígitos.

Rotary Dial Telephone

Nesta seção, aprenderemos sobre o que é o Telefone Rotativo e como funciona. Para começar, discutiremos as desvantagens que prevaleciam antes da invenção do telefone com discagem rotativa.

A técnica de discagem por pulso é onde ocorre a execução e a interrupção dos loops do assinante. Isso pode perturbar e afetar o desempenho do alto-falante, microfone e campainha do telefone. Além disso, os tempos de discagem não devem afetar o tempo do trem de pulso, pois isso levará à discagem de um número errado.

O Rotary Dial Telephone foi criado para resolver os problemas que prevaleciam na época. O microfone e o alto-falante são combinados e colocados no receptor. O conjunto tem uma placa de dedo cuja disposição torna o tempo de discagem apropriado. A figura abaixo mostra a aparência de um botão giratório.

O dial é operado colocando o dedo no orifício apropriado para o dígito a ser discado. Agora, puxando a placa no sentido horário até a posição de parada do dedo e deixando o botão livre retirando o dedo, faz com que um número seja discado. A placa de dedo e o mecanismo associado agora retornam à posição de repouso sob a influência de uma mola. O dial está pronto para o próximo número.

Os pulsos do dial são produzidos durante o trajeto de retorno da placa digital, eliminando assim o elemento humano nas temporizações do pulso. A figura a seguir mostra os orifícios do mostrador e o batente do dedo.

Um telefone de discagem rotativa usa o seguinte para implementar a discagem por pulso -

• Placa de dedo e mola
• Eixo, engrenagem e roda do pinhão
• Mecanismo de lingueta e catraca
• Came impulsor e came supressor ou um mecanismo de gatilho
• Contato impulsionador
• Regulador centrífugo e engrenagem helicoidal
• Transmissor, receptor e circuitos de desvio de sino

Mecanismo Interno

O mecanismo de came ou mecanismo de gatilho ajuda na discagem. Este mecanismo é usado para operar o contato de impulso. Vamos considerar a operação do telefone com discagem rotativa usando o mecanismo de came. A figura a seguir o ajudará a entender o mecanismo interno.

O came supressor ajuda a manter o came de impulsão longe dos contatos de impulso. Quando o botão giratório está na posição de repouso, os contatos de impulso estão longe do came de impulso. Quando um número é discado, colocando-se o dedo no orifício do dial, o que significa que o dial é deslocado de sua posição, os contatos de impulso se aproximam do came de impulso. Esta rotação da placa de dedo, causa a rotação do eixo principal.

Conforme o dial é girado no sentido horário, a lingueta desliza sobre a catraca durante essa rotação no sentido horário. A catraca, a engrenagem, o pinhão e o regulador ficam todos estacionários durante o movimento do botão no sentido horário. Quando o botão retorna, a lingueta engata e gira a catraca.

Toda a roda dentada, a roda do pinhão, o governador giram, e a uniformidade na velocidade de rotação é mantida pelo governador. O came impulsor, que está preso a um eixo de pinhão, agora se rompe e faz os contatos impulsores que, por sua vez, causam os pulsos no circuito. A forma do came de impulsão é tal que os períodos de interrupção e fechamento são na proporção de 2: 1. Quando o dial está prestes a alcançar a posição de repouso, o came supressor novamente, move os contatos de impulso para longe do came de impulso. Essa ação de voltar à posição de repouso e esperar que o outro número seja discado cria um intervalo chamado intervalo entre dígitos, cujo tempo é independente da pausa que pode ocorrer entre dois dígitos sucessivos, devido ao hábito humano de discagem . Esta lacuna também é fornecida antes da discagem do primeiro dígito por meio de uma pequena mudança no design do came supressor.

O Pulso gerado por esse mecanismo é então transmitido aos sistemas de comutação onde a conexão com o número discado é estabelecida. O procedimento de comutação de sistemas é discutido em um capítulo subsequente. Entretanto, vamos ter uma ideia dos tons de sinalização que servem para indicar o estado dos assinantes.

Tons de Sinalização

Nesta seção, entenderemos o que são tons de sinalização e como eles funcionam. Com a substituição das trocas manuais, o operador que comunicava os assinantes chamadores sobre a situação dos assinantes chamados, teve de ser substituído por tons diferentes indicando situações diferentes.

Considere as seguintes cinco funções de sinalização relacionadas ao assinante que devem ser realizadas pela operadora -

• Responda ao assinante chamando que o sistema está pronto para receber a identificação da parte chamada.

• Informe o assinante que está chamando que a chamada está sendo estabelecida.

• Toque a campainha da parte chamada.

• Informe o assinante chamando, se a parte chamada estiver ocupada.

• Informe o assinante que está chamando, se a linha da parte chamada não puder ser obtida por algum motivo.

A função 2 não é sinalizada no sistema de comutação Strowger. A função de sinalização 1 é realizada enviando um tom de discagem ao assinante que está chamando.

Tom de discagem

O tom de discagem é o tom de sinalização, que indica que a central está pronta para aceitar os dígitos discados do assinante. O número deve ser discado somente quando este sinal for ouvido. Caso contrário, os dígitos discados antes deste sinal não serão considerados. Isso levará à discagem de um número errado.

O tom de discagem é geralmente um tom contínuo de 33 Hz ou 50 Hz ou 400 Hz, conforme mostrado abaixo.

Toque

Após discar o número da parte chamada, quando a linha da parte chamada é obtida, o equipamento de controle da central envia a corrente de toque para o telefone da parte chamada, que é um padrão familiar de toque duplo.

Simultaneamente, o equipamento de controle envia um tom de toque ao assinante que está chamando, que tem um padrão semelhante ao da corrente de toque. Os dois anéis padrão de anel duplo são separados por um intervalo de tempo de 0,2s e os dois padrões de anel duplo por um intervalo de 2s, conforme mostrado na figura abaixo.

Tom de Ocupado

Depois de discar o número necessário, se o assinante chamado ou as linhas da central não estiverem livres para fazer uma chamada, o assinante chamador recebe um tom de ocupado indicando que as linhas ou o assinante está ocupado; isso é chamado de tom de ocupado.

Um tom busty de sinal de 400Hz com período de silêncio entre eles. As durações de burst e silêncio têm o mesmo valor de 0,75s ou 0,75s.

Tom de número impossível de obter

Se a parte chamada estiver fora de serviço ou desconectada, ou se um erro na discagem levar à seleção de uma linha sobressalente, tal situação será indicada por meio de um sinal contínuo de 400 Hz, denominado Tom de Número Inatingível. A ilustração a seguir mostra um sinal contínuo de 400 Hz.

Tom de roteamento ou tom de chamada em andamento

Quando uma chamada de assinante é roteada por vários tipos diferentes de centrais, ouve-se diferentes tons de chamada em andamento à medida que a chamada progride nas diferentes centrais. Esse sinal é um padrão intermitente de 400 Hz ou 800 Hz. Este sinal tem padrões diferentes em sistemas diferentes.

• Em sistemas eletromecânicos, é geralmente 800 Hz com taxa de trabalho de 50 por cento e 0,5s de período ON / OFF.

• Em trocas eletrônicas analógicas, é um padrão de 400 Hz com período de 0,5s ON e 2,5s OFF.

• Em trocas digitais, é um sinal de 400Hz com períodos de ON / OFF de 0,1s.

O sinal para tom de roteamento ou tom de chamada em andamento é mostrado abaixo.

Para contornar o problema de reconhecer a diferença nesses tons para quem não conhece a sinalização telefônica e para quem raramente faz ligações, foram introduzidas, posteriormente, mensagens gravadas em voz.

Neste capítulo, discutiremos os mecanismos de comutação em sistemas e redes de comutação de telecomunicações.

Em nossos capítulos anteriores, discutimos o mecanismo do telefone. Vejamos agora o que acontece quando esse telefone envia um sinal ao sistema de comutação. O sistema de comutação na central deve ser capaz de conectar a linha automaticamente ao assinante chamado. No sistema de comutação Strowger, existem dois tipos de seletores; esses seletores formam os blocos de construção dos sistemas de comutação.

• Uni-selector
• Seletor de dois movimentos

Ambos os seletores são construídos com interruptores rotativos eletromecânicos. O Unisseletor possui um único pólo seletor e vários lances para alcançar o banco de contatos para cada número discado. O seletor de dois movimentos tem dois interruptores rotativos para movimento de passo vertical e horizontal, para alcançar o banco de contatos.

Troca Uni-seletor

O mecanismo de comutação Uni-selector consiste em um eletroímã, uma armadura com molas, uma lingueta, uma roda dentada com limpador acoplado e um detentor. O limpador é feito para se mover nos contatos do banco no sentido horário. À medida que o limpador se move em uma direção, o processo é chamado de comutação uni-seletor. Os contatos para os quais o limpador se move são chamados de contatos de banco, pois vários contatos são colocados nesta forma de arco.

A figura a seguir mostra o mecanismo de acionamento do sistema de comutação Uni-selector Strowger.

Quando a tensão de entrada energiza o eletroímã, a armadura é puxada para baixo em direção ao ímã. Agora, conforme a armadura é atraída para o eletroímã, a lingueta cai uma posição abaixo da anterior na roda dentada. O detentor impede o movimento da roda dentada.

Uma vez que o eletroímã é desenergizado, a armadura é liberada e esta ação move a lingueta para cima, o que move ainda mais a roda dentada para uma posição acima. Portanto, o limpador se move uma posição abaixo ou no sentido horário, para fazer um contato. Se o eletroímã é energizado e desenergizado cinco vezes, aplicando cinco pulsos, o limpador se move por cinco contatos. Normalmente três conjuntos (ou mais) de limpadores são colocados associados aos bancos do Uni-selector, um para cada banco. Os conjuntos são montados rigidamente em um conjunto limpador, que se move sempre que a roda da catraca gira. A mola do interruptor libera o ímã e permite que ele dê outro passo.

A figura a seguir mostra um prático sistema de chaveamento Uni-seletor Strowger.

O tipo de mecanismo de comutação discutido aqui é conhecido como o reverse drive typeporque, aqui, a roda dentada se move quando a armadura retorna à sua posição de repouso. Se estiver disposto de forma que a roda se mova durante o movimento de avanço da armadura, é conhecido comoforward drive type. O mecanismo do tipo de acionamento reverso é predominante em seletores uni e o mecanismo do tipo de acionamento para frente nos seletores de dois movimentos.

Há um interrupter contactassociado ao seletor único, que normalmente está fechado. Quando a armadura é energizada, o contato do interruptor abre e permite o movimento da armadura, o que ajuda a armadura a retornar à sua posição de repouso após interromper o circuito de energização da armadura.

Seletores de dois movimentos

Ao contrário do Uni-selector, o movimento nesses seletores é bidirecional, vertical e horizontal. Um movimento ascendente é feito nas direções vertical e horizontal; não há contatos feitos no movimento vertical. No entanto, os contatos do banco são feitos no movimento horizontal. Se o seletor de dois movimentos tem 10 níveis, cada um com 10 contatos, então 100 contatos são acessíveis, pelo movimento vertical e horizontal do sistema de comutação do seletor de dois movimentos.

A figura a seguir mostra a estrutura interna dos seletores de comutação de dois movimentos.

• Quando o primeiro dígito é discado, os pulsos energizam e desenergizam o ímã vertical de acordo com o número discado, com a ajuda da catraca e mecanismo de lingueta. Isso é chamado deVertical Stepping.

• Quando o segundo dígito é discado, os pulsos de discagem são desviados para o ímã horizontal, com o auxílio de um relé onde os pulsos energizam e desenergizam o ímã horizontal de acordo com o número discado, com o auxílio da catraca e mecanismo de lingueta. Isso é chamadoHorizontal Stepping.

Normalmente, existem 11 posições verticais e 11 contatos horizontais em cada posição vertical. A posição vertical mais baixa e o primeiro contato horizontal em cada nível vertical sãohome positions,e os restantes são posições de comutação reais. Assim, o limpador em um seletor de dois movimentos tem acesso a 100 contatos de comutação. A figura a seguir mostra um seletor de comutação de dois movimentos prático.

Assim, a montagem do limpador estabelece a chamada; após a conclusão, ele volta à posição inicial. Para isso, o ímã rotativo é operado pela corrente e, assim, o conjunto limpador se move através dos contatos restantes do nível. Uma mola de restauração força o conjunto do limpador a cair verticalmente e, em seguida, retornar horizontalmente à posição inicial.

Mudança passo a passo

O sistema de comutação passo a passo é um sistema de comutação muito popular e amplamente utilizado, que pode ser construído usando seletores uni ou seletores de dois movimentos ou a combinação de ambos. O limpador presente nesta comutação avança um contato e então avança de acordo com o número de pulsos discados ou de acordo com as condições de sinalização e, portanto, o nome,step-by-step comutação é dada.

Uma mudança passo a passo também é chamada de Direct controlà medida que os tons de sinalização relevantes são enviados ao assinante pelos elementos ou seletores de comutação nos estágios apropriados de comutação. Este sistema possui três estágios principais de configuração. A figura a seguir mostra as diferentes etapas.

Vamos agora ver como funcionam esses blocos.

Caçadores Seletores

Assim que o assinante se prepara para discar o número, tirando o monofone do telefone, um tom de discagem é ouvido. Já aprendemos que um número não é aceito a menos que o tom de discagem seja ouvido. Mas para obter esse tom de discagem, a linha deve ser estabelecida quando o monofone é levantado. oSelector Hunter , estabelece a linha para fazer uma chamada tão imediatamente quanto o assinante que faz a chamada levanta o monofone para fazer uma chamada.

Os Selector Hunters procuram selecionar uma parte da matriz de comutação. Normalmente, Uniseletores de 24 saídas são usados ​​como caçadores de seletores. e então isso pode ser chamado deSubscriber Uni-selectoresquema, pois há um seletor Uni dedicado para cada assinante no sistema. Eles também podem ser construídos usando seletores de dois movimentos.

O mecanismo do seletor hunter também pode ser substituído pelo mecanismo line finder, onde há uma pequena diferença entre os dois na construção. Aqui, discutiremos o mecanismo do seletor caçador. A figura abaixo dá uma ideia sobre sua construção.

Quando um assinante de chamada levanta o monofone para fazer uma chamada, o seletor hunter ativa o mecanismo de interrupção, que aumenta o limpador até que um primeiro seletor de grupo livre seja encontrado na tomada. Um dos contatos do banco do seletor caçador, neste ponto, sente se o primeiro seletor de grupo está livre ou ocupado. Uma vez que um primeiro seletor livre é detectado, o interruptor é desabilitado e a conexão é estabelecida, onde o primeiro seletor envia um tom de discagem para o assinante chamando.

A abordagem do localizador de linha é usada onde o tráfego é baixo e a central é pequena, enquanto o mecanismo do seletor hunter descrito acima é usado para grandes centrais com tráfego pesado e esta abordagem é econômica.

Estágio de Seleção de Grupo

O estágio Group Selector possui a rede de comutação principal. O assinante que está ligando disca o número após ouvir o tom de discagem. O primeiro número quando discado ativa o primeiro seletor. Para ser mais preciso, o seletor de grupo consiste em certos estágios do seletor. Costumávamos ter 5 números como número de identificação, para a ligação terrestre. Portanto, havia três estágios do seletor presentes.

Para discar o primeiro número, a placa do número é girada colocando-se o dedo na abertura indicada de acordo com o número do assinante. Depois de tirar o dedo, a placa do número é girada de volta à sua posição anterior, que envia os pulsos de discagem para o primeiro seletor. O primeiro seletor então se move de acordo, para colocar um contato.

Quando o assinante começa a discar, o tom de discagem produzido até então é cortado e o trem de pulsos é recebido de acordo com o número discado. O conjunto do limpador do primeiro seletor então se move verticalmente para cima, de acordo com o número discado. Os limpadores então se movem no plano horizontal através dos contatos até encontrar um contato ao qual um segundo seletor de grupo livre está conectado. Este passo horizontal é completado dentro do intervalo entre dígitos de cerca de 240 ms. A partir daí, o primeiro seletor de grupo conecta o caminho elétrico ao segundo seletor de grupo disponível.

Da mesma forma, cada seletor de grupo conecta o caminho de acordo com o número discado e estende a conexão para o próximo seletor até o seletor final. A ação do seletor final é um pouco diferente. Como discutido acima, três seletores estão presentes e o quarto e o quinto números são conectados à matriz pelo seletor final.

Seletor Final

Os dois últimos dígitos são processados ​​pelo seletor final. Este seletor se move verticalmente de acordo com o quarto dígito discado e então ele se move horizontalmente de acordo com o último dígito, já que não há mais dígitos para conectá-lo a algum outro conector. O último dígito discado estabelece a conexão elétrica com o assinante chamado.

Uma vez que o seletor final responde a ambos os dígitos nas direções vertical e horizontal, ao contrário dos seletores de grupo, este seletor final também é chamado de Numerical Selector. Se o assinante chamado estiver livre, conforme detectado por um sinal no contato do banco correspondente, o seletor final envia uma corrente de toque para o assinante chamado e um tom de toque para o assinante que está chamando.

Quando o assinante chamado levanta o monofone, a corrente de toque e o tom de toque fornecidos até então, são cortados e os circuitos de medição de chamadas são habilitados pelos circuitos de controle associados aos seletores finais. Caso contrário, se o assinante chamado estiver ocupado em alguma outra linha, o seletor final enviará um tom de ocupado ao assinante chamando. Em qualquer estágio de comutação, se não houver um seletor livre disponível no estágio seguinte, um tom de ocupado é retornado ao assinante que está chamando.

Os ímãs e ligações mecânicas usados ​​para girar os eixos vertical e horizontalmente durante a conexão de uma chamada, irão liberar o ímã (geralmente chamado de ímã de liberação) e a armadura liberará o eixo quando a chamada for concluída.

Neste capítulo, discutiremos como o subsistema de controle comum funciona em redes e sistemas de comutação de telecomunicações.

A fim de estabelecer chamadas entre diferentes centrais, o que pode ainda levar a uma chamada externa de longa distância, o sistema de comutação Crossbar foi desenvolvido e a primeira patente foi concedida em 1915. No entanto, a AT&T desenvolveu o primeiro sistema de comutação Crossbar em 1938. A comutação Crossbar sistema introduziu o Common Control Subsystem em seu sistema de comutação.

Para entender isso, vamos ter uma ideia sobre o problema gerado pela rede Multi-Exchange do sistema Strowger.

Rede Multi-Exchange

Quando um assinante pertencente a uma rede específica precisa ser contatado, várias maneiras podem ajudá-lo a entrar em contato com a central específica; além disso, não há um, mas quaisquer trocas presentes na rota.

Em uma rede com múltiplas centrais, as rotas usadas para estabelecer a conexão com um determinado assinante diferem de tempos em tempos. Na central Strowger após a rede Multi-central, o assinante deve estar mais preocupado com o roteamento. Um assinante deve ter os detalhes de todos os números de centrais presentes na rota. Podem surgir situações em que um assinante possa ser solicitado a estabelecer uma conexão em outras rotas; isso se torna complicado às vezes.

A figura a seguir é um exemplo da topologia de uma rede Multi-Exchange.

O nível é reservado em cada central Strowger, onde as chamadas de saída são conectadas às centrais vizinhas. Essas centrais são contatadas de acordo com os números da central discados, no momento da realização das chamadas.

Portanto, as desvantagens da implementação da rede Multi-Exchange na comutação são -

• O número de identificação do assinante é alterado dependendo da rota da chamada.

• O usuário deve ter conhecimento da topologia da rede e do número de trocas presentes nela.

• O número e o tamanho do assinante chamado variam dependendo da central de onde a chamada é originada.

Para superar esses problemas, o subsistema de controle comum foi introduzido.

Subsistema de controle comum

Para evitar a complicação e tornar mais fácil para o assinante fazer uma chamada, duas idéias principais foram implementadas pelo sistema Sub de Controle Comum. As ideias estão listadas abaixo -

• O roteamento da chamada deve ser feito pela central, mas não pelos números discados.

• Um número de identificação exclusivo deve ser atribuído ao assinante. O UIN contém o número da central do assinante e o número que indica a linha do assinante.

Um número de identificação exclusivo deve ser atribuído ao assinante. O UIN contém o número da central do assinante e o número que indica a linha do assinante.

Identificador de troca + identificador de linha de assinante

Esta é uma combinação do código STD (Discagem do tronco do assinante) e o número do assinante; considere isso como o endereço da linha física. Cada usuário recebe um número lógico, independentemente do número da linha física. Um mecanismo de tradução de endereços converte o endereço lógico em endereço físico real para o estabelecimento da conexão. O processamento da chamada ocorre independentemente da rede de comutação.

Um sistema Director é empregado no subsistema de controle comum. Assim que os dígitos traduzidos forem transmitidos, o Diretor está livre para processar outra chamada e não se compromete a manter o circuito da conversa.

A figura a seguir mostra o diagrama do Subsistema de Controle Comum, que contém o Subsistema de Processamento de Chamadas, Circuitos de Carregamento, Controle de Operação, Controle de Manutenção e Monitor de Eventos.

O diagrama de blocos acima é uma indicação simples do sistema de comutação de controle comum. As funções de controle em um sistema de comutação podem ser categorizadas como a seguir.

Monitoramento de Eventos

A Seção de Monitoramento de Eventos do Subsistema de Controle monitora os eventos que ocorrem fora da central nas unidades de linha, junções de tronco e sinalização entre centrais e unidades emissor / receptor. Os eventos no line unitssão - solicitação de chamada e liberação de chamada. O controle de relés para estabelecer a conexão com a linha necessária é um evento nojunctures. Há controle de relés entre as centrais para conexão e também para sinalização dos tons necessários tanto para o emissor quanto para o receptor nos circuitosinter exchange. Este monitoramento de eventos pode ser distribuído.

Processamento de Chamadas

As unidades de processamento de chamadas contêm receptor de dígitos e registro de armazenamento, que recebem e armazenam o número de discagem da parte chamadora. As unidades também contêm os tradutores inicial e final. oInitial translator é o Office Code translatorque determina a rota da chamada por meio da rede ou método ou taxa de cobrança. oFinal translator é o Subscriber Code translatorque determina a unidade de linha à qual uma chamada deve ser conectada e a categoria da linha chamada. O Register Sender transfere o dígito da rota e o dígito discado usando a sinalização adequada, dependendo dos requisitos da central de destino.

Carregando

Isso está relacionado aos encargos incidentes sobre as ligações realizadas. Depende do tipo de assinante e do serviço do assinante. Por exemplo, alguns serviços como linhas de emergência ou reparos de falhas são gratuitos; alguns serviços comerciais também podem oferecer serviços gratuitos.

Operação e manutenção

O controle e operação da rede de comutação com duas técnicas principais conhecidas como Map-in-memory e Map-in-network.

Mapa na memória

O caminho nesta técnica é determinado marcando os elementos de comutação em diferentes estágios de acordo com um conjunto de dados binários que definem o caminho, enquanto a unidade de controle fornece os dados. Nesta fase, é dado o comando para a conexão real do caminho. Esta técnica de mapa na memória está presente no controle de programa armazenado.

Map-in-Network

Nesta técnica, a localização do caminho pode ser realizada no nível da unidade de controle comum, onde marca a entrada e a saída a serem conectadas e o caminho real é determinado pela rede de comutação. Esta técnica de Map-in-Network é comum em trocas Crossbar usando marcadores para controle.

A administração e manutenção de um sistema de comutação envolve atividades como a colocação em serviço das novas linhas e troncos do assinante, a modificação dos direitos de serviço do assinante e a alteração dos planos de roteamento com base no estado da rede, que são realizadas com a coordenação dos sistemas de controle. O pessoal de manutenção faz as atividades de manutenção, como supervisão para o funcionamento adequado, realização de testes e medições para diferentes parâmetros da linha.

Neste capítulo, aprenderemos sobre a tecnologia de discagem telefônica por tom. Quando falamos do desenvolvimento tecnológico do aparelho telefônico, o botão giratório foi utilizado nos estágios iniciais. A discagem mais lenta era uma grande desvantagem associada ao botão giratório. Demorou 12 segundos para discar um número de 7 dígitos em um dial rotativo. Os elementos de comutação passo a passo do sistema de comutação Strowger não podem responder a taxas superiores a 10-12 pulsos por segundo.

Ele usa a tecnologia DTMF, antes da qual o pulse dialingtécnica foi usada. Na técnica de discagem por pulso, também chamada deLoop disconnecttécnica, a conexão e desconexão repetida das linhas é feita, como cliques de um interruptor; isso é interpretado pela central como o número discado, de acordo com a quantidade de cliques.

Necessidade de tom de toque

Com a introdução dos subsistemas de controle comum nas centrais de comutação, tornou-se possível aumentar as taxas de discagem. Portanto, um novo sistema chamado deTouch-tone dialingfoi desenvolvido em Telefonia para substituir o dial rotativo; isso foi considerado para beneficiar o cliente com maior velocidade. Isso também removeu as desvantagens do uso limitado e da capacidade de sinalização limitada, juntamente com a velocidade mais baixa.

A discagem de pulso é limitada à sinalização entre a central e o assinante, mas não entre dois assinantes, o que é chamado de sinalização ponta a ponta. End-to-End signaling é um recurso desejável e só é possível se a sinalização estiver na faixa de frequência de voz, de modo que a informação de sinalização possa ser transmitida a qualquer ponto da rede telefônica para o qual a voz possa ser transmitida.

Assim, substituindo o inconveniente de usar a discagem rotativa, o telefone de discagem por tom foi introduzido. O desenvolvimento do telefone de discagem de tom surgiu por volta de 1950. No entanto, seu uso começou por volta de 1964. A figura a seguir mostra um telefone de discagem de tom prático.

A figura acima ajudará você a entender que o botão rotativo é substituído por um teclado de botão, onde os botões, se tocados para “apertar” o botão, irão gerar frequências relacionadas ao número discado. A rotação descomplicada foi substituída e um recurso para rediscar o número foi adicionado a este teclado de botão, onde o número discado é armazenado até que outro número seja discado. Isso facilitou o processo de rediscagem de um número de 7 dígitos novamente.

Como funciona o telefone de discagem por tom?

O pressionamento de um botão no telefone de discagem por tom indica o número discado usando certas frequências. “Touching” ou pressionar levemente um número gera um “tom” que é uma combinação de duas frequências, uma da banda inferior e outra da banda superior.

Por exemplo, pressionando o botão 9, duas frequências como 852 Hz a frequência inferior e 1477 Hz a frequência superior são produzidas. O projeto da discagem por tom que produz duas frequências é mostrado abaixo.

A discagem DTMF (Dual-tone Multi-frequency) pode ser feita por meio da técnica de discagem por tom, conforme mostrado acima. Como duas frequências, uma sendo mais alta e a outra sendo mais baixa, são transmitidas ao mesmo tempo na técnica de discagem por tom, é chamada deDual-tone Multi Frequency (DTMF)discagem. Os dois sinais produzidos têm uma duração de 100ms, que são selecionados pela tecla pressionada na matriz conforme mostrado acima. Cada chave é referenciada de maneira única selecionando uma das quatro frequências de banda mais baixas associadas às linhas da matriz, juntamente com a seleção de uma das três frequências de banda mais altas associadas à coluna da matriz.

Considerações de design

As considerações de design são

• Escolha do Código
• Separação de Banda
• Escolha de frequências
• Escolha de níveis de poder
• Duração da Sinalização

o choice of code pois a sinalização por tom deve ser tal que a imitação de sinais de código por música e fala seja difícil.

Considere os seguintes motivos para separar o band de duas frequências -

• No receptor, a filtragem de banda é usada para separar os grupos de freqüência; isso ajuda a determinar as frequências específicas de uma forma simples.

• Fácil regulação da amplitude de cada componente de frequência separadamente.

• Limitadores podem ser usados ​​para proteger a ação de cada frequência separadamente.

• A probabilidade de resposta falsa é reduzida.

As características de atenuação e distorção de atraso dos circuitos da rede telefônica determinam o choice of frequencies. Uma resposta de amplitude plana com uma atenuação muito baixa e uma resposta de atraso uniforme com um valor de atraso relativo baixo são desejáveis. Embora o design seja alto o suficiente para confiabilidade, ochoice of power levelsdeve ser planejado de acordo com as características de atenuação do canal. osignal duration embora ineficiente seja mais longo e útil para combater a conversa fiada.

Mecanismo Interno

O mecanismo interno do receptor de toque pode ser explicado por um diagrama de blocos simples que contém Filtro de Separação de Banda (BSF), Limitadores (L), Circuitos Seletores (S) e Detectores (D) que fornecem Frequência de Banda Baixa (LBF) sinais e sinais de frequência de banda alta (HBF), conforme indicado abaixo.

O filtro de separação de banda presente no receptor é usado para separar os grupos de freqüência. Isso ajuda a determinar as frequências específicas, separadamente. Além disso, o filtro também regula as amplitudes de cada componente. Em seguida, o sinal atinge o limitador, que possui duas das frequências em sua entrada. Ele permite o sinal dominante através dele, contornando o sinal fraco. Se ambos os sinais tiverem a mesma intensidade, a saída do limitador está muito abaixo da saída total e nenhum dos sinais domina.

Os seletores presentes no circuito são projetados para reconhecer o sinal quando ele cai dentro da faixa de passagem estreita especificada e tem uma amplitude na faixa de 2,5dB de saída total do limitador. Ambos os circuitos limitador e seletor são eficientes em reconhecer a diferença entre ostouch-tone e a voice signal, para evitar conversas. Para melhorar ainda mais, os filtros de Eliminação de Banda são às vezes usados ​​no lugar dos filtros de Separação de Banda, pois permitem que um amplo espectro de voz passe pelos filtros. Os sinais de frequência de banda alta e baixa alcançam a saída separadamente por meio das saídas do detector.

Neste capítulo, discutiremos o conceito de troca de barra transversal. As trocas Crossbar foram desenvolvidas durante os anos 1940. Eles alcançam acesso total e recursos sem bloqueio com os interruptores Crossbar e equipamentos de controle comum, usados ​​nas trocas Crossbar. Os elementos ativos chamadosCrosspointssão colocados entre as linhas de entrada e saída. Nos sistemas de comutação de controle comum, a separação entre as operações de comutação e controle permite o uso de redes de comutação por um grupo de comutadores de controle comuns para estabelecer muitas chamadas ao mesmo tempo em uma base compartilhada.

Os recursos dos interruptores da barra transversal

Nesta seção, discutiremos os diferentes recursos dos switches Crossbar. Os recursos são descritos resumidamente abaixo -

• Durante o processamento de uma chamada, o sistema de controle comum ajuda no compartilhamento de recursos.

• As funções de rota específicas do processamento de chamadas são conectadas por cabo por causa dos computadores da lógica Wire.

• O design flexível do sistema ajuda na seleção da proporção apropriada para uma chave específica.

• Menos peças móveis facilitam a manutenção dos sistemas de comutação da barra transversal.

O sistema de comutação Crossbar usa as redes de controle comuns que permitem à rede de comutação realizar o monitoramento de eventos, processamento de chamadas, cobrança, operação e manutenção conforme discutido anteriormente. O controle comum também fornece numeração uniforme de assinantes em uma área de múltiplas centrais, como grandes cidades, e roteamento de chamadas de uma central para outra usando as mesmas centrais intermediárias. Este método ajuda a evitar as desvantagens associadas ao método de comutação passo a passo por meio de seu processo exclusivo de receber e armazenar o número completo para estabelecer uma conexão de chamada.

Matriz de comutação de barra transversal

O arranjo da barra transversal é uma matriz formada pelos conjuntos de contatos MXN dispostos como barras verticais e horizontais com pontos de contato onde se encontram. Eles precisam de quase um número M + N de ativadores para selecionar um dos contatos. O arranjo da matriz da barra transversal é mostrado na figura a seguir.

A matriz Crossbar contém uma matriz de fios horizontais e verticais mostrados por linhas sólidas na figura a seguir, que são ambos conectados a pontos de contato de interruptores inicialmente separados. As barras horizontais e verticais mostradas em linhas pontilhadas na figura acima são conectadas mecanicamente a esses pontos de contato e presas aos eletroímãs.

Os Crosspoints colocados entre as linhas de entrada e saída possuem eletroímãs que, quando energizados, fecham o contato de intersecção das duas barras. Isso faz com que as duas barras se aproximem e se fixem. A figura a seguir ajudará você a entender o contato feito nos Crosspoints.

Uma vez energizados, os eletroímãs puxam as pequenas placas magnéticas presentes nas barras. O eletroímã de controle da coluna puxa o ímã na barra inferior, enquanto o eletroímã de controle da linha puxa o ímã na barra superior. Para evitar a captura de diferentes pontos de cruzamento no mesmo circuito, um procedimento é seguido, para estabelecer uma conexão. De acordo com este procedimento, a barra horizontal ou vertical pode ser energizada primeiro para fazer um contato. No entanto, para interromper um contato, a barra horizontal é desenergizada primeiro; a barra vertical sendo desenergizada segue isso.

Como todas as estações podem ser conectadas com todas as conexões possíveis, desde que a parte chamada esteja livre, esta troca de barra transversal é chamada de Non-Blocking Crossbar configuration, que requer elementos de comutação N2 para N assinantes. Portanto, os Crosspoints serão muito maiores do que os assinantes. Por exemplo, 100 assinantes exigirão 10.000 Crosspoints. Isso significa que essa técnica pode ser aplicada a um grupo com um pequeno número de assinantes.

Existe um switch externo chamado de Marker;isso pode controlar muitos switches e servir a muitos registradores. A chave decide a operação de ímãs, como o ímã de seleção e o ímã de ponte que devem ser energizados e desenergizados para conectar e liberar o assinante, respectivamente.

Matriz Diagonal Crosspoint

Na matriz, como 1,2,3,4 indicam linhas de entrada e 1 ', 2', 3 ', 4' indicam linhas de saída dos mesmos assinantes, se uma conexão tiver que ser estabelecida entre o 1º e o 2º assinante, então 1 e 2 'podem ser conectados ou 2 e 1' podem ser conectados usando os pontos de cruzamento. Da mesma forma, quando uma conexão deve ser estabelecida entre 3 e 4, então 3-4 'Crosspoint ou 4-3' Crosspoint pode fazer o trabalho. A figura a seguir ajudará você a entender como isso funciona.

Agora, as partes diagonais são os pontos de cruzamento que se conectam ao mesmo assinante novamente. Uma linha que já está conectada ao terminal não precisa ser conectada novamente ao mesmo terminal. Portanto, os pontos diagonais também não são necessários.

Assim, entende-se que para N número de assinantes, se também forem considerados os pontos diagonais, o número total de Crosspoints será,

$$\frac{N\left ( N+1 \right )}{2}$$

Para N número de assinantes, se os pontos diagonais forem not considerados, então o número total de Crosspoints será,

$$\frac{N\left ( N-1 \right )}{2}$$

Conforme o número de nós N aumenta, os Crosspoints aumentam proporcionalmente até N2. Os pontos de cruzamento sempre serão lineares. Portanto, como pode ser considerada a parte inferior ou a parte superior dos pontos diagonais da matriz, toda a matriz considerando a parte inferior, passará a ser conforme mostrado na figura a seguir.

Isso é chamado de Diagonal Crosspoint Matrix. A matriz está em um formato triangular e pode ser chamada de Triangular Matrix ou o Two-way Matrix. O Crosspoint diagonal

matriz está totalmente conectada. Quando o terceiro assinante inicia uma chamada, para o quarto assinante, então a barra horizontal do terceiro assinante é iniciada primeiro e então a barra vertical do quarto assinante é energizada. A matriz de ponto cruzado diagonal é uma configuração sem bloqueio. A principal desvantagem deste sistema é que, a falha de um único switch tornará alguns assinantes inacessíveis.

A opção Crosspoint é o resumo de qualquer opção, como a de tempo ou espaço. Se N conexões podem ser feitas simultaneamente em uma matriz de switch NXN, é chamado deNon-blocking Switch. Se o número de conexões feitas for menor que N em alguns ou em todos os casos, é chamado deBlockinginterruptor. Esses interruptores de bloqueio são trabalhados usando vários interruptores e essas redes são chamadasLine frames.

Neste capítulo, discutiremos como funciona a configuração do switch Crossbar. As configurações do switch Crossbar são configurações sem bloqueio, que têm elementos de comutação N2 para N assinantes e podem fazer N / 2 conversas simultâneas. O uso do Crosspoint depende do assinante da chamada.

Este é um esquema sem bloqueio modificado com matriz diagonal de ponto cruzado, conforme discutido acima, tendo N (N-1) / 2 elementos. O número de elementos é o mesmo de uma rede totalmente conectada. A conexão neste método é estabelecida energizando primeiro a barra horizontal e depois a barra vertical. No entanto, este esquema sem bloqueio tem algumas desvantagens, como -

• É necessário um grande número de elementos de comutação.
• Isso é difícil de implementar na prática.
• Este não é um processo econômico.

A fim de superar essas desvantagens, foi introduzida a troca de barra transversal de bloqueio.

Bloqueio de interruptores de barra transversal

O principal objetivo do bloqueio dos switches Crossbar é reduzir o número de switches Crosspoint. Existem interruptores de estágio único e de múltiplos estágios. O número de crosspoint switches pode ser reduzido com a ajuda de duas metodologias diferentes. No primeiro método, dois assinantes compartilham uma barra vertical. Com isso, o número de barras será reduzido, mas o número de crosspoint switches permanece o mesmo. O segundo método é onde todos os assinantes compartilham várias barras verticais. Com isso, o número de barras e opções de crosspoint são reduzidos.

Método 1

Este método contém 2NK interruptores, onde N é o número de assinantes e Ké o número de conexões simultâneas. Quatro barras operam para estabelecer uma conexão. Se uma conexão deve ser estabelecida entre A e B, então a barra horizontal A é energizada primeiro e então uma das barras verticais livres diz que P está energizada. Agora, o Crosspoint AP está travado. Se a barra horizontal B estiver energizada agora, o BP não será travado, pois o P vertical é energizado antes de B ser energizado. Para conectar A e B, precisamos de outra barra transversal vertical que deve corresponder eletricamente à barra vertical P, que é P ', conforme mostrado na figura a seguir. Quando este P 'é energizado após B, o Crosspoint BP' é travado e uma conexão entre A e B é estabelecida.

As conexões são mostradas na figura a seguir.

Portanto, as etapas associadas ao estabelecimento da conexão seguem uma sequência -

• Energizar barra horizontal A
• Energizar barra vertical livre P
• Desenergizar barra horizontal A
• Energizar barra horizontal B
• Energizar barra vertical livre P '(associada a P)

• Desenergizar barra horizontal B

Método 2

Este método contém NK interruptores, onde N é o número de assinantes e Ké o número de conexões simultâneas. Aqui, três barras operam para estabelecer uma conexão. Se uma conexão deve ser estabelecida entre A e B, então as barras horizontais A e B são energizadas primeiro e então uma das barras verticais livres diz que P está energizado. Agora, a conexão é estabelecida usando apenas uma barra vertical P em vez de duas barras. As barras horizontais A e B estão desenergizadas agora.

As conexões são mostradas na figura a seguir.

Portanto, o estabelecimento da conexão segue uma sequência -

• Energize as barras horizontais A e B
• Energizar barra vertical livre P
• Desenergize as barras horizontais A e B

Suporte de linha de transferência

Nesta seção, discutiremos como funciona o Suporte da Linha de Transferência. Ambos os interruptores Crossbar de bloqueio e não-bloqueio discutidos acima podem suportar linhas de transferência. Isso é feito através da introdução de barras cruzadas verticais adicionais e opções de ponto cruzado.

Existem dois métodos para introduzir barras cruzadas verticais adicionais e interruptores de ponto cruzado

• Bloqueio interno e não bloqueador externo
• Bloqueio local e externo

O método de não bloqueio interno e de bloqueio externo é mostrado na figura abaixo.

A chave mostrada em sem bloqueio interno tem duas linhas de transferência. O número de switches de ponto cruzado neste caso éN(N+L), Onde N é o número de assinantes, L é o número de linhas de transferência.

O método de bloqueio local e externo é mostrado na figura abaixo.

A chave mostrada na figura acima está bloqueando interna e externamente com duas chamadas internas e duas externas simultâneas. O número de switches de ponto cruzado neste caso é N(2K+L), Onde N é o número de assinantes, L é o número de linhas de transferência e K é o número de chamadas simultâneas que podem ser atendidas localmente.

Neste capítulo, discutiremos a Tecnologia Crosspoint em Sistemas e Redes de Comutação de Telecomunicações.

O sistema Crossbar consiste principalmente em switches Crosspoint, o que aumenta o custo do sistema. O custo do sistema Crossbar aumenta em proporção direta ao número de Crosspoint.

Desafios para a tecnologia Crosspoint

Nesta seção, discutiremos os desafios associados à tecnologia Crosspoint. Os desafios são descritos abaixo -

• Redução do tamanho de um ponto cruzado
• Redução no custo de um ponto cruzado
• Improvisação do tempo de comutação

No processo de encontrar soluções para os desafios existentes, a tecnologia Crosspoint evoluiu. A tecnologia de ponto cruzado é um amálgama de duas tecnologias relacionadas. As tecnologias são -

• Electromechanical
• Electronic

O fluxograma abaixo mostra as diferentes categorias da tecnologia Crosspoint -

Em nossas seções subsequentes, discutiremos mais sobre as tecnologias relacionadas

Tecnologia de ponto cruzado eletromecânico

As chaves crosspoint eletromecânicas que são capazes de fazer e quebrar contatos em 1-10ms de duração de tempo por vários milhões de vezes sem qualquer desgaste estão sendo amplamente utilizadas até hoje. Os dois tipos de interruptores amplamente usados ​​sãoMini switches e Reed relay.

Mini interruptores

Essas chaves são feitas de um metal precioso como o paládio, o que faz com que os contatos funcionem de forma mais silenciosa, com seu design bifurcado e alta resistência à corrosão para um design de longa duração. Essas chaves mecanicamente travadas usam entalhes em “V” para essa finalidade e são altamente confiáveis ​​em sistemas de comutação Crossbar.

Esses interruptores montados em barras transversais se movem horizontal e verticalmente para estabelecer e liberar contatos com um tempo de comutação de 8-10 ms.

Reed Relay Switches

Para reduzir o uso de chaves mecânicas e aumentar ainda mais a vida útil das chaves, foram introduzidas as chaves de relé Reed. Essas chaves são feitas de contatos de material magnético selados em um tubo de vidro; isso protege os contatos de serem contaminados. A figura a seguir ilustra o projeto de uma chave de relé de palheta.

Um interruptor de relé de palheta pode ser eletricamente ou mecanicamente travado; contém os contatos muito próximos uns dos outros com um deslocamento de 0,2 mm resultando em uma velocidade de comutação rápida de 1 ms. A construção deste relé é tal que o tubo de vidro é envolvido por um par de bobinas e quando a corrente passa por ambas as bobinas simultaneamente, um campo é criado. Isso ainda faz com que os contatos reed se movam juntos. Enquanto estiver ligado, a conexão elétrica é travada e a corrente passa pela bobina.

No travamento magnético, a histerese do material magnético decide o desempenho. As peças do pólo magnético necessárias podem ser colocadas fora do vidro ou os contatos podem atuar como pólos, escolhendo um material ferromagnético apropriado. O relé de palheta é chamado deremreed devido à propriedade remanescente das tiras de contato. O magnetismo residual permite que os contatos permaneçam intactos mesmo após as correntes serem retiradas e, portanto, uma corrente de desmagnetização precisa ser aplicada para abrir os contatos.

Esses relés de palheta são colocados em cada ponto cruzado para construir uma matriz de ponto cruzado. A seleção do ponto cruzado é obtida conectando um dos enrolamentos da bobina de cada relé em série com seu vizinho vertical e o outro enrolamento em série com seu vizinho horizontal. O relé reed é excitado quando o Crosspoint necessário é selecionado pulsando as barras verticais e horizontais correspondentes simultaneamente.

Organização Crossbar Exchange

A organização de uma troca Crossbar consiste em três blocos de construção básicos, como frames de link, marcadores de controle e registradores. Os quadros de link contêm estágios primários e secundários com barras cruzadas, conectados com links entre eles. Este arranjo de dois estágios com links tem o efeito de aumentar o número de saídas para um determinado número de entradas. Se o número de pontos de venda for alto, a seletividade também é maior.

A organização de uma troca Crossbar consiste em três blocos de construção básicos, como frames de link, marcadores de controle e registradores. Os quadros de link contêm estágios primários e secundários com barras cruzadas, conectados com links entre eles. Este arranjo de dois estágios com links tem o efeito de aumentar o número de saídas para um determinado número de entradas. Se o número de pontos de venda for alto, a seletividade também é maior.

As duas seções principais da organização Crossbar Exchange são

Unidade de Linha

Os quadros de link de linha juntamente com marcadores e registros associados podem ser denominados como Line Unit. As unidades de linha são unidades bidirecionais que auxiliam na originação e terminação de chamadas. Por causa de sua capacidade bidirecional, a seção secundária no quadro do link de linha é chamada de seção do terminal. As linhas de assinante são terminadas nas saídas das estruturas da seção do terminal.

Unidade de Grupo

O quadro de link de tronco junto com seu circuito associado pode ser denominado como o Group Unit.O quadro de link de tronco pode ser subdividido em dois ou três quadros de link, como quadro de link de escritório local e quadro de link de entrada, etc. Unidade de grupo é um dispositivo unidirecional que recebe as chamadas da unidade de linha ou de centrais distantes. É capaz de lidar com chamadas locais, de saída, de entrada, de encerramento e de trânsito.

Processamento de Chamadas

Uma organização simplificada de uma troca de barra transversal é mostrada na figura a seguir.

O processamento da chamada em uma central Crossbar é feito em três etapas, denominadas Pré-Seleção, Seleção de Grupo e Seleção de Linha.

Pré-Seleção

O marcador de origem faz a pré-seleção. Quando o assinante chamando levanta o monofone, o tom de discagem é ouvido. O registro envia esse tom. Esta fase que começa desde levantar o fone até o envio do tom de discagem é chamadaPre-Selection.

Seleção de Grupo

Assim que o tom de discagem for ouvido, o número poderá ser discado. A chamada é comutada no sentido pretendido conforme decidido, de acordo com o código fornecido pelo tradutor. Esta etapa de seleção do grupo desejado para fazer uma chamada é chamadaGroup Selection.

Seleção de Linha

Depois que um número é discado, o assinante chamador é conectado ao assinante chamado pelo marcador de terminação. A linha da parte chamada é controlada pelo marcador de terminação, que também configura o toque da linha. Esta etapa de seleção da linha do assinante desejado pode ser chamada deLine Selection.

Com essas três seções, uma chamada pode ser conectada e processada em uma troca Crossbar

Neste capítulo, discutiremos os trabalhos de controle de programa armazenado em redes e sistemas de comutação de telecomunicações. A fim de aumentar a eficiência e velocidade de controle e sinalização na comutação, foi introduzido o uso da eletrônica. oStored Program Control, em resumo SPCé o conceito de eletrônica que marcou uma mudança nas telecomunicações. Ele permite recursos como discagem abreviada, encaminhamento de chamada, chamada em espera, etc. O conceito de controle de programa armazenado é onde um programa ou um conjunto de instruções para o computador é armazenado em sua memória e as instruções são executadas automaticamente uma a uma pelo processador .

Como as funções de controle de câmbio são realizadas por meio de programas armazenados na memória de um computador, é denominado de Stored Program Control (SPC). A figura a seguir mostra a estrutura básica de controle de uma central telefônica SPC.

Os processadores usados ​​pelo SPC são projetados com base nos requisitos da bolsa. Os processadores estão duplicados; e, usar mais de um processador torna o processo confiável. Um processador separado é usado para a manutenção do sistema de comutação.

Existem dois tipos de SPCs -

• SPC Centralizado
• SPC Distribuído

SPC Centralizado

A versão anterior do Centralized SPC usava um único processador principal para realizar as funções de troca. O processador duplo substituiu o único processador principal em um estágio posterior de desenvolvimento. Isso tornou o processo mais confiável. A figura a seguir mostra a organização de um SPC centralizado típico.

Uma arquitetura de processador duplo pode ser configurada para operar em três modos como -

• Modo de espera
• Modo Duplex Síncrono
• Carregar modo de compartilhamento

Modo de espera

Como o nome indica, nos dois processadores presentes, um processador está ativo e o outro está no modo de espera. O processador no modo standby é utilizado como backup, caso o processador ativo falhe. Este modo de troca usa um armazenamento secundário comum a ambos os processadores. O processador ativo copia o status do sistema periodicamente e armazena no armazenamento secundário do eixo, mas os processadores não são conectados diretamente. Os programas e instruções relacionados às funções de controle, programas de rotina e outras informações necessárias são armazenados no armazenamento secundário.

Modo Duplex Síncrono

No modo Duplex Síncrono, dois processadores são conectados e operados em sincronismo. Dois processadores P1 e P2 são conectados e memórias separadas como M1 e M2 são usadas. Esses processadores são acoplados para trocar os dados armazenados. Um comparador é usado entre esses dois processadores. O Comparador ajuda a comparar os resultados.

Durante a operação normal, ambos os processadores funcionam individualmente recebendo todas as informações da troca e também dados relacionados de suas memórias. No entanto, apenas um processador controla a troca; o outro permanece em sincronismo com o anterior. O comparador, que compara os resultados de ambos os processadores, identifica se ocorre alguma falha e, em seguida, o processador defeituoso entre eles é identificado operando-os individualmente. O processador defeituoso é colocado em serviço somente após a retificação da falha e o outro processador funciona enquanto isso.

Carregar modo de compartilhamento

O modo de compartilhamento de carga é onde uma tarefa é compartilhada entre dois processadores. O Dispositivo de exclusão (ED) é usado em vez do comparador neste modo. Os processadores pedem que o ED compartilhe os recursos, de forma que ambos os processadores não busquem o mesmo recurso ao mesmo tempo.

Neste modo, ambos os processadores estão ativos simultaneamente. Esses processadores compartilham os recursos da troca e da carga. Caso um dos processadores falhe, o outro assume toda a carga da troca com o auxílio do ED. Em operação normal, cada processador lida com metade das chamadas em uma base estatística. O operador de troca pode, entretanto, variar a carga do processador para fins de manutenção.

SPC Distribuído

Ao contrário dos interruptores eletromecânicos e do SPC centralizado, a introdução do SPC distribuído possibilitou o fornecimento de uma ampla gama de serviços. Este SPC tem pequenos processadores separados chamados deRegional Processorsque lidam com trabalhos diferentes, ao invés de apenas um ou dois processadores trabalhando em tudo como no sistema centralizado. No entanto, quando esses processadores regionais precisam realizar tarefas complexas, o SPC centralizado ajuda, direcionando-os.

O SPC distribuído tem mais disponibilidade e confiabilidade do que o SPC centralizado, porque todas as funções de controle de câmbio podem ser decompostas horizontalmente ou verticalmente para processamento distribuído. Esse controle distribuído em que o equipamento de comutação é dividido em partes, cada uma com seu próprio processador, é indicado na figura abaixo.

O ambiente de troca em decomposição vertical é dividido em vários blocos e cada bloco é atribuído a um processador que realiza todas as funções de controle relacionadas a um bloco específico do equipamento, enquanto cada processador em decomposição horizontal realiza uma ou algumas das funções de controle de troca.

Neste capítulo, aprenderemos sobre a arquitetura de software de sistemas e redes de comutação de telecomunicações.

O software dos sistemas SPC pode ser categorizado em dois para melhor compreensão - System Software e Application Software. A arquitetura de software lida com o ambiente de software do sistema do SPC incluindo os processadores de linguagem. Muitos recursos, juntamente com o processamento de chamadas, fazem parte do sistema operacional sob o qual as operações e funções de gerenciamento são realizadas.

O processamento de chamadas é a principal função de processamento, que é orientada a eventos. O evento que ocorre na linha ou tronco do assinante aciona o processamento da chamada. A configuração da chamada não é feita em uma sequência de processamento contínuo na central. Todo este processo é consistente com muitos processos elementares que duram algumas dezenas ou centenas de milissegundos e muitas chamadas são processadas como tal simultaneamente e cada chamada é tratada por umProcess. Um processo é uma entidade ativa que é umprogram in execution, às vezes até denominado como um task.

Processo em um ambiente de multiprogramação

Nesta seção, veremos o que é um processo em um ambiente de multiprogramação. Um processo em um ambiente de multiprogramação pode ser um dos seguintes -

• Running
• Ready
• Blocked

O estado de um processo é definido por sua atividade atual e pelo processo que ele executa e pelas transições pelas quais seu estado passa.

• Diz-se que um processo é running, se uma instrução estiver sendo executada pelo processador.

• Diz-se que um processo é ready se a próxima instrução de execução de um processo estiver esperando ou tiver uma instrução que expirou.

• Diz-se que um processo é blocked, se estiver aguardando a ocorrência de algum evento antes de prosseguir.

A figura a seguir indica o processo que mostra a transição entre em execução, pronto e bloqueado.

Enquanto alguns processos estão no estado de execução, alguns estarão no estado pronto enquanto outros estão bloqueados. Os processos da lista pronta estarão de acordo com as prioridades. Os processos bloqueados são desordenados e desbloqueados na ordem em que os eventos estão aguardando para ocorrer. Se um processo não é executado e espera por alguma outra instrução ou recurso, o tempo do processador é economizado empurrando tal processo para a lista pronta e será desbloqueado quando sua prioridade for alta.

Bloco de Controle de Processo

O Bloco de Controle de Processo representa cada processo no sistema operacional. PCB é uma estrutura de dados que contém as seguintes informações sobre o processo.

• Estado de execução atual do processo

• Prioridades de processo que estão no estado pronto

• Parâmetros de programação da CPU

• Salva o conteúdo da CPU, quando um processo é interrompido

• Alocação de memória para o processo

• Os detalhes do processo como seu número, uso de CPU, etc. estão presentes

• Status de eventos e recursos de I / O que estão associados ao processo

O PCB tem todas as informações sobre os processos a serem executados a seguir quando ele obtém a CPU. Os registros da CPU incluem umProgram Status Word (PSW) que contém o endereço da próxima instrução a ser executada, os tipos de interrupções habilitadas ou desabilitadas atualmente, etc.

Enquanto a CPU executa algum processo, esse processo precisa ser alternado quando o processo em execução no momento é bloqueado ou ocorre um evento ou interrupção que dispara um processo de alta prioridade. Tal situação é chamadaProcess Switching, que também é conhecido como Context Switching. Esse mecanismo de prioridade de interrupção é descrito na figura a seguir.

Se um processo Afaz uma varredura em uma linha de assinante específica e a encontra de graça, então o processo estabelece uma chamada com esse assinante. No entanto, se outro processo B reivindicar a prioridade e estabelecer uma chamada com o mesmo assinante ao mesmo tempo, então ambos os processos precisam fazer uma chamada para o mesmo assinante ao mesmo tempo, o que não é sugerido. Um problema semelhante também pode ocorrer com outras tabelas e arquivos compartilhados.

As informações sobre os recursos da central (troncos, registros etc.) e sua utilização atual são mantidas em forma de tabelas. Essas tabelas, quando necessárias, são compartilhadas por diferentes processos. O problema ocorre quando dois ou mais processos optam pela mesma mesa ao mesmo tempo. Este problema pode ser resolvido dando acesso a cada processo a uma tabela compartilhada.

Compartilhando recursos

Sempre que um processo usa uma tabela compartilhada ou qualquer recurso compartilhado, todos os outros processos que precisam do mesmo devem ser mantidos em espera. Quando o processo em execução terminar de usar o recurso, ele será alocado para o primeiro processo pronto priorizado que está aguardando. Este processo de uso dos recursos compartilhados é chamadoMutual Exclusion. O processo, que está acessando o recurso compartilhado, está em seuCritical Section ou Critical Region. Exclusão mútua implica que apenas um processo pode estar na região crítica em qualquer instância para um determinado recurso compartilhado. A codificação para que o processo esteja na seção crítica é feita com muito cuidado para que não haja loops infinitos. Isso ajuda no processo não ser bloqueado. O trabalho realizado é mais preciso e eficiente. Isso ajuda os outros processos que estão esperando.

Se dois processos em um semáforo precisarem compartilhar um recurso comum, ele será compartilhado por eles por determinados intervalos de tempo. Enquanto um usa o recurso, o outro espera. Agora, enquanto espera, para estar em sincronismo com o outro, lê a tarefa que foi escrita até então. Isso significa que o estado desse processo deve ser diferente de zero e deve continuar aumentando, caso contrário, seria enviado para a lista de bloqueados. Os processos que estão na lista de bloqueados são empilhados uns sobre os outros e podem usar o recurso de acordo com a prioridade.

A figura a seguir mostra como funciona o processo -

Se dois ou mais processos em um semáforo aguardam indefinidamente por um recurso e não obtém zero para retornar ao estado de bloqueio, enquanto outros processos aguardam no estado bloqueado para o uso do mesmo recurso, enquanto nenhum poderia usar o recurso, mas esperar, tal um estado é chamado de Deadlock State.

As técnicas foram desenvolvidas para prevenção, prevenção, detecção e recuperação de deadlock. Portanto, eles cobrem os recursos mais importantes do sistema operacional para troca de processadores.

Produção de Software

A produção de software SPC é importante devido à sua complexidade e tamanho do software, juntamente com sua longa vida útil e confiabilidade, disponibilidade e portabilidade.

A produção de software é o ramo da engenharia de software que lida com os problemas encontrados na produção e manutenção de software de grande escala para sistemas complexos. A prática da engenharia de software é categorizada em quatro estágios. Essas etapas constituem a produção de sistemas de software.

• Especificações funcionais
• Descrição formal e especificações detalhadas
• Codificação e verificação
• Teste e depuração

O software aplicativo de um sistema de comutação pode ser dividido em software de processamento de chamadas, software administrativo e software de manutenção; os pacotes de software de aplicativo de um sistema de comutação usam uma organização modular.

Com a introdução do Stored Program Control, uma série de serviços novos ou aprimorados podem ser disponibilizados para os assinantes. Muitos tipos de serviços avançados, como discagem abreviada, número de chamadas gravadas ou chamadas sem discagem, retorno de chamada quando livre, encaminhamento de chamadas, atendimento da operadora, registro do número da chamada, chamada em espera, consulta em espera, chamadas em conferência, alarme automático, bloqueio de STD, chamada maliciosa rastreamento, etc. são todos introduzidos com essas mudanças na telefonia.

Redes Multi-Stage

As redes de vários estágios são as redes construídas para fornecer conexões entre mais assinantes de forma mais eficiente do que os sistemas de comutação Crossbar.

As redes de comutação Crossbar discutidas anteriormente têm algumas limitações, conforme descrito abaixo -

• O número de Crosspoint será o quadrado do número de estações conectadas e, portanto, é caro para um switch grande.

• A falha do Crosspoint impede a conexão com aqueles dois assinantes entre os quais o Crosspoint está conectado.

• Mesmo se todos os dispositivos conectados estiverem ativos, apenas alguns dos Crosspoints são utilizados

A fim de encontrar uma solução para subsidiar essas desvantagens, foram construídos os interruptores de divisão espacial de vários estágios. Ao dividir o switch Crossbar em unidades menores e interconectá-los, é possível construir switches de vários estágios com menos Crosspoints. A figura a seguir mostra um exemplo de uma chave de vários estágios.

O switch multiestágio como o acima precisa de menos número de Crosspoints do que os necessários na troca de Crossbar. De acordo com o exemplo mostrado acima, para os vários assinantes 8 (entrada) e 8 (saída) (assinantes chamados e chamadores), os Crosspoints necessários em uma rede Crossbar normal serão quadrados deles, que é 64. No entanto, no rede Crossbar de vários estágios, apenas 40 Crosspoints são suficientes. Isso é mostrado no diagrama acima. Em um grande switch Crossbar de vários estágios, a redução é mais significativa.

Vantagens de uma rede multiestágio

As vantagens de uma rede de vários estágios são as seguintes -

• O número de barras transversais é reduzido.
• O número de caminhos de conexão pode ser mais.

Desvantagens de uma rede multiestágio

As desvantagens de uma rede de vários estágios são as seguintes -

• Chaves de estágios múltiplos podem causar Blocking.

• O número ou tamanho dos switches intermediários, se aumentados, podem resolver esse problema, mas o custo aumenta com isso.

Bloqueando

O bloqueio reduz o número de Crosspoints. O diagrama a seguir o ajudará a entender o bloqueio de uma maneira melhor.

Na figura acima, onde há 4 entradas e 2 saídas, o assinante 1 foi conectado à linha 3 e o assinante 2 foi conectado à linha 4. As linhas vermelhas indicam as conexões. No entanto, haverá mais pedidos chegando; uma solicitação de chamada do assinante 3 e do assinante 4, se feita, não pode ser processada, pois a chamada não pode ser estabelecida.

Os assinantes do bloco acima também (conforme mostrado no diagrama acima) enfrentam o mesmo problema. Apenas dois blocos podem ser conectados por vez; conectar mais de duas ou todas as entradas não pode ser feito (pois depende do número de saídas presentes). Assim, não é possível estabelecer várias ligações em simultâneo, o que se entende como o bloqueio das chamadas.

Neste capítulo, discutiremos as técnicas de comutação em sistemas e redes de comutação de telecomunicações.

Em grandes redes, pode haver mais de um caminho para a transmissão de dados do emissor para o receptor. A seleção de um caminho que os dados devem seguir dentre as opções disponíveis pode ser entendida comoSwitching. As informações podem ser trocadas enquanto viaja entre vários canais de comunicação.

Existem três técnicas típicas de comutação disponíveis para tráfego digital. Eles são -

• Comutação de circuitos
• Troca de mensagens
• Comutação de pacotes

Vamos agora ver como essas técnicas funcionam.

Comutação de circuitos

Na comutação de circuito, dois nós se comunicam entre si por meio de um caminho de comunicação dedicado. Neste, um circuito é estabelecido para transferir os dados. Esses circuitos podem ser permanentes ou temporários. Os aplicativos que usam comutação de circuito podem ter que passar por três fases. As diferentes fases são -

• Estabelecendo um circuito
• Transferindo os dados
• Desconectando o circuito

A figura a seguir abaixo mostra o padrão de comutação de circuito.

A comutação de circuitos foi projetada para aplicações de voz. O telefone é o exemplo mais adequado de comutação de circuitos. Antes que um usuário possa fazer uma chamada, um caminho virtual entre o assinante chamado e o assinante chamador é estabelecido na rede.

As desvantagens da comutação de circuitos são -

• O tempo de espera é longo e não há transferência de dados.
• Cada conexão tem um caminho dedicado e isso fica caro.
• Quando os sistemas conectados não usam o canal, ele é mantido ocioso.

O padrão do circuito é feito uma vez que a conexão é estabelecida, usando o caminho dedicado que se destina à transferência de dados, na comutação do circuito. O sistema telefônico é um exemplo comum de técnica de Comutação de Circuito.

Troca de mensagens

Na comutação de mensagens, toda a mensagem é tratada como uma unidade de dados. Os dados são transferidos em todo o seu circuito. Um switch trabalhando na troca de mensagens primeiro recebe toda a mensagem e a armazena em buffer até que haja recursos disponíveis para transferi-la para o próximo salto. Se o próximo salto não tiver recursos suficientes para acomodar mensagens de tamanho grande, a mensagem será armazenada e a central aguardará.

A figura a seguir mostra o padrão de troca de mensagens.

Nessa técnica, os dados são armazenados e encaminhados. A técnica também é chamada deStore-and-Forwardtécnica. Essa técnica foi considerada um substituto para a comutação de circuito. Mas o atraso de transmissão que se seguiu ao atraso de ponta a ponta da transmissão da mensagem aumentou o atraso de propagação e tornou todo o processo lento.

A troca de mensagens tem as seguintes desvantagens -

• Cada switch no caminho de trânsito precisa de armazenamento suficiente para acomodar a mensagem inteira.

• Devido à espera incluída até que os recursos estejam disponíveis, a troca de mensagens é muito lenta.

• A troca de mensagens não era uma solução para streaming de mídia e aplicativos em tempo real.

Os pacotes de dados são aceitos mesmo quando a rede está ocupada; isso retarda a entrega. Portanto, isso não é recomendado para aplicativos em tempo real, como voz e vídeo.

Comutação de pacotes

A técnica de comutação de pacotes é derivada da comutação de mensagens, onde a mensagem é dividida em pedaços menores chamados Packets. O cabeçalho de cada pacote contém as informações de comutação que são então transmitidas de forma independente. O cabeçalho contém detalhes como origem, destino e informações de endereço de nó intermediário. Os dispositivos de rede intermediários podem armazenar pacotes de pequeno tamanho e não consomem muitos recursos no caminho da portadora ou na memória interna dos switches.

O roteamento individual de pacotes é feito quando um conjunto total de pacotes não precisa ser enviado na mesma rota. Conforme os dados são divididos, a largura de banda é reduzida. Essa comutação é usada para realizar a conversão da taxa de dados.

A figura abaixo mostra o padrão de comutação de pacotes.

A figura a seguir mostra o padrão de comutação de pacotes.

A eficiência da linha de comutação de pacotes pode ser aprimorada pela multiplexação dos pacotes de vários aplicativos pela operadora. A internet que usa essa comutação de pacotes permite que o usuário diferencie os fluxos de dados com base em prioridades. Dependendo da lista de prioridades, esses pacotes são encaminhados após o armazenamento para fornecer qualidade de serviço.

A técnica de comutação de pacotes provou ser uma técnica eficiente e está sendo amplamente usada em transferência de voz e dados. Os recursos de transmissão são alocados usando diferentes técnicas, como multiplexação estatística ou alocação dinâmica de largura de banda.

Multiplexação Estatística

A multiplexação estatística é uma técnica de compartilhamento de link de comunicação, usada na comutação de pacotes. O link compartilhado é variável na multiplexação estatística, enquanto é fixo no TDM ou FDM. Esta é uma aplicação estratégica para maximizar a utilização da largura de banda. Isso também pode aumentar a eficiência da rede.

Ao alocar a largura de banda para canais com pacotes de dados válidos, a técnica de multiplexação estatística combina o tráfego de entrada para maximizar a eficiência do canal. Cada fluxo é dividido em pacotes e entregue por ordem de chegada. O aumento nos níveis de prioridade permite alocar mais largura de banda. Os slots de tempo são tomados com cuidado para não serem desperdiçados na multiplexação estatística, ao passo que são perdidos na multiplexação por divisão de tempo.

Tráfego de rede

Como o nome indica, o tráfego de rede é simplesmente os dados que se movem ao longo da rede em um determinado momento. A transmissão de dados é feita na forma de pacotes, onde o número de pacotes transmitidos por unidade de tempo é considerado como carga. O controle desse tráfego de rede inclui o gerenciamento, priorização, controle ou redução do tráfego de rede. A quantidade e o tipo de tráfego em uma rede também podem ser medidos com a ajuda de algumas técnicas. O tráfego da rede precisa ser monitorado, pois isso ajuda na segurança da rede; alta taxa de dados pode causar danos à rede.

Uma medida do trabalho total realizado por um recurso ou instalação, ao longo de um período (geralmente 24 horas) é entendida como Traffic Volumee é medido em horas Erlang. O volume de tráfego é definido como o produto da intensidade média de tráfego e o período de

$$Traffic \:\: volume = Traffic \: Intensity \times Time\: period$$

Congestionamento

Diz-se que o congestionamento em uma rede ocorreu quando a carga na rede é maior do que a capacidade da rede. Quando o tamanho do buffer do nó excede os dados recebidos, o tráfego será alto. Isso ainda leva ao congestionamento. A quantidade de dados movidos de um nó para outro pode ser chamada deThroughput.

A figura a seguir mostra o congestionamento.

Na figura acima, quando os pacotes de dados chegam ao nó dos remetentes A, B e C, o nó não pode transmitir os dados ao receptor em uma taxa mais rápida. Ocorre um atraso na transmissão ou pode haver perda de dados devido a um grande congestionamento.

Quando muitos pacotes chegam à porta em uma rede comutada por pacotes, o desempenho diminui e tal situação é chamada Congestion. Os dados aguardam na linha da fila para transmissão. Quando a linha da fila é utilizada em mais de 80%, diz-se que a linha da fila está congestionada. As técnicas de controle de congestionamento ajudam a controlar o congestionamento. O gráfico a seguir, desenhado entre a taxa de transferência e o envio de pacotes, mostra a diferença entre a transmissão controlada por congestionamento e a transmissão não controlada.

As técnicas usadas para controle de congestionamento são de dois tipos - malha aberta e malha fechada. Os loops diferem pelos protocolos que emitem.

Loop aberto

O mecanismo de controle de congestionamento de malha aberta produz protocolos para avoid congestion. Esses protocolos são enviados para o source e a destination..

Circuito fechado

O mecanismo de controle de congestionamento de loop fechado produz protocolos que permitem que o sistema entre no estado de congestionamento e, em seguida, detect e removeo congestionamento. oexplicit e implicit métodos de feedback ajudam no funcionamento do mecanismo.

Neste capítulo, discutiremos as técnicas de comutação em sistemas e redes de comutação de telecomunicações.

Em grandes redes, pode haver mais de um caminho para a transmissão de dados do emissor para o receptor. A seleção de um caminho que os dados devem seguir dentre as opções disponíveis pode ser entendida comoSwitching. As informações podem ser trocadas enquanto viaja entre vários canais de comunicação.

Existem três técnicas típicas de comutação disponíveis para tráfego digital. Eles são -

• Comutação de circuitos
• Troca de mensagens
• Comutação de pacotes

Vamos agora ver como essas técnicas funcionam.

Comutação de circuitos

Na comutação de circuito, dois nós se comunicam entre si por meio de um caminho de comunicação dedicado. Neste, um circuito é estabelecido para transferir os dados. Esses circuitos podem ser permanentes ou temporários. Os aplicativos que usam comutação de circuito podem ter que passar por três fases. As diferentes fases são -

• Estabelecendo um circuito
• Transferindo os dados
• Desconectando o circuito

A figura a seguir abaixo mostra o padrão de comutação de circuito.

A comutação de circuitos foi projetada para aplicações de voz. O telefone é o exemplo mais adequado de comutação de circuitos. Antes que um usuário possa fazer uma chamada, um caminho virtual entre o assinante chamado e o assinante chamador é estabelecido na rede.

As desvantagens da comutação de circuitos são -

• O tempo de espera é longo e não há transferência de dados.
• Cada conexão tem um caminho dedicado e isso fica caro.
• Quando os sistemas conectados não usam o canal, ele é mantido ocioso.

O padrão do circuito é feito uma vez que a conexão é estabelecida, usando o caminho dedicado que se destina à transferência de dados, na comutação do circuito. O sistema telefônico é um exemplo comum de técnica de Comutação de Circuito.

Troca de mensagens

Na comutação de mensagens, toda a mensagem é tratada como uma unidade de dados. Os dados são transferidos em todo o seu circuito. Um switch trabalhando na troca de mensagens primeiro recebe toda a mensagem e a armazena em buffer até que haja recursos disponíveis para transferi-la para o próximo salto. Se o próximo salto não tiver recursos suficientes para acomodar mensagens de tamanho grande, a mensagem será armazenada e a central aguardará.

A figura a seguir mostra o padrão de troca de mensagens.

Nessa técnica, os dados são armazenados e encaminhados. A técnica também é chamada deStore-and-Forwardtécnica. Essa técnica foi considerada um substituto para a comutação de circuito. Mas o atraso de transmissão que se seguiu ao atraso de ponta a ponta da transmissão da mensagem aumentou o atraso de propagação e tornou todo o processo lento.

A troca de mensagens tem as seguintes desvantagens -

• Cada switch no caminho de trânsito precisa de armazenamento suficiente para acomodar a mensagem inteira.

• Devido à espera incluída até que os recursos estejam disponíveis, a troca de mensagens é muito lenta.

• A troca de mensagens não era uma solução para streaming de mídia e aplicativos em tempo real.

Os pacotes de dados são aceitos mesmo quando a rede está ocupada; isso retarda a entrega. Portanto, isso não é recomendado para aplicativos em tempo real, como voz e vídeo.

Comutação de pacotes

A técnica de comutação de pacotes é derivada da comutação de mensagens, onde a mensagem é dividida em pedaços menores chamados Packets. O cabeçalho de cada pacote contém as informações de comutação que são então transmitidas de forma independente. O cabeçalho contém detalhes como origem, destino e informações de endereço de nó intermediário. Os dispositivos de rede intermediários podem armazenar pacotes de pequeno tamanho e não consomem muitos recursos no caminho da portadora ou na memória interna dos switches.

O roteamento individual de pacotes é feito quando um conjunto total de pacotes não precisa ser enviado na mesma rota. Conforme os dados são divididos, a largura de banda é reduzida. Essa comutação é usada para realizar a conversão da taxa de dados.

A figura abaixo mostra o padrão de comutação de pacotes.

A figura a seguir mostra o padrão de comutação de pacotes.

A eficiência da linha de comutação de pacotes pode ser aprimorada pela multiplexação dos pacotes de vários aplicativos pela operadora. A internet que usa essa comutação de pacotes permite que o usuário diferencie os fluxos de dados com base em prioridades. Dependendo da lista de prioridades, esses pacotes são encaminhados após o armazenamento para fornecer qualidade de serviço.

A técnica de comutação de pacotes provou ser uma técnica eficiente e está sendo amplamente usada em transferência de voz e dados. Os recursos de transmissão são alocados usando diferentes técnicas, como multiplexação estatística ou alocação dinâmica de largura de banda.

Multiplexação Estatística

A multiplexação estatística é uma técnica de compartilhamento de link de comunicação, usada na comutação de pacotes. O link compartilhado é variável na multiplexação estatística, enquanto é fixo no TDM ou FDM. Esta é uma aplicação estratégica para maximizar a utilização da largura de banda. Isso também pode aumentar a eficiência da rede.

Ao alocar a largura de banda para canais com pacotes de dados válidos, a técnica de multiplexação estatística combina o tráfego de entrada para maximizar a eficiência do canal. Cada fluxo é dividido em pacotes e entregue por ordem de chegada. O aumento nos níveis de prioridade permite alocar mais largura de banda. Os slots de tempo são tomados com cuidado para não serem desperdiçados na multiplexação estatística, ao passo que são perdidos na multiplexação por divisão de tempo.

Tráfego de rede

Como o nome indica, o tráfego de rede é simplesmente os dados que se movem ao longo da rede em um determinado momento. A transmissão de dados é feita na forma de pacotes, onde o número de pacotes transmitidos por unidade de tempo é considerado como carga. O controle desse tráfego de rede inclui o gerenciamento, priorização, controle ou redução do tráfego de rede. A quantidade e o tipo de tráfego em uma rede também podem ser medidos com a ajuda de algumas técnicas. O tráfego da rede precisa ser monitorado, pois isso ajuda na segurança da rede; alta taxa de dados pode causar danos à rede.

Uma medida do trabalho total realizado por um recurso ou instalação, ao longo de um período (geralmente 24 horas) é entendida como Traffic Volumee é medido em horas Erlang. O volume de tráfego é definido como o produto da intensidade média de tráfego e o período de

$$Traffic \:\: volume = Traffic \: Intensity \times Time\: period$$

Congestionamento

Diz-se que o congestionamento em uma rede ocorreu quando a carga na rede é maior do que a capacidade da rede. Quando o tamanho do buffer do nó excede os dados recebidos, o tráfego será alto. Isso ainda leva ao congestionamento. A quantidade de dados movidos de um nó para outro pode ser chamada deThroughput.

A figura a seguir mostra o congestionamento.

Na figura acima, quando os pacotes de dados chegam ao nó dos remetentes A, B e C, o nó não pode transmitir os dados ao receptor em uma taxa mais rápida. Ocorre um atraso na transmissão ou pode haver perda de dados devido a um grande congestionamento.

Quando muitos pacotes chegam à porta em uma rede comutada por pacotes, o desempenho diminui e tal situação é chamada Congestion. Os dados aguardam na linha da fila para transmissão. Quando a linha da fila é utilizada em mais de 80%, diz-se que a linha da fila está congestionada. As técnicas de controle de congestionamento ajudam a controlar o congestionamento. O gráfico a seguir, desenhado entre a taxa de transferência e o envio de pacotes, mostra a diferença entre a transmissão controlada por congestionamento e a transmissão não controlada.

As técnicas usadas para controle de congestionamento são de dois tipos - malha aberta e malha fechada. Os loops diferem pelos protocolos que emitem.

Loop aberto

O mecanismo de controle de congestionamento de malha aberta produz protocolos para avoid congestion. Esses protocolos são enviados para o source e a destination..

Circuito fechado

O mecanismo de controle de congestionamento de loop fechado produz protocolos que permitem que o sistema entre no estado de congestionamento e, em seguida, detect e removeo congestionamento. oexplicit e implicit métodos de feedback ajudam no funcionamento do mecanismo.

Neste capítulo, aprenderemos sobre a Rede Telefônica Pública Comutada (PSTN). Essa extraordinária rede de telecomunicações é considerada uma das conquistas no campo do avanço da tecnologia. No entanto, surgem alguns problemas quando chegamos a essas redes. Discutiremos esses problemas em nossas seções subsequentes.

PSTN

A Rede Telefônica Pública Comutada é entendida como um agregado de redes telefônicas comutadas em todo o mundo, usadas para fornecer telecomunicações públicas. As redes PSTN são chamadas de POTS (Plain Old Telephone Systems). Essas redes são operadas regionalmente, localmente, nacionalmente e internacionalmente usando linhas telefônicas, cabos de fibra ótica, links de transmissão de microondas ou comunicações celulares.

PSTN consiste em switches em pontos centralizados na rede, que atuam como nós para comunicação entre qualquer ponto e qualquer outro ponto na rede. Todos os tipos de técnicas de comutação discutidos anteriormente, como comutação de circuitos, comutação de pacotes e comutação de mensagens são modos diferentes de usar PSTN.

Sistemas de loop de assinante

Em uma rede de telefonia geral, cada assinante tem duas linhas dedicadas conectando-se à central de comutação mais próxima, chamadas de Loop linesdesse assinante. A colocação de linhas para as instalações do assinante a partir da casa de câmbio é chamadaCabling. Como é difícil passar os cabos das instalações de cada assinante até a central, cabos grandes são usados ​​por meio dos quais os fios drop (linhas do assinante) são levados a um ponto de distribuição.

Os fios drop são conectados a pares de fios no ponto de distribuição, nos cabos. Esses cabos de distribuição da área geográfica próxima são conectados em um mesmo ponto de alimentação onde são conectados a cabos de alimentação de ramal que, por sua vez, são conectados ao cabo de alimentação principal. Todo este processo pode ser entendido com a ajuda da seguinte figura

Os pares de cabos assinantes da central também terminarão em MDF por meio de cabos alimentadores principais que transportam um grande número de pares de fios. Esses pares de assinantes e de troca são interconectados no MDF usando jumpers, o que torna o MDF um mecanismo flexível para realocar pares de cabos e números de assinantes. Isso significa que um assinante que muda para um local diferente, embora na mesma área de central, pode ter permissão para usar o mesmo número usando o jumper apropriado, enquanto seus fios antigos podem ser usados ​​por outro assinante com um novo número.

Hierarquia de comutação e roteamento

O próximo sistema importante é a hierarquia de comutação e o roteamento das linhas telefônicas. A interconectividade das chamadas entre diferentes áreas com diferentes centrais é feita com a ajuda detrunk linesentre as trocas. O grupo de linhas troncais que são usados ​​para interconectar diferentes centrais são chamados deTrunk Groups.

No processo de interconexão de centrais, existem três topologias básicas, como

• Topologia de malha
• Topologia em estrela
• Hierarchical

Topologia de malha

A topologia de malha, como o nome indica, é uma rede totalmente conectada. O número de grupos de troncos em uma rede mesh é proporcional ao quadrado das centrais sendo interconectadas. Conseqüentemente, essas topologias de malha são amplamente utilizadas em áreas metropolitanas onde há tráfego intenso.

A figura a seguir mostra a aparência de uma topologia de malha.

Topologia em estrela

A topologia em estrela está conectada na forma de uma estrela, que utiliza uma troca intermediária chamada tandem exchangeatravés do qual todas as outras trocas se comunicam. A figura abaixo mostra o modelo de uma rede em estrela. A rede estrela é usada quando os níveis de tráfego são comparativamente baixos. Muitas redes em estrela podem ser usadas interconectando-se por meio de troca em tandem adicional, levando a uma rede em estrela de dois níveis, conforme mostrado na figura a seguir.

Hierárquico

A topologia hierárquica é usada para lidar com tráfego pesado com um número mínimo de grupos de troncos. O tráfego flui através doFinal routeque é o nível mais alto de hierarquia. Se a intensidade do tráfego entre qualquer par de centrais for alta, rotas troncais diretas podem ser estabelecidas entre elas, conforme indicado pelas linhas tracejadas na figura abaixo. Essas rotas troncais diretas sãoHigh Usage routes. Onde quer que essas rotas de alto uso existam, o tráfego flui por elas. Aqui, o tráfego transbordado é roteado ao longo do caminho hierárquico. Nenhum transbordamento de tráfego é permitido a partir da rota final.

Para decidir o roteamento em uma conexão específica, os três métodos a seguir são usados ​​-

• Roteamento direto
• Roteamento de troca própria
• Roteamento controlado por computador

Plano de Transmissão

A transmissão de sinais por meio de cabos deve ser de alta qualidade para garantir uma melhor comunicação. Os links de transmissão entre os circuitos nacionais e internacionais devem ser melhores para conectar em tandem para estabelecer chamadas.

Para ter altos padrões de qualidade, as seguintes diretrizes foram propostas pelo CCITT -

• O número máximo de circuitos a serem usados ​​em uma chamada internacional é 12.

• Não mais do que quatro circuitos internacionais podem ser usados ​​em tandem entre os centros de comutação internacionais de origem e de destino.

• Em casos excepcionais e para um número reduzido de chamadas, o número total de circuitos pode ser 14, mas mesmo neste caso, os circuitos internacionais estão limitados a um máximo de quatro.

Junto com a limitação do número de circuitos necessários, as perdas como perda de linha ou de fio e de interruptor ou de contato também devem ser minimizadas. Esses aspectos estão sob o orçamento de perda de transmissão, que fornece fatores como manter os níveis de eco dentro dos limites e controlar o canto.

Por causa das longas distâncias, os circuitos precisam de amplificadores e repetidores em intervalos apropriados para aumentar os sinais. Nas interfaces da linha de assinante, ocorre uma incompatibilidade; isso resulta na reflexão de uma parte do sinal de entrada no circuito de saída, que retorna para o alto-falante comoEcho. O supressor de eco ou circuitos de cancelamento são usados ​​para minimizar o efeito do eco. A atenuação do sinal e o eco são as principais perdas nas linhas de transmissão junto com as perdas de contato e fio.

Sistemas de Transmissão

Existem diferentes tipos de sistemas de transmissão, como sistemas de rádio, sistemas de cabo coaxial e sistemas de fibra óptica sendo os mais proeminentes. Conforme o comprimento da distância de transmissão aumenta, o modo de transmissão também é alterado.

A transmissão do sinal avançou da transmissão com fio para a transmissão sem fio. Os sistemas de rádio fornecem transmissão sem fio, os sistemas de cabo coaxial permitem a transmissão de sinal por meio de fios e os sistemas de fibra óptica fornecem comunicação por meio de fibras ópticas.

Dependendo do mecanismo de propagação do sinal, a comunicação de rádio tem quatro variedades de comunicação, tais como -

• Skywave ou comunicação ionosférica
• Comunicação por microondas em linha de visão (LOS) limitada pelo horizonte
• Comunicação de dispersão troposférica
• Comunicação por satélite

Plano de Numeração

Durante os primeiros estágios de desenvolvimento, o esquema de numeração foi confinado a uma pequena central única, que costumava se conectar a outras centrais identificando-as com os nomes das cidades em que estavam localizadas. Mas com o aumento do número de assinantes, muitas trocas foram introduzidas.

Uma grande central de câmbio que atende o principal centro de negócios de uma cidade pode ser chamada de Main Exchange e as bolsas menores atendendo a diferentes localidades são chamadas de Satellite Exchanges. A área que contém a rede completa da central principal e dos satélites é conhecida comoMulti-exchange area. Um esquema de numeração comum foi necessário para identificar a localização da central do assinante chamado, especialmente quando a chamada é de um local fora da área de Multi-central.

O esquema de numeração comum é chamado de Linked Numbering Scheme, onde todas as trocas em uma cidade foram coletivamente identificadas pelo nome da cidade. Com a introdução deSubscriber Trunk Dialing (STD) ou Direct Distance Dialing(DDD) para comunicações interurbanas e interurbanas de longa distância, as áreas de múltiplas centrais também receberam um número de identificação exclusivo. Para possibilitar as comunicações de longa distância, a discagem internacional chamada deInternational Subscriber Dialing (ISD) foi introduzido, onde o plano de numeração internacional e plano de numeração nacional passou a existir.

Tipos de planos de numeração

Nesta seção, discutiremos os Planos de Numeração para redes telefônicas. Os planos são descritos resumidamente abaixo -

Plano de Numeração Aberta

Isso também é chamado de Non-Uniform Numbering Plan e permite uma grande variação no número de dígitos a serem usados ​​para identificar um assinante em uma área de multitransmissão ou dentro de um país.

Plano de numeração semiaberto

Este plano permite que os comprimentos dos números difiram em quase um ou dois dígitos. O plano de numeração semiaberto é comumente usado em países como Índia, Suécia, Suíça e Reino Unido.

Plano de Numeração Fechado

Isso também é chamado de Uniform Numbering Planonde o número de dígitos em um número de assinante são fixos. Isso é usado em alguns países, como França, Bélgica, Canadá, Havaí e em algumas partes dos EUA.

Um Plano de Numeração Internacional ou Plano de Numeração Mundial foi definido pelo CCITT. Para fins de numeração, o mundo é dividido em zonas. A figura a seguir indica a estrutura do número de telefone.

Um número nacional consiste em três partes. As peças são descritas abaixo -

O código de área ou o código do tronco

Este código identifica uma área de numeração particular ou a área de multi-central do assinante chamado. É com este código que o roteamento para uma chamada externa é determinado e cobrado por ela.

Código de Troca

Este código identifica uma central específica dentro de uma área de numeração. Ele determina o roteamento da chamada externa de entrada de outra área de numeração ou de uma chamada originada de uma central e destinada a outra na mesma área de numeração.

Número da linha do assinante

É usado para selecionar a linha de assinante chamada na central de destino. A combinação do código de troca e o número da linha do assinante é chamada de número da linha do assinante na terminologia CCITT.

Plano de Carregamento

As chamadas são cobradas conforme contabilizadas pelo instrumento de medição conectado a cada linha do assinante ou por um registro de medição que é atribuído a cada assinante no caso de centrais eletrônicas. UMAmeter conta o número de unidades de cobrança, e essa contagem é incrementada enviando um pulsepara o medidor. Para o número de unidades, o medidor lê, uma conta é levantada atribuindo uma taxa à unidade de cobrança.

As chamadas individuais podem ser cobradas com base nas seguintes categorias.

• Carga independente de duração
• Carregamento dependente da duração

As chamadas locais dentro de uma área de numeração são geralmente cobradas com base na duração independente. Para cobrança dependente da duração, o medidor começa a aumentar, uma vez que o assinante chamado atende a chamada. Dependendo do número de trocas envolvidas na configuração de uma chamada, mais de um pulso é enviado para o medidor de carga, que é chamadoMulti-Metering. A taxa de pulso de medição continua aumentando por minuto com a distância entre os assinantes chamados e os chamadores.

As técnicas de sinalização permitem que o circuito funcione como um todo, interconectando todas as variedades de sistemas de comutação. Existem três formas de sinalização envolvidas em uma rede de telecomunicações.

• Sinalização de loop de assinante
• Sinalização intra-troca ou registro
• Sinalização de troca ou entre registros

o subscriber loopa sinalização depende do tipo de instrumento telefônico usado. ointra exchangesinalização refere-se à parte interna de um sistema de comutação que é fortemente dependente do tipo e projeto de um sistema de comutação, que varia dependendo do modelo. ointer-exchangea sinalização ocorre entre as trocas. Isso ajuda na troca de dígitos de endereço, que passam de uma central para outra em uma base link a link. A sinalização em toda a rede que envolve a sinalização ponta a ponta entre a central de origem e a central de terminação é chamada deLine signaling.

Os dois tipos principais de técnicas de sinalização são -

Sinalização In-Channel

A sinalização no canal também é conhecida como Per Trunk Signaling. Ele usa o mesmo canal, que transporta voz ou dados do usuário para passar sinais de controle relacionados a essa chamada ou conexão. Não são necessários recursos de transmissão adicionais para sinalização In-channel.

Sinalização de canal comum

A Sinalização de Canal Comum usa um canal comum separado para passar sinais de controle para um grupo de troncos ou caminhos de informação. Essa sinalização não usa a fala ou o caminho de dados para sinalização.

Discutiremos as técnicas de sinalização em profundidade em nossas seções subsequentes.

Tipos de técnicas de sinalização

Conforme discutido acima, as técnicas de sinalização são categorizadas em duas, a sinalização no canal e a sinalização do canal comum. No entanto, eles são divididos em alguns tipos, dependendo das frequências e técnicas de frequência usadas.

A divisão é mostrada na figura a seguir -

Sinalização no canal

Esse tipo de sinalização é usado para transportar voz ou dados e passar sinais de controle relacionados a uma chamada ou conexão. Existem diferentes tipos de sinalização no canal, como pode ser visto na figura acima. A sinalização DC é simples, barata e confiável mesmo para circuitos de áudio não amplificados. No entanto, para circuitos de áudio amplificados, a sinalização CA de baixa frequência pode ser adotada.

A sinalização de frequência de voz é usada quando os sistemas de transmissão FDM (Multiplexação por divisão de frequência) são usados, porque a sinalização de baixa frequência e a sinalização DC não podem ser fornecidas. Esta sinalização de frequência de voz pode serIn-band ou Out-band.

Sinalização em banda

A frequência de voz dentro da banda usa a mesma banda de frequência que a voz, que é 300-3400 Hz, que deve ser protegida contra operação falsa da fala. Um desses instantes ocorreu quando uma voz de senhora que gerou um tom em torno de 2600 Hz com duração de 100 ms foi detectada como o sinal de desconexão de linha devido ao qual suas chamadas eram freqüentemente desconectadas no meio de sua conversa. Tais problemas impediam a sinalização em banda durante a fase de fala.

As vantagens da sinalização In-band são -

• Os sinais de controle podem ser enviados para todas as partes onde um sinal de fala pode alcançar.

• Os sinais de controle serão independentes dos sistemas de transmissão, pois são transportados junto com os sinais de voz.

• Os processos de conversão de analógico para digital e digital para analógico não os afetarão.

Sinalização fora da banda

A sinalização out-band usa frequências que estão acima da banda de voz, mas abaixo do limite superior de 4000 Hz do espaçamento nominal do canal de voz. A sinalização é feita durante todo o período de fala e, portanto, a supervisão contínua da chamada é permitida. Circuitos extras são necessários para lidar com a largura de banda extremamente estreita dessa sinalização, devido à qual ela raramente é usada. Ambas as técnicas de sinalização de frequência de voz dentro e fora da banda têm capacidade limitada de transmissão de informações. A fim de fornecer recursos aprimorados, a sinalização de canal comum é usada.

Sinalização de canal comum

A Sinalização de Canal Comum usa um canal comum separado para passar sinais de controle para um grupo de troncos ou caminhos de informação, pois não usa a voz ou o caminho de dados para sinalização. A sinalização de canal comum consiste em dois tipos de nós, comoSignaling Transfer Points (STP) e Signaling Points (SP).

Um ponto de sinalização é capaz de lidar com mensagens de controle endereçadas diretamente a ele, mas é incapaz de rotear mensagens. O ponto de transferência de sinalização é capaz de rotear mensagens e pode executar as funções de SP.

Esta sinalização de canal comum é implementada em dois modos -

• Modo associado ao canal
• Modo de canal não associado

Modo associado ao canal

No modo associado ao canal, o canal rastreia de perto os grupos de troncos ao longo de toda a extensão da conexão. Aqui, a sinalização é feita em um canal separado; o caminho de sinalização passa pelo mesmo conjunto de interruptores, assim como o caminho de fala.

A figura a seguir mostra o modo de operação associado na sinalização de canal comum

Os caminhos de sinalização para os caminhos de fala AB, ACB e BD são AB, ACB e BD, respectivamente. As vantagens desta sinalização são -

• A implementação é econômica

• A atribuição de grupos de troncos é simples

Modo de canal não associado

No modo de canal não associado, não há atribuição próxima ou simples dos canais de controle aos grupos de troncos. Ele segue um caminho diferente daquele do sinal de voz, conforme mostrado na figura a seguir.

Os caminhos de sinalização para os caminhos de voz AB e BC são ACDB e BDC, respectivamente. As topologias de rede são diferentes para redes de sinalização e de voz. Embora este esquema ofereça flexibilidade, pois não há centro de comutação, é um pouco complexo, pois as mensagens de sinal podem ser transferidas entre os dois sistemas de comutação finais por meio de qualquer caminho disponível na rede de sinalização de canal comum de acordo com seus próprios princípios de roteamento.

Private Branch Exchange (PBX)

Private Branch Exchangeou PBX pode ser entendido como uma central local dentro de um escritório ou prédio, a fim de se comunicarem entre si. Como o nome indica, é uma central privada, que é um ramal para a central principal semelhante a um loop local conectado ao loop principal como um ramal.

Private Branch Exchange é um sistema telefônico dentro de uma área local que alterna as chamadas entre esses usuários em linhas locais, enquanto permite que todos os usuários compartilhem um determinado número de linhas telefônicas externas. O principal objetivo do PBX é economizar o custo da necessidade de uma linha para cada usuário até a central telefônica.

A figura a seguir mostra o modelo de um PBX.

A figura acima mostra um modelo inicial do sistema PBX. O PBX geralmente é operado e de propriedade do escritório local onde os usuários estão conectados por meio dele dentro dessa área limitada.

As partes de um PBX incluem -

• Um tronco telefônico que contém muitas linhas telefônicas, que são terminadas no PBX.

• Um computador que lida com as chamadas de entrada e saída do PBX junto com a comutação entre diferentes chamadas no loop local.

• A rede de linhas dentro do PBX.

• Um console de operador humano, que é opcional.

Tendo tudo isso junto com o equipamento PBX, a central local é construída. As centrais PBX operavam anteriormente com a tecnologia analógica. No entanto, essas bolsas operam com tecnologia digital. Os sinais digitais são convertidos em analógicos para chamadas externas no loop local usando Plain Old Telephone Services (POTS).

Neste capítulo, aprenderemos sobre Rede Digital de Serviços Integrados. Anteriormente, a transmissão de dados e voz eram possíveis por meio de POTS normais, Plain Old Telephone Systems. Com a introdução da Internet, também veio o avanço nas telecomunicações. No entanto, o envio e recebimento de dados junto com a voz não era uma tarefa fácil. Pode-se usar a Internet ou o telefone. A invenção do ISDN ajudou a mitigar esse problema.

O processo de conectar um computador doméstico ao provedor de serviços de Internet costumava ser muito trabalhoso. O uso da unidade modulador-desmodulador, simplesmente chamada de MODEM, foi o fundamental para o estabelecimento de uma conexão. A figura a seguir mostra como o modelo funcionava no passado.

A figura acima mostra que os sinais digitais devem ser convertidos em sinais analógicos e analógicos para digitais usando o modem durante todo o caminho. E se a informação digital em uma extremidade chegar à outra extremidade no mesmo modo, sem todas essas conexões? É essa ideia básica que leva ao desenvolvimento deISDN.

Como o sistema tem que utilizar o cabo telefônico através da central telefônica para utilizar a Internet, não foi permitido o uso do telefone para chamadas de voz. A introdução do ISDN resolveu esse problema, permitindo a transmissão de voz e dados simultaneamente. Isso tem muitos recursos avançados sobre a tradicional PSTN, Rede Telefônica Pública Comutada.

ISDN

O ISDN foi definido pela primeira vez no livro vermelho do CCITT em 1988. Integrated Services of Digital Networking, em suma ISDN é uma infraestrutura baseada em rede telefônica que permite a transmissão de voz e dados simultaneamente em alta velocidade e com maior eficiência. Este é um sistema de rede telefônica comutada por circuito, que também fornece acesso a redes comutadas por pacote.

O modelo de um ISDN prático é mostrado abaixo.

ISDN oferece suporte a uma variedade de serviços. Alguns deles estão listados abaixo -

• Chamadas de voz
• Facsimile
• Videotext
• Teletext
• Correio eletrônico
• Acesso ao banco de dados
• Transmissão de dados e voz
• Conexão com a internet
• Transferência eletrônica de fundos
• Troca de imagens e gráficos
• Armazenamento e transferência de documentos
• Áudio e videoconferência
• Serviços de alarme automático para bombeiros, polícia, médicos etc.

Tipos de ISDN

Entre os vários tipos de interfaces presentes, algumas delas contêm canais como o B-Channelsou canais do portador que são usados ​​para transmitir voz e dados simultaneamente; aD- Channels ou Canais Delta que são usados ​​para fins de sinalização para configurar a comunicação.

O ISDN tem vários tipos de interfaces de acesso, como -

• Interface de taxa básica (BRI)
• Interface de taxa primária (PRI)
• ISDN de banda estreita
• Banda larga ISDN

Interface de taxa básica (BRI)

A Interface de Taxa Básica ou Acesso à Taxa Básica, simplesmente chamada de ISDN BRI Connectionusa a infraestrutura telefônica existente. A configuração BRI fornecetwo data ou canais portadores em 64 Kbits/sec velocidade e um controle ou canal delta em 16 Kbits/sec. Esta é uma taxa padrão.

A interface ISDN BRI é comumente usada por organizações menores ou usuários domésticos ou dentro de um grupo local, limitando uma área menor.

Interface de taxa primária (PRI)

A Interface de Taxa Primária ou Acesso de Taxa Primária, simplesmente chamada de conexão ISDN PRI, é usada por empresas e escritórios. A configuração PRI é baseada em portadora T ou T1 nos países dos EUA, Canadá e Japão, consistindo em 23 dataou canais portadores e um canal de controle ou delta, com velocidade de 64 kbps para uma largura de banda de 1,544 M bits / seg. A configuração de PRI é baseada em E-carrier ou E1 na Europa, Austrália e alguns países asiáticos consistindo em30 data ou canais portadores e two-control ou canal delta com velocidade de 64 kbps para uma largura de banda de 2.048 M bits / seg.

A interface ISDN BRI é usada por organizações ou empresas maiores e para provedores de serviços de Internet.

ISDN de banda estreita

A Narrowband Integrated Services Digital Network é chamada de N-ISDN. Isso pode ser entendido como uma telecomunicação que transporta informações de voz em uma faixa estreita de frequências. Na verdade, esta é uma tentativa de digitalizar as informações de voz analógica. Isso usa comutação de circuito de 64 kbps.

O ISDN de banda estreita é implementado para transportar dados de voz, que usa largura de banda menor, em um número limitado de frequências.

Banda larga ISDN

A Rede Digital de Serviços Integrados de Banda Larga é chamada de B-ISDN. Isso integra os serviços de rede digital e fornece transmissão digital por fios telefônicos comuns, bem como por outras mídias. O CCITT definiu como, “Qualificar um serviço ou sistema que requer canais de transmissão capazes de suportar taxas maiores do que as taxas primárias.”

A velocidade de banda larga ISDN é em torno de 2 MBPS a 1 GBPS e a transmissão está relacionada ao ATM, ou seja, Modo de Transferência Assíncrona. A comunicação de banda larga ISDN geralmente é feita através de cabos de fibra ótica.

Como a velocidade é maior que 1,544 Mbps, as comunicações baseadas nela são chamadas Broadband Communications. Os serviços de banda larga fornecem um fluxo contínuo de informações, que é distribuído de uma fonte central para um número ilimitado de receptores autorizados conectados à rede. Embora um usuário possa acessar esse fluxo de informações, ele não pode controlá-lo.

Vantagens do ISDN

ISDN é uma infraestrutura baseada em rede telefônica, que permite a transmissão de voz e dados simultaneamente. Existem muitas vantagens do ISDN, como -

• Como os serviços são digitais, há menos chance de erros.
• A conexão é mais rápida.
• A largura de banda é maior.
• Voz, dados e vídeo - tudo isso pode ser enviado em uma única linha ISDN.

Desvantagens do ISDN

A desvantagem do ISDN é que ele requer serviços digitais especializados e é mais caro.

No entanto, o advento do ISDN trouxe um grande avanço nas comunicações. Várias transmissões com maior velocidade estão sendo obtidas com níveis mais altos de precisão.