Princípio básico da comutação telefônica
Introdução
Uma ligação telefônica divide-se basicamente em duas partes: comutação e conversação.
Entende-se por comutação todo o processo envolvido para acessa o assinante “B”.
Este processo inicia-se no momento em que o assinante “A” tira o telefone do gancho e só termina quanto o assinante “B”, ligado no outro extremo da linha, atende á chamada.
O circuito de conversação, por sua vez, é o circuito que permite aso dois usuários se comunicarem entre si, ou seja, corresponde ao circuito de voz.
Neste artigo iremos abordar o circuito de comutação.
A seguir explicaremos passo a passo como se processa um ligação telefônica de uma maneira simplificada, os tipos de aparelhos telefônicos usados e como o assinante “A” acessa o assinante “B”, em ligações locais, DDD e DDI.
Tipos de aparelhos telefônicos usados
O aparelho telefônico é a peça chave na comutação, é nele que se inicia todo o processo de comutação. O aparelho telefônico é o meio de comunicação entre o assinante e a central.
Quanto ao modo de operação, são divididos em dois grupos: a DISCO e a TECLADO. Os telefones a teclado
por sua vez, são subdivididos em DECÁDICO MULTIFREQUÊNCIAL (MF).
Funcionamento do telefone a disco
A principal função do disco do telefone é gerar uma linguagem codificada que possa ser entendida pela central à qual ele está ligado.
O diálogo entre o aparelho telefônico e a central é realizado através da interrupção da corrente que circula através do circuito durante um certo intervalo de tempo, resultando em uma circulação de corrente na forma de pulsos e pausa (vide figura 1).
A corrente que circula através do circuito (fornecida pela fonte de 48VCC, da central) faz o seguinte trajeto: Bobina do Relé da central, RC resistência de loop dos fios A e B da linha do assinante “A” e da resistência interna do próprio aparelho telefônico e contatos CT e CD, retornando a fonte da central.
Quando o mono fone está no gancho mantém o contado CD em aberto, não permitindo a circulação de corrente pelo circuito e o relé da central RC, ficando inoperante.
Quando o mono fone é retirado do gancho, o contato CD fecha e a circulação de corrente vai depender do estado do contato CT, contato esse acionado por uma saliência acoplada ao eixo do disco.
Quando o disco é girado no sentido horário até o fim do curso e solto, este retorna com uma certa velocidade à sua posição de retorno, ou posição inicial.
A velocidade com que o disco retorna vai depender da elasticidade da mola de retrocesso que envolve o eixo do disco.
Durante o retorno, a saliência faz abrir e fechar o contato CT, interrompendo a corrente igual número de vezes quanto for o número discado.
Quando discarmos o n.º 4, por exemplo, o contato CT abre e fecha 4 vezes, sendo o mesmo para outros números discados.
O estado de abertura e fechamento e o tempo de duração de cada estado podem ser representados pelo nível da corrente de loop que circula pelo circuito.
Quando o contato CT está fechado, circula uma corrente de 20mA, corrente máxima; quando o contato CT está aberto, a corrente é nula, (vide figura 2).
A duração máxima e mínima do tempo de fechamento e de abertura do contato CT, ou seja o tempo que a corrente circula e é interrompida respectivamente é padronizada.
Neste intervalo de tempo, a central deve distinguir entre a presença e ausência dos pulsos recebidos.
A informação gerada pelo disco, é transferida para os órgãos da central, através dos contatos do relé RC, cuja bobina está ligada em série com a corrente de loop do circuito.
Não devemos esquecer que a linha telefônica que liga o telefone do assinante à central, seja A ou B, é usada tanto durante a comutação como durante a conversação entre os usuários, qualquer que seja o tipo de central usada.
Funcionamento do telefone a teclado decádico
O princípio do funcionamento do telefone decádico é semelhante ao do funcionamento do telefone a disco.
O telefone decádico é um telefone a disco mais sofisticado, já que o princípio de funcionamento é o mesmo, com alguns recursos dados com as teclas especiais: (*) e (#).
O telefone usa um circuito eletrônico, chaveando um número ao acionarmos a sua respectiva tecla, ao contrario do disco que abre e fecha os contatos para serem gerados os pulsos, (vide figura 3).
Quando pressionamos uma tecla correspondente ao número a ser teclado este dispara um oscilador de onda quadrada do tipo flip-flop, gerando pulsos semelhantes aos dos telefone de disco.
O oscilado através dos seus estados de saturação e corte (ligado/desligado), chaveia os 48VCC da fonte da central, por um número de vezes igual ao número do teclado, o mesmo acontecendo com os contatos do relé da central, por um número teclado, o mesmo acontecendo com os contatos do relé da central, RC (vide figura 1).
O tempo que a corrente circula pela linha e o tempo que esta é interrompida, tem a mesma duração do telefone a disco, (vide figura 2).
A vantagem do telefone de teclado em relação do telefone de disco é que o primeiro envia os pulsos para a linha em uma cadência uniforme, independente da velocidade em que se digita os números estes são liberado na sequência em intervalos regulares.
Outra vantagem é a precisão ao se digitar os números, pois são controlados eletronicamente.
No telefone decádico as teclas especiais acrescentam algumas facilidade, por exemplo a tecla “*”, tem a função de armazenar na memória, do próprio aparelho telefônico, até 10 números chamados com certa frequência.
Exemplo: para armazenarmos o número 3724:5289, na memória 2 (tecla 2), devemos pressionar as teclas nas seguintes sequências: *37245289*#2
Após armazenarmos o número na memória, basta acionarmos as teclas *2, abreviando uma ligação com apenas dois dígitos.
O mais importante é que esta facilidade é oferecida pelo próprio telefone, independente se a central é eletromecânica ou CPA.
Já a tecla “#” é usada, quando se deseja repetir o último número discado, sem a necessidade de se rediscá-lo novamente.
Toda ocasião em que discamos um número este fica retido na memória do aparelho até ser feita uma nova ligação.
Estas facilidades ficam ativas na memória do aparelho, mas
caso o aparelho fique desligado da linha telefônica pode se perder todo o conteúdo dos números armazenados nas memórias o aparelho telefônico.
Funcionamento do telefone multifrequêncial (MF)
O funcionamento do telefone MF está baseado na emissão de um par de frequências pela linha de valores diferentes, com forma de onda senoidal, para cada número teclado.
Por exemplo quando teclamos o n.º 9 são disparados simultaneamente por esta tecla dois osciladores com frequências de 1477 e 825Hz respectivamente.
O mesmo acontece com outros números, (vide figura 4).
A vantagem do MF em relação os anteriores se dá que estes, enviam pela linha, uma corrente pulsada, composta por pulsos e pausa, (vide figura 2).
No caso de uma linha ruim, os pulsos podem chegar a central deformados, podendo não serem reconhecidos pelo relé da central.
O mesmo não acontece com o MF, pois são enviados pela linha sinais senoidais, podendo ser atenuadas, mas mesmo assim ainda podem ser reconhecidas pelos receptores de tom da central.
Com a tecla “#” no telefone MF podemos programar diversas facilidades, oferecidas pelas centrais CPA como atendimento simultâneo de duas chamadas, consulta, conferência, discagem abreviada, etc.
Todas estas facilidades só podem ser acessadas a partir de telefones MF.
Se o aparelho em uso for decádico ou de disco ele poderá discar para qualquer número pois a central aceita qualquer tipo de aparelho.
Quando um telefone MF está ligado a uma central eletromecânica, esta deve ser equipada com um receptor de tons capaz de receber a informação do número teclado e convertê-la em um sinal decádico na forma de pulso e pausa para informar aos órgãos da central o número chamado.
Neste caso a tecla “#”no telefone MF tem a mesma função do telefone decádico.
As teclas “A”, “B”, “C” e “D”, que aparecem ao lado dos números, (vide figura 4), possuem funções auxiliares, como acessar facilidades oferecidas por redes digitais de serviços integrados, no entanto não é comum encontrarmos aparelhos com essas teclas.
Número de identificação do telefone
Na telefonia pública cada telefone, é identificado por um número fixo pelo qual ele é acessado, independente da região onde ele se encontra.
As centrais de comutação são fabricadas todas iguais. Quando a concessionária vai explorá-la, é fornecido um prefixo com o qual ela vai operar.
A programação do prefixo com é feita através de memórias eletrônicas ou através de jumpers internos.
Com a programação a central só irá identificar e receber chamadas endereçadas a ela quando iniciadas pelo número correspondente a seu prefixo, qualquer chamada iniciada por outro número que não seja o seu prefixo será rejeitada pela central.
No Brasil os telefone eram constituídos por 7 algarismos, (algumas centrais antigas possuem apenas 6 algarismos), mas atualmente segundo determinações da ANATEL todas companhias telefônicas foram obrigadas a promoverem alterações, passando para 8 algarismo, criando assim maior gama de combinações possíveis.
Neste caso os 4 primeiros algarismos corresponde ao prefixo da central, e os algarismos restantes corresponde a posição que o telefone do assinante ocupa na central.
Rede telefônica e tipos de centrais de comutação
Um ponto importante no estudo da comutação telefônica é entender como os aparelhos telefônicos são interligados entre si.
Vamos supor que desejamos interligar dois aparelhos telefônicos entre si, a ligação é simples pois é feita através de um único par de fios, (vide figura 5).
Mas se desejarmos interligar 6 aparelhos telefônicos entre si através de pares de fios de maneira a permitir que todos os usuários possam falar entre 2 a 2 ao mesmo tempo, parece simples mas não é uma solução ideal pois resultaria numa malha muito complexa, (vide figura 6).
Além de tudo causaria diversos problemas de ordem técnica como:
- A malha ficaria muito cara, com km de fios cruzando;
- Não seria possível selecionar o assinante com o qual se desejaria falar;
- Praticamente todos os assinantes falariam e ouviriam ao mesmo tempo, o que não é desejável em um conversação telefônica;
- Impossibilidade de um futura expansão futura.
Com essas conclusões alguns engenheiros desenvolveram centras de comutação telefônica.
Estas centrais são definidas como sendo um equipamento de comutação destinado ao encaminhamento de chamadas telefônicas.
A função da central é estabelecer a ligação entre os assinantes da mesma área e entre assinantes de outras áreas, através de juntores de entroncamento, (vide figura 7).
No início da telefonia as centrais eram todas com operação manual, mas com o aumento do número de assinantes associado à rapidez exigida nas comunicações, surgiram as centrais de comutação automática, inicialmente as do tipo eletromecânico.
Atualmente existem centrais totalmente eletrônicas CPA’s, com comutações ultra-rápidas.
Uma central telefônica pode ser dividida em duas partes: circuitos de comutação e de circuitos de controle.
O circuito de comutação é responsável pela conexão no estabelecimento da conversação telefônica. é uma unidade passiva, formada por contatos de relês, serve apenas para transportar os sinais de voz de uma entrada para uma saída, (vide figura 8).
Já o circuito de controle é a parte inteligente da central. é ele que recebe as informações do assinante de onde originam as chamadas, toma as decisões e informa o circuito de comutação para esse interligar os assinantes “A” e “B” desejados.
Nesta ultima figura vemos o princípio básico do funcionamento de uma central de comutação na forma de matriz de 10 x 3 para 10 assinantes.
Com esta configuração é possível que todos os assinantes “A falem com todos os assinantes “B”, sempre aos pares , mas não simultaneamente.
Por uma questão de simplificação, a central telefônica possui uma quantidade de circuitos de conversação menor do que seria necessário para interligar todos os assinantes dois a dois.
Por exemplo, numa central com 10.000 assinantes, divididos em 5.00 do lado “A” e 5.000 do lado “B”, são necessário só 200 circuitos de conversação para atender a demanda, Isto significa que apenas 200 ligações podem ser feitas simultaneamente.
Isto pode ser percebido facilmente pois nem todos os assinantes “A” e “B” irão falar simultaneamente entre si.
As centrais de grande porte são dimensionadas para fazer 10% de chamadas do total de assinantes.
A central exemplificada (vide figura 8), tem a capacidade para 10 telefones, possuindo 3 circuitos de voz, ou seja 30% do total.
