Apostila de telecomunicação

Telefonia Fixa: O que é
Telefonia é a área do conhecimento que trata da transmissão de voz e outros sons
através de uma rede de telecomunicações. Ela surgiu da necessidade das pessoas que
estão a distância se comunicarem. (Dic. Aurélio: tele = longe, a distância; fonia = som ou
timbre da voz).
Os sistemas telefônicos rapidamente se difundiram pelo mundo atingindo em 2001 mais
de 1 bilhão de linhas e índices de penetração apresentados na tabela.
- Linhas/100 hab.
Estados Unidos 66,45
Europa 40,62
Brasil 21,78
Mundo 17,21
Com o aparecimento dos sistemas de comunicação móvel com a Telefonia Celular o
termo Telefonia Fixa passou a ser utilizado para caracterizar os sistemas telefônicos
tradicionais que não apresentam mobilidade para os terminais.
A figura a seguir apresenta as partes básicas de um sistema telefônico.
Terminal telefônico
O terminal telefônico é o aparelho utilizado pelo assinante. No lado do assinante pode
existir desde um único terminal a um sistema telefônico privado como um PABX para
atender a uma empresa com seus ramais ou um call center. Um terminal é geralmente
associado a um assinante do sistema telefônico.
Existem também os Terminais de Uso Público (TUP) conhecidos popularmente como
orelhões.
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UO AO A TELEFÔNICO
Aparelho Telefônico
O aparelho telefônico é o responsável pela origem e recepção das ligações. Apesar de
seu aspecto simples, ele desempenha um grande número de operações. Suas funções
incluem:
• Solicitação para o uso do sistema telefônico, quando o monofone é levantado
• Indicar que o sistema está pronto para uso, por meio da recepção do tom de
discar
• Enviar o número do telefone chamado ao sistema
• Indicar o estado da ligação, por meio de sinalização acústica
• Acusar o recebimento de uma ligação, com o toque da campainha
• Converter a voz em sinais elétricos para a transmissão
• Ajustar automaticamente a mudança de potência
• Sinalizar ao sistema o término de uma ligação.
A figura abaixo ilustra o um telefone com seus principais componentes. Os telefones
funcionam com tensão contínua de – 48 V (quando “no gancho”), corrente de operação de
20 a 80 mA , perda típica de enlace de 8 dB e distorção de – 50 dB.
Principais componentes de um telefone
O telefone decádico, no qual os dígitos são transmitidos por seqüências de pulsos, está
com seus dias contados. A figura abaixo mostra uma versão do teclado de um telefone
multifreqüencial, no qual os dígitos são transmitidos por combinações de freqüências, com
um par de freqüências associado a cada tecla. O sistema de discagem multifreqüencial
está substituindo o telefone decádico por apresentar as seguintes vantagens:
• Diminui o tempo de discagem
• Utiliza componentes eletrônicos de estado sólido
• Pode ser usado para a transmissão de dados a baixas taxas
• Reduz os requisitos de equipamentos na central local
• É mais compatível com as Centrais de Programa Armazenado (CPA)
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Teclado de um telefone multifreqüencial
O fundamento da telefonia é o estabelecimento da ligação telefônica. Para tanto, além do
telefone e do sistema telefônico, é necessária a existência do assinante. O processo
inicia-se com o desejo de um determinado assinante A de conversar com o outro
assinante, digamos B. O assinante A começa então uma chamada por meio do sistema
telefônico. Essa chamada pode ser atendida pelo assinante B, ou sofrer alguma
interrupção por conta de congestionamento no sistema, erro na discagem, telefone
ocupado ou ausência de resposta por parte do assinante chamado.
Em função do sinal recebido, o assinante A pode tomar a decisão de desistir, ou renovar a
tentativa. Essa atitude pode ser tomada imediatamente, ou depois de algum tempo. A
nova tentativa irá, dessa forma, ocupar novamente o sistema telefônico.
Diagrama de blocos do telefone
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Distorções introduzidas pelo Sistema Telefônico
O projeto de um sistema de telefonia digital deve levar em conta todos os aspectos da
rede, do locutor ao ouvinte. Algumas características dos sistemas telefônicos levam à
distorção no sinal de voz. A lista que segue ilustra alguns dos problemas encontrados e
seus efeitos sobre a inteligibilidade:
• Limitação na amplitude de pico do sinal - Afeta a qualidade da voz, mas não
reduz apreciavelmente a inteligibilidade quando a fala é ouvida em ambiente
silencioso e sob índices de percepção confortáveis.
• Corte central no sinal - A supressão dos níveis mais baixos do sinal causa um
efeito drástico sobre a inteligibilidade do sinal e afeta a qualidade da fala.
• Deslocamento de freqüência - Ocorre quando a freqüência recebida difere da
transmitida e afeta a inteligibilidade e o reconhecimento do locutor.
• Retardo em sistemas operados por voz - Resulta na omissão da parcela inicial
de uma mensagem. Afeta a inteligibilidade com uma queda linear da mesma
com o aumento do intervalo omitido.
• Defasagem e retardo de transmissão – É normalmente mais pronunciado na
transmissão via satélite ou de longa distância, por conta da distância que o sinal
portador tem que percorrer. Como a inteligibilidade é resistente ao retardo, este
último afeta principalmente a qualidade da fala. Circuitos supressores de eco
acabam eliminando parte da sílaba inicial, em transmissões via satélite.
• Eco - Resulta de reflexões do sinal em pontos terminais da linha. Retardos
acima de 65 ms produzem ecos perceptíveis e retardos inferiores tendem a
tornar o som deturpado.
• Realimentação - Realimentação acústica pode ocorrer em trajetos de redes
complexas. O efeito é perturbador para o locutor e para o ouvinte.
• Ruído - Diversos tipos de ruído afetam a transmissão do sinal de voz. O ruído
básico para sistemas digitais, conhecido como ruído do quantização, resulta do
mapeamento do sinal analógico em digital. O ruído é um sinal aleatório por
natureza e provoca uma sensação desagradável ao ouvido, devendo ser
minimizado na medida do possível.
Central Telefônica
Representa o subsistema mais importante da rede de telefonia. As centrais telefônicas
têm como funções principais gerência, distribuição, concentração, interligação e tarifação
das chamadas produzidas pelos assinantes. É o elemento responsável pela comutação
de sinais entre os assinantes de uma rede.
As centrais telefônicas sofreram uma evolução tecnológica considerável nos últimos anos,
evoluindo das centrais totalmente eletromecânicas da década de 1960, passando pelos
dispositivos de comutação semi-eletrônica na década de 1970, na qual as funções lógicas
de comando e controle são executadas por dispositivos eletrônicos e a conexão
permanece eletromecânica e, finalmente, nos anos de 1980, tivemos o surgimento das
centrais de comutação totalmente eletrônicas, na qual as funções lógicas de comando,
controle e conexão são executadas por dispositivos eletrônicos. Essas centrais utilizam
computadores e são conhecidas como Centrais de Programa Armazenado (CPA’s).
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O controle por programa armazenado utilizado nas centrais atuais apresenta uma série de
vantagens sobre os sistemas eletromecânicos anteriormente utilizados:
Flexibilidade: O programa permite alterações e reconfigurações na central sem que ela
tenha que ser desligada. Essa operação pode ser realizada localmente ou remotamente;
Facilidades para os assinantes: A CPA permite um grande número de facilidades para
os assinantes como discagem abreviada, identificação de chamadas, restrição de
chamadas, siga-me, etc;
Facilidades administrativas: Facilidades operacionais como mudanças de roteamento,
produção de relatórios e estatísticas detalhadas, controle mais eficiente das facilidades de
assinantes etc;
Velocidade de estabelecimento de ligação: Por utilizarem dispositivos eletrônicos, a
velocidade de conexão é muito alta (da ordem de 250m s);
Economia de espaço: As CPA’s têm dimensões reduzidas em comparação com as
antigas centrais eletromecânicas;
Facilidades de manutenção: Menor índice de falhas uma vez que não possuem peças
móveis;
Qualidade de conexão: Todo o processo de comutação é digital, não sendo produzidos
ruídos de comutação mecânica que afetam a qualidade da conexão;
Custo: Com um índice de manutenção mais baixo, uma maior eficiência em termos de
serviços, as centrais de programa armazenado oferecem uma ótima relação custo /
benefício;
Tempo de instalação: Tempo menor de instalação ou ampliação em relação às centrais
eletromecânicas.
Quanto à aplicação, a central telefônica pode ser classificada em pública ou privada. As
centrais privadas são utilizadas em empresas e outros setores nos quais existe uma
demanda de alto tráfego de voz. Os aparelhos telefônicos ligados a uma central privada
são chamados de ramais, enquanto os enlaces com a central pública local são chamados
troncos.
As centrais públicas por sua vez são classificadas de acordo com a abrangência e os
tipos de ligações que efetuam:
Central Local – Ponto de chegada das linhas de assinantes e onde se faz a comutação
local;
Central Tandem – Interliga centrais locais ou interurbanas;
Central Trânsito – Interliga dois ou mais sistemas locais, interurbanos ou mesmo
internacionalmente.
Os níveis hierárquicos entre as centrais da rede pública de telefonia são chamados
classes:
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Central Trânsito classe I – Representa o nível mais elevado da rede interurbana. Essa
central tem pelo menos acesso a uma central internacional;
Central Trânsito classe II – Central trânsito interurbana, subordinada a uma central
classe I;
Central Trânsito classe III – Central trânsito interurbana, subordinada a uma central
classe II;
Central Trânsito classe IV – Central trânsito interurbana, subordinada a uma central
classe III e interligada a centrais locais.
Funções da Central Telefônica
As funções principais das centrais telefônicas continuam basicamente as mesmas desde
sua invenção no século XIX:
Atendimento – O sistema executa a monitoração de todas as linhas para identificar
pedidos de chamada. O atendimento implica na disponibilização de recursos para o
estabelecimento da chamada;
Recepção da informação – Além dos sinais de solicitação e término da chamada, a
central recebe informações como endereço da linha chamada e serviços de valor
adicionado;
Processamento da informação – O sistema processa as informações recebidas para
definir as ações a serem tomadas;
Teste de ocupado – O sistema faz teste para verificar a disponibilidade do circuito de
saída requerido;
Interconexão – Para uma chamada entre dois usuários, três conexões são realizadas na
seguinte seqüência:
Ligação para o terminal que originou a chamada;
Ligação com o terminal chamado;
Conexão entre os dois terminais;
Alerta – Depois de realizada a conexão, o sistema alerta o assinante chamado, enviando
um tom característico para o assinante que chama;
Supervisão de chamada – Ocorre durante todo o tempo para tarifação e determinação
do instante em que o circuito deve ser desconectado;
Envio de informação – Ocorre sempre que o assinante está conectado em outra central.
A central de origem deve enviar informações para serem processadas pela central de
destino.
As linhas telefônicas dos vários assinantes chegam às centrais telefônicas e são
conectadas entre si quando um assinante (A) deseja falar com outro assinante (B).
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Convencionou-se chamar de A o assinante que origina a chamada e de B aquele que
recebe a chamada. Comutação é o termo usado para indicar a conexão entre assinantes.
Daí o termo Central de Comutação (“switch”).
A central telefônica tem a função de automatizar o que faziam as antigas telefonistas que
comutavam manualmente os caminhos para a formação dos circuitos telefônicos.
A central de comutação estabelece circuitos temporários entre assinantes permitindo o
compartilhamento de meios e promovendo uma otimização dos recursos disponíveis.
A central a que estão conectados os assinantes de uma rede telefônica em uma região é
chamada de Central Local.
Para permitir que assinantes ligados a uma Central Local falem com os assinantes
ligados a outra Central Local são estabelecidas conexões entre as duas centrais,
conhecidas como circuitos troncos. No Brasil um circuito tronco utiliza geralmente o
padrão internacional da UIT para canalização digital sendo igual a 2 Mbps ou 1 E1.
Em uma cidade podemos ter uma ou várias Centrais Locais. Em uma região
metropolitana pode ser necessário o uso de uma Central Tandem que está conectada
apenas a outras centrais, para otimizar o encaminhamento do tráfego. As centrais
denominadas Mistas possuem a função local e a função tandem simultaneamente.
Estas centrais telefônicas locais estão também interligadas a Centrais Locais de outras
cidades, estados ou países através de centrais de comutação intermediarias
denominadas de Centrais Trânsito. As Centrais Trânsito são organizadas
hierarquicamente conforme sua área de abrangência sendo as Centrais Trânsito
Internacionais as de mais alta hierarquia. É possível desta forma conectar um assinante
com outro em qualquer parte do mundo.
A central telefônica é o elemento de rede responsável pela comutação de sinais entre os
usuários, automatizando o trabalho das antigas telefonistas que comutavam manualmente
os caminhos para a formação dos circuitos telefônicos. As linhas telefônicas dos vários
assinantes chegam às centrais telefônicas e são conectadas entre si, estabelecendo
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circuitos temporários que permitem o compartilhamento de meios, promovendo uma
otimização dos recursos disponíveis.
A comutação era eletromecânica até o inicio dos anos 70, quando as funções lógicas de
comando e controle da comutação passaram a ser executadas por dispositivos
eletrônicos. A conexão continuou eletromecânica. Somente na década de 80 a comutação
passou a ser totalmente eletrônica. Essas centrais empregam computadores para a
gestão de processos e são conhecidas como Centrais de Programa Armazenado (CPA’s).
A central a que estão conectados os assinantes de uma rede telefônica em uma região é
chamada de Central Local. Para permitir que assinantes ligados a uma Central Local
falem com os assinantes ligados a outra Central Local são estabelecidas conexões entre
as duas centrais, conhecidas como circuitos troncos. No Brasil um circuito tronco utiliza
geralmente o padrão internacional da UIT para canalização digital sendo igual a 2 Mbps
ou E1.
Em uma cidade podemos ter uma ou várias Centrais Locais. Em uma região
metropolitana pode ser necessário o uso de uma Central Tandem que está conectada
apenas a outras centrais, para otimizar o encaminhamento do tráfego. As centrais
denominadas Mixtas possuem a função local e a função tandem simultaneamente.
Estas centrais telefônicas locais estão também interligadas a Centrais Locais de outras
cidades, estados ou países através de centrais de comutação intermediárias
denominadas de Centrais Trânsito. As Centrais Trânsito são organizadas em classes
conforme sua área de abrangência, sendo as Centrais Trânsito Internacionais as de mais
alta hierarquia. É possível desta forma conectar um assinante com outro em qualquer
parte do mundo. A topologia de uma rede telefônica é ilustrada na figura abaixo.
Topologia de uma rede telefônica
Chamada Telefônica
Para que um assinante do sistema telefônico fale com o outro é necessário que seja
estabelecido um circuito temporário entre os dois.
Este processo, que se inicia com a discagem do número telefônico do assinante com
quem se deseja falar é denominado chamada ou ligação telefônica.
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Numeração
No Brasil, a cada assinante do serviço telefônico foi atribuído um código de acesso de
assinante, ou número telefônico, formado de 8 dígitos (N8+N7+N6+N5+N4+N3+N2+N1)
que é discado quando a ligação é local. Em algumas regiões do Brasil utiliza-se ainda um
código de 7 dígitos.
Normalmente os primeiros 3 ou 4 dígitos correspondem ao prefixo da central telefônica
local a qual o assinante está conectado e os 4 últimos dígitos ao número do assinante na
rede de acesso desta central.
Para ligações nacionais ou internacionais, é necessário que sejam discados códigos
adicionais (nacional, internacional e seleção de operadora).
Para permitir a busca de um assinante na rede mundial, A UIT – União Internacional de
Telecomunicações - definiu o Plano de Numeração Internacional, definindo o código de
cada país (Brasil 55, EUA 1, Itália 39, Argentina 54, etc), assim como algumas regras
básicas que facilitam o uso do serviço, como o uso de prefixos .
O Regulamento de Numeração do STFC define:
• 0 (zero) - Como Prefixo Nacional, ou seja, o primeiro dígito a ser discado
numa chamada de longa distância nacional.
• 00 (zero zero) - Como o Prefixo Internacional, ou seja, o primeiro e segundo
dígitos a serem discados numa chamada internacional.
• 90 (nove zero) - como o Prefixo de chamada a cobrar.
• N12+N11 – CSP - código de seleção de prestadora – Como o código a ser
discado antes do código de acesso nacional ou internacional e imediatamente
após o Prefixo Nacional ou Prefixo Internacional.
• N10+N9 – Código Nacional (DDD) - Da cidade do assinante chamado
(assinante B), a ser discado após o código de seleção de prestadora em
chamadas nacionais.
Desta forma, é possível repetir os números de assinantes de forma não ambígua, em
cidades diferentes.
Este esquema hierárquico de planejar a numeração é adotado internacionalmente, com
pequenas diferenças entre um país e outro. Normalmente a diferença está nos prefixos
escolhidos para acesso nacional e internacional, no uso do código de seleção de
prestadora, na digitação interrompida por tons intermediários, etc.
O encaminhamento de chamadas dentro de uma rede telefônica flui do assinante para a
sua central telefônica local e daí para outras centrais até o assinante chamado, de
acordo com o número digitado pelo assinante A.
Sinalização
Para que a chamada seja estabelecida o sistema telefônico tem que receber do
assinante o número completo a ser chamado, estabelecer o caminho para a chamada e
avisar ao assinante que existe uma chamada para ele. O sistema que cumpre estas
funções em uma rede telefônica é chamado de sinalização.
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A sinalização entre o terminal do assinante e a central local é transmitida por abertura e
fechamento do circuito da linha telefônica (pulso) ou pelo envio de sinais em freqüências
específicas (tom).
Sinalização na Rede Telefônica
Para que uma chamada seja estabelecida o sistema telefônico tem que receber do
assinante o número completo a ser chamado, estabelecer o caminho para a chamada e
avisar ao assinante destinatário que existe uma chamada para ele. O sistema que cumpre
estas funções em uma rede telefônica é chamado de sinalização. Um exemplo de
sinalização no estabelecimento de uma ligação é ilustrado na figura abaixo.
Exemplo de sinalização
Sinalização Acústica
A sinalização acústica é transmitida pelos órgãos da central de comutação diretamente
aos assinantes sob a forma sonora, e tem por finalidade indicar o estado de operação dos
sistemas telefônicos. Esta é a única sinalização perceptível pelos assinantes. Os sinais
são os seguintes:
• O Tom de discar – É a sinalização enviada pela central ao assinante chamador,
indicando que a mesma está pronta para receber e armazenar os números
teclados.
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• O Tom de controle de chamada - É enviado pela central indicando ao chamador
que o usuário de destino está sendo chamado. Este sinal é enviado juntamente
com a corrente de toque que vai para o assinante chamado.
• O Tom de ocupado - É enviado ao assinante chamador, indicando uma das
seguintes ocorrências: o assinante chamado está ocupado; há congestionamento
em algum ponto da rede; o chamador não observou as regras de discagem; o
número discado não está acessível à categoria do chamador; o terminal que retém
a chamada desligou. Este sinal é gerado pela central do assinante chamador.
• O Tom de número inacessível - É enviado ao assinante chamador para indicar
que a chamada não pode ser completada por uma das seguintes razões: o número
chamado não existe; a linha do assinante chamado está com defeito; o número do
assinante mudou. Em algumas situações, este tom é substituído por uma
mensagem gravada.
• O Tom de aviso de chamada em espera - É o sinal enviado por uma central aos
terminais envolvidos em uma conversação, ou apenas ao terminal chamado que
dispõe do serviço “chamada em espera”, indicando a existência de outra chamada.
O assinante chamador em espera receberá o tom de controle de chamada
enquanto este sinal é enviado.
• O Tom de aviso de programação - É o sinal enviado ao terminal chamador, em
substituição ao tom de discar, informando que o recebimento de tráfego está
inibido por programação.
• A Corrente de toque - É a sinalização enviada pela central ao assinante chamado,
para indicar que há chamada para o mesmo. O sinal aciona a campainha do
aparelho telefônico a intervalos iguais aos do tom de controle de chamada, porém
eles podem não estar sincronizados.
Sinalização de Linha
Esta sinalização é responsável por efetuar a supervisão dos enlaces dos circuitos que
interligam duas centrais, trocando informações relacionadas aos estágios da conexão, e
agindo durante toda a conexão sem ser percebida pelos assinantes. Também é
responsável por enviar os pulsos de tarifação, quando necessário.
Os sinais que são gerados no lado do assinante que origina a chamada são denominados
Sinais para Frente, enquanto os gerados no lado do assinante chamado são os Sinais
para Trás.
Os Sinais para frente são:
• Ocupação – é emitido pela central de onde provém a chamada para levar o circuito
associado à condição de ocupação.
• Desligar para frente – é emitido pela central do assinante chamador no instante em
que este repõe o telefone no gancho, para indicar que o chamador desligou,
liberando a central de destino e todos os órgãos envolvidos na chamada.
• Re-chamada – O sinal de re-chamada ocorre geralmente quando se utiliza mesa
operadora, para re-chamar o assinante chamado, após este ter desligado.
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E os Sinais para trás:
• Atendimento – é gerado pela central para onde foi enviado o sinal de ocupação,
indicando ao chamador o momento em que o assinante chamado atende a ligação.
• Desligar para trás – é enviado ao chamador indicando que o assinante chamado
desligou.
• Confirmação de desconexão – é enviado em resposta a um sinal de desligar para
frente, indicando que ocorreu a liberação dos órgãos associados à ligação.
• Desconexão forçada – é gerado após uma temporização pela central responsável
pela tarifação, quando o usuário chamado desliga mas o chamador não. Sua
temporização tem início no momento do envio da sinalização de desligar para trás,
e geralmente é de 90 segundos.
• Tarifação – O sinal de tarifação é emitido a partir do ponto de tarifação para o
contador do assinante chamador, de acordo com o degrau tarifário correspondente.
• Bloqueio – O sinal de bloqueio ocorre quando há falha ou bloqueio (efetuado por
operador) na central do assinante chamado.
Sinalização de Registrador
A sinalização de registrador corresponde ao conjunto de sinais responsáveis pela
troca de informações destinadas ao estabelecimento das chamadas (número do assinante
chamador, categoria do assinante chamador, etc.).
Esta sinalização é trocada entre órgãos de controle das centrais, ocorrendo no
início da ligação, entre assinantes de centrais distintas, até o momento em que o
assinante chamador ouve o sinal sonoro indicando que o outro assinante está sendo
chamado, está ocupado ou não existe.
A sinalização entre registradores pode ser por pulsos decádicos ou por sinais
multifreqüenciais, sendo que esta última divide-se em MF (multifreqüencial) ou MFC
(multifreqüencial compelida). As centrais CPA modernas adotam apenas a sinalização
MFC.
Sinalização MFC
Utiliza-se o nome sinalização compelida, pois na sinalização MFC cada sinal
enviado compele o registrador de destino a emitir um sinal de volta, caso contrário a
ligação é interrompida. Assim, a duração de um sinal é determinada pela recepção de
outro sinal enviado no sentido oposto como resposta ao primeiro. Por exemplo, um sinal
para frente permanece sendo emitido enquanto não é recebido, em contrapartida, um
sinal para trás, ou não é limitado por um temporizador.
Digitalização
Nos anos 70 as centrais telefônicas iniciaram uma evolução de uma concepção analógica
para digital. Esta transformação iniciada no núcleo das centrais, pela substituição de
componentes eletromecânicos por processadores digitais estendeu-se a outras áreas
periféricas das centrais, dando origem às centrais digitais CPA-T (Controle por Programa
Armazenado -Temporal).
Com as centrais digitais foi possível evoluir os métodos de sinalização, passando de
sistemas onde a sinalização é feita utilizando o próprio canal onde se processa a
chamada telefônica (canal associado) para a padronização estabelecida pelo sistema de
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sinalização por canal comum número 7 (SS7) que utiliza um canal dedicado para
sinalização (Canal Comum). Esta evolução trouxe flexibilidade e uma série de benefícios
ao sistema telefônico principalmente quanto ao oferecimento de serviços suplementares e
de rede inteligente.
Serviço Telefônico Fixo Comutado (STFC)
A Anatel utiliza a denominação Serviço Telefônico Fixo Comutado (STFC) para
caracterizar a prestação de serviços de Telefonia Fixa no Brasil.
Considera modalidades do Serviço Telefônico Fixo Comutado o serviço local, o serviço
de longa distância nacional e o serviço de longa distância internacional.
Serviço Local
A operadora que presta o serviço local é aquela que possui a central local e a rede de
acesso à qual o terminal do assinante está conectado. É considerado serviço local aquele
destinado à comunicação entre dois terminais fixos em uma área geográfica contínua de
prestação de serviços, definida pela Agência, segundo critérios técnicos e econômicos,
como uma área local.
Uma área local corresponde normalmente ao conjunto de localidades de um município.
Toda vez que você discar apenas o número do assinante (7 ou 8 dígitos) estará fazendo
uma ligação local. Como o usuário contrata o seu serviço telefônico junto a uma
operadora de serviço local da qual passa a ser assinante, qualquer ligação local será feita
através da rede desta operadora.
Similarmente, quando uma chamada é originada de um telefone de uso público (TUP), a
rede de acesso utilizada é a da prestadora proprietária daquele TUP e respectiva rede de
acesso.
Se em uma área local existirem duas operadoras prestando serviço local deverá haver
interconexão entre estas redes, tornando possível uma ligação local entre assinantes
destas duas operadoras.
Neste caso, para uma chamada normal, o assinante originador da chamada paga a
ligação à sua operadora local e esta remunera a outra pelo uso de sua rede. Na chamada
a cobrar, a situação se inverte. A regra é simples: a operadora que cobra do cliente pelo
serviço prestado paga à(s) outra(s) pelo uso de sua(s) rede(s).
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Serviço de Longa Distância
O Serviço de Longa Distância Nacional é aquele destinado à comunicação entre dois
terminais fixos situados em áreas locais distintas no território nacional.
Uma ligação de longa distância envolve normalmente três operadoras. A operadora local
1 que presta o serviço local ao assinante que origina a chamada, a operadora local 2 que
presta o serviço local ao assinante que recebe a chamada, e a operadora de longa
distância. Como é possível haver várias operadoras de longa distância prestando este
serviço entre estes dois locais, a regulamentação estabelecida pela Anatel permite que o
usuário escolha a prestadora do serviço de longa distância de sua preferência, chamada a
chamada, através do código de seleção de prestadora (CSP).
A regulamentação estabelece que a receita deste tipo de chamada é da prestadora de
longa distância, cabendo a ela cobrar do cliente que a escolheu para transportar a
chamada e pagar às operadoras locais pelo uso de suas redes.
Em muitos casos uma operadora pode executar os três papéis em uma ligação de longa
distância. Exemplos: uma chamada entre Campinas e São José dos Campos em que a
operadora de longa distância escolhida seja a Telefônica; uma chamada entre o Rio e
Belo Horizonte em que a operadora de longa distância escolhida seja a Telemar e uma
chamada entre Brasília e Porto Alegre em que a prestadora de longa distância escolhida
seja a Brasil Telecom.
Congestionamento
Chamada telefônica é o processo que visa estabelecer a comunicação entre usuários
utilizando dois terminais do sistema telefônico como representado na figura a seguir:
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O processo se inicia com a discagem do número telefônico com quem se deseja falar.
Quando a chamada resulta em comunicação com o destino desejado a chamada é dita
completada.
O Plano Geral de Metas de Qualidade (PGMQ) aplicável as operadoras de telefonia fixa
no Brasil, estabelece que 65% das chamadas originadas por usuário tem que ser
completadas. As razões para não completar uma chamada podem ser:
• O terminal chamado não atende a chamada.
• O terminal chamado está ocupado.
• O número discado não existe ou foi discado incorretamente.
• Congestionamento na rede.
O PGMQ estabelece como meta que o número de chamadas não completadas por
congestionamento na rede seja menor que 5% das chamadas em cada um das seguintes
Hora de Maior Movimento (HMM):
HMM Horas
Matutino 9 às 11
Vespertino 14 às 16
Noturno 20 às 22
Congestionamento em um sistema telefônico
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Considere a situação simplificada, representada na figura, em que um Assinante A de
uma localidade “1” faz uma chamada para um Assinante B de uma localidade “2”. A
chamada pode não se completar, devido a congestionamento na rede, pelas seguintes
razões:
• Congestionamento em uma das Centrais. As Centrais são dimensionadas
para suportar um número máximo de tentativas de chamadas em um determinado
período de tempo. O parâmetro normalmente utilizado é o Business Hour Call
Atempt (BHCA) que equivale ao número de tentativas de chamadas na Hora de
Maior Movimento (HMM).
• Congestionamento nos troncos que ligam uma central a outra. O tronco
padrão no Brasil é um circuito de 2 Mbit/s (E1) com capacidade de 30 canais
telefônicos (conversações).
Com Centrais adequadamente dimensionadas, o congestionamento em um sistema
telefônico passa a depender basicamente do número de troncos entre as centrais.
Este tutorial apresenta a metodologia para conceituar o tráfego telefônico e dimensionar
o número de troncos, ou canais, de modo a garantir um congestionamento inferior a uma
meta estabelecida.
A intensidade de tráfego em um sistema telefônico pode ser definida como o somatório
dos tempos das chamadas telefônicas (ocupação dos canais telefônicos) em um
determinado período de tempo, normalmente de uma hora.
Erlang é uma unidade de medida de intensidade de tráfego telefônico para um intervalo
de uma hora.
Em um sistema telefônico as chamadas se originam aleatoriamente e
independentemente uma das outras. O tráfego telefônico varia com:
• A hora do dia.
• O dia da semana.
• A semana do ano.
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• Para dimensionar um sistema é preciso estabelecer o número médio de
chamadas e a duração média de cada chamada na Hora de Maior Movimento
(HMM). Com estes dados pode-se calcular a intensidade de tráfego para a qual o
sistema será dimensionado. Uma vez implantado, o desempenho do sistema pode
ser acompanhado através de medições periódicas.
• Para acompanhar os indicadores de qualidade do PGMQ a Anatel
estabelece um calendário anual que define um dia em cada mês para coleta de
dados destes indicadores nos PMM.
• Apresenta-se a seguir a Fórmula de Erlang que permite o dimensionamento
do número de troncos em um sistema telefônico.
REDE DE ASSINANTES
É a parcela do sistema telefônico que interliga a central local com o aparelho telefônico.
Além da voz, é usada também para comunicação de dados. Atualmente a rede de
assinantes é formada em sua maior parte por cabos de pares metálicos. Aos poucos tem
sido implantada rede de cabos ópticos na interligação entre a central e armários de
distribuição ou entre central pública e pabx.
COMPONENTES
Esquematicamente, a rede de assinantes é composta pelos seguintes elementos:
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• Distribuidor Geral (DG) – localizado dentro da estação telefônica, faz a interligação
entre a central comutadora e a rede externa. No DG os pares das linhas de assinantes
são conectados a blocos protetores (conexão vertical) e interligados a blocos de corte
(conexão horizontal). Cada par de terminais do bloco de corte recebe um par do
equipamento comutador e corresponde ao número do assinante. A interligação entre os
blocos é feita através de fios jumper.
• Cabo primário (alimentador) – é o trecho da rede que interliga o DG ao armário de
distribuição. É um cabo de alta capacidade (> 200 pares) instalado em caixas e dutos
subterrâneos. Este trecho da rede é também chamado de rede primária.
• Cabo secundário (distribuidor) – é o trecho da rede que interliga o armário de
distribuição às caixas terminais. É um cabo de baixa capacidade (= 200 pares), usado
em instalações aéreas. Este trecho é denominado de rede secundária.
• Caixa de emenda – utilizada para emenda de cabos. Existem diferentes tipos de
emendas dependendo se o cabo é subterrâneo ou aéreo.
• Caixa terminal (ou de distribuição) – onde termina a rede de cabos e são conectados
os pares de cada assinante. Dentro da caixa são instalados blocos de
conexão. Existem caixas para instalação externa e caixas para instalação interna, com
seus respectivos blocos.
1

• Fio externo (FE) – utilizado em instalações externas, para interligar a caixa terminal
com a casa do assinante.
• Fio interno (FI) – utilizado em instalações internas. Para instalações internas existem
também os cabos internos (CI).
• Armário de distribuição (ARD) – é um armário instalado externamente onde são feitas
interligações entre os pares da rede primária e secundária.
TIPOS DE CABOS E MATERIAIS DE SUSTENTAÇÃO
CTP-APL – é um cabo onde os condutores utilizam isolamento de plástico e ar. Para
evitar interferências externas o cabo é protegido com uma fita de alumínio lisa (APL).
Geralmente utilizado em instalações aéreas, necessita de uma cordoalha de aço (cabo
mensageiro) para sustentação junto aos postes.
CTS-APL – são indicados para redes subterrâneas. São constituídos por condutores de
cobre isolados por uma camada de polietileno expandido revestida por uma película de
polietileno sólido (Foam-Skin), núcleo enfaixado com material não higroscópico e
protegido por uma capa APL.
CTP-APL/G – geralmente usado em instalações subterrâneas, este cabo utiliza
isolamento de plástico e vem com uma geléia entre os condutores para proteção contra
umidade.
CTP-APL/AS – usado em instalações aéreas, é um cabo auto-sustentado não
precisando de cordoalha de aço. Este cabo possui internamente uma cordoalha de fibra
de vidro.
Cordoalha – utilizada para sustentação mecânica dos cabos aéreos que não são auto-
sustentáveis. É a cordoalha que é fixada ao poste e não o cabo.
Fio de espinar – usado para fixar o cabo telefônico à cordoalha.
A nomenclatura para identificação dos cabos leva em consideração também o diâmetro
dos condutores e a capacidade do cabo.
Exemplos:
CTP-APL 40/100 – cabo de 100 pares cujos condutores possuem 0,40 mm de
diâmetro.
2

CTP-APL 65/200 – cabo de 200 pares cujos condutores possuem 0,65 mm de
diâmetro.
A identificação dos pares telefônicos dentro do cabo é feita através de um código de
cores. Os pares são organizados em grupos de 25 pares dentro do cabo, sendo o código
composto por 25 combinações de cores diferentes. Cada grupo é identificado através de
uma fita colorida.
PROTEÇÃO
A proteção elétrica se refere ao conjunto de precauções tomadas com relação a rede,
infra-estrutura e equipamentos dos sistemas de telecomunicações com o objetivo de
proteger a vida e a integridade física dos operadores e usuários do sistema , bem como,
garantir o funcionamento dos sistema quando submetido a perturbações.
As principais fontes de perturbação sobre a rede telefônica são as seguintes:
• Descargas atmosféricas
• Redes de energia elétrica
• Emissoras de Radiodifusão
DESCARGAS ATMOSFÉRICAS
2

As descargas atmosféricas podem impor tensões sobre uma linha telefônica quando um
raio incide diretamente sobre a linha ou, quando o raio incide nas proximidades da linha.
No caso das descargas indiretas, os campos eletromagnéticos gerados pela descarga se
propagam no espaço desenvolvendo tensões impulsivas na linha. Dependendo da
amplitude da descarga e da distância entre o ponto de incidência e a linha, essas
tensões podem provocar a ruptura do isolamento da linha e danos em equipamentos
conectados à mesma.
As consequências de uma descarga indireta são bem menores do que a direta. No
entanto, a taxa de ocorrência da primeira é bem maior do que da segunda.
As pessoas que se encontram próximas ao local de incidência do raio podem ser
submetidos aos seguintes efeitos:
• Descargas laterais: ocorrem em pessoas que se abrigam sob árvores.
• Tensões de passo: quando aparece uma diferença de potencial entre os pés da pessoa
que se encontra sobre o solo, no qual há escoamento de corrente do raio.
• Tensões de toque: ocorre quando a pessoa está com a mão apoiada na estrutura
atingida pelo raio.
REDES DE ENERGIA ELÉTRICA
As linhas de energia elétrica podem operar em dois modos distintos: regime permanente
e regime transitório.
Numa situação de operação normal (estável) a linha está em regime permanente. A
indução eletromagnética originada pela linha neste estado depende da parcela de
corrente que circula pela terra. Este tipo de indução causa ruído audível que interfere na
conversação telefônica. Para que exista corrente fluindo pela terra e, portanto, indução
(em regime permanente) sobre a linha telefônica, duas condições são necessárias:
• Configuração de transformadores em estrela, com o neutro aterrado.
• Desequilíbrio entre as fases.
O regime transitório é um regime de curta duração e ocorre após a alteração das
condições normais de operação da linha. Essa alteração pode ser causada pelo
chaveamento de transformadores, curto-circuitos, etc. A indução eletromagnética gerada
por curto-circuitos pode causar sérios danos à rede telefônica devido às elevadas
correntes envolvidas, as quais provocam sobretensões sobre o par metálico.
EMISSORAS DE RADIODIFUSÃO
Ao incidirem nas linhas de telecomunicações, os campos eletromagnéticos emitidos por
estações de radiodifusão induzem tensões nestas linhas que podem interferir com os
sinais da mesma. Esta interferência pode ocorrer tanto em linhas com sinais digitais
quanto analógicos. Nas linhas digitais tem-se erro na interpretação dos pulsos, enquanto
nas linhas analógicas ocorre a demodulação de sinais da emissora AM, o que faz com
que o som da rádio se sobreponha ao da conversação telefônica.
2

MEDIDAS PREVENTIVAS DE PROTEÇÃO
A fim de proteger o sistema de telecomunicação contra os diversos tipos de perturbações
são tomadas algumas medidas preventivas, tais como:
• Descargas atmosféricas: aterramento da rede e instalação de protetores de
sobretensão.
• Ruído (em regime permanente) causado pela rede elétrica: utilização de cabos
blindados e aterrados.
• Transitórios causados pela rede elétrica: aterramento da rede e instalação de protetores
de sobretensão.
• Emissoras de radiodifusão: utilização de cabos blindados e aterrados, redução da
potência da emissora.
Os aterramentos da rede externa devem ser distribuídos e instalados nos seguintes
elementos: DG, ARD’s, cabo mensageiro (cordoalha), blindagem dos cabos,
equipamentos multiplex, caixas terminais com protetores.
Os pontos de aterramento da rede telefônica devem ser sempre separados dos pontos
de aterramento da rede elétrica, com afastamento de no mínimo 20 metros.
Valores da resistência de aterramento:
• O aterramento da cordoalha deve ser menor ou igual a 13 W.
• O aterramento da blindagem do cabo deve ser menor ou igual a 30 W.
• Em locais onde forem instalados protetores (caixa terminal ou protetor individual) o
aterramento deve ser menor ou igual a 15 O
• Na estação telefônica, o valor máximo admissível é de 5 W.
CONTAGEM DA REDE
Existem, basicamente duas topologias de rede metálica de assinantes: (1) a rede rígida
onde o cabo alimentador é conectado diretamente ao cabo distribuidor através de
emendas seladas (vedadas) e (2) a rede flexível onde as conexões entre o cabo
alimentador e distribuidor são flexíveis, através da substituição das emendas seladas por
ARD’s.
Em função da operação e manutenção da rede é necessário identificar todos os cabos,
caixas e armários de distribuição instalados. Esta identificação é feita em campo
pintando-se as caixas e armários com sua respectiva numeração de cadastro e
numerando-se todos os cabos que saem do DG. É mostrado abaixo um exemplo de uma
rede flexível com as respectivas contagens dos cabos, caixas e armário.
2

ATENUAÇÃO
Representa a perda de potência do sinal através do par metálico devido a característica
resistiva, as correntes de fuga no dielétrico, e ao descasamento de impedância entre a
fonte de sinal e a linha ou entre a linha e a carga (aparelho telefônico). A atenuação
máxima entre a central telefônica e o aparelho do assinante é de 8 dB.
LIMITE DE RESISTÊNCIA DE ENLACE
É a máxima resistência admitida para o enlace de assinante. Pode ser determinada pela
seguinte expressão:
LRE = (V/Imin) – (Rp + Rt)
onde:
V – é a tensão de alimentação.
Imin – é a corrente microfônica mínima para funcionamento do telefone (20 mA).
Rp – resistência da ponte de alimentação.
2

Rt – resistência do telefone (300 W)
TRATAMENTO DE ENLACE
Existem duas maneiras de manter o enlace de assinante dentro dos limites de
transmissão e de resistência: (1) utilização de cabos com condutores de maior diâmetro
ou, (2) utilização de dispositivos eletrônicos. Quando é escolhida a segunda opção
realiza-se o denominado tratamento de enlace. Dentre os equipamentos para tratamento
de enlace temos: bobina de pupinização, extensor de enlace e repetidor de freqüência de
voz.
A bobina de pupinização é um indutor ligado em série com a linha, com a finalidade de
se contrapor ao efeito capacitivo do par metálico e reduzir a distorção de amplitude dos
sinais transmitidos e baixar os valores de atenuação do enlace.
O extensor de enlace é um dispositivo eletrônico instalado na estação telefônica, em
bastidores apropriados, o qual é ligado em série com a fonte da central, fornecendo uma
tensão DC mais elevada que supri a corrente microfônica mínima.
O repetidor de freqüência de voz é um dispositivo eletrônico instalado na estação
telefônica, com a finalidade de proporcionar um ganho de potência no sinal de voz, nas
duas direções, para compensar o excesso de atenuação do enlace. As faixas de ganho
dos repetidores estão comumente entre 4,0 e 6,5 dB.
2

TRANSMISSÃO
1. Características da Transmissão
• A direção do fluxo de dados pode ser do tipo simplex, half-duplex ou full-duplex;
• Pode-se ter transmissão digital ou analógica;
• A transmissão pode ser serial (síncrona e assíncrona) ou paralela;
• Largura de banda
• Pode-se transmitir um sinal em banda base ou com modulação.
1.1 Direção do fluxo de dados
1.1.1 Canais Simplex
A informação é transmitida em uma única direção, ou seja, somente do transmissor para o
receptor, como mostra a figura a seguir.
Um exemplo deste tipo de transmissão é a comunicação entre um computador e uma
impressora. Neste caso, a impressora somente recebe a informação e o computador
somente envia os dados.
1.1.2 Half-duplex
A informação é transmitida em ambos os sentidos, de modo alternado, ou seja, em um
determinado instante a informação só vai ou só vem, a fim de evitar conflitos na linha de
dados.
Um exemplo de comunicação half-duplex é entre duas pessoas utilizando um
canal de rádio tipo PX. Quando uma pessoa fala a outra deve escutar. Quando a primeira
pessoa termina de falar, diz "câmbio" e libera o canal para a outra pessoa, que pode
então utilizar o canal.
1.1.3 Full-duplex
2

A informação é transmitida em ambos os sentidos de modo simultâneo.
Normalmente é uma transmissão a 4 fios, ou seja, dois pares de fios. Entretanto, existe
uma forma de utilizar transmissão full-duplex a dois fios, alocando parte da largura de
banda para a comunicação.
1.2 Transmissão analógica e digital
1.2.1 Transmissão analógica
Na transmissão analógica, os sinais elétricos variam continuamente entre todos os
valores possíveis, permitidos pelo meio físico de transmissão.
• VANTAGENS: precisa de uma pequena largura de banda para transmitir o sinal;
• DESVANTAGENS: quando necessita repetidor, o repetidor amplifica também o ruído.
1.2.2 Transmissão digital
Na transmissão digital, envia-se uma série de sinais, que tem apenas dois valores ou uma
gama discreta de valores, e correspondem à informação que se deseja transmitir.
• VANTAGENS
• Quando necessita repetidor, há uma regeneração do sinal, pois ele é digital e pode ser
totalmente recuperado, eliminando completamente o ruído até aquele ponto da
transmissão.
2

• Os avanços da microeletrônica estão permitindo circuitos digitais a preços cada vez mais
baixos. Circuitos analógicos são muito caros e pouco próprios para integração e produção
em larga escala
• Em comunicação digital pode-se integrar facilmente voz, dados e imagem num mesmo
tronco de comunicação, já que tudo é representado por bits.
• Os sinais analógicos são de difícil encriptação.
• Os sistemas de comunicação nacionais e internacionais são cada vez mais baseados
em troncos de fibra ótica, que estão totalmente estruturados em comunicação digital.
• A comunicação ótica (projetada para ser a tecnologia do futuro), é projetada para
comunicação digital.
• Consegue-se transmitir muito mais informação em sinais digitais
• As funções de roteamento, comutação, armazenamento e controle, próprias de um
sistema de comunicação, são mais facilmente realizadas pelos sistemas digitais
(computadores e centrais de programa armazenado – CPAs, roteadores, etc).
DESVANTAGENS: como o sinal é digital (onda quadrada), precisa de uma grande largura
de banda para executar a transmissão.
1.3 Transmissão paralela e serial dos dados
1.3.1 Transmissão paralela
Na transmissão paralela o caracter (ou código) é transmitido de uma vez só, no
mesmo instante. A seguir, o próximo conjunto de bits é preparado para ser enviado. A
figura a seguir ilustra um exemplo onde são transmitidos 8 bits (1 byte) por vez.
Observe que são necessárias 10 linhas para executar a transmissão. São elas:
• DADOS: 8 linhas, cada uma contendo 1 bit
• REF: referência ou ground
• STB: strobe - aviso que todas as linhas de dados estão na tensão correta (1 ou 0) e o
receptor pode ler a informação.
A transmissão paralela é onerosa, devido à quantidade de linhas exigidas para fazer a
transmissão, entretanto, é bastante rápida, pois o caracter é transmitido completo e no
mesmo instante.
Um exemplo de transmissão paralela de dados é a comunicação entre um computador
pessoal (PC) e uma impressora paralela.
1.3.2 Transmissão Serial
2

Na transmissão serial tem-se apenas duas linhas para enviar a mensagem, sendo que
uma delas é a referência (ou ground), e a outra é a linha de sinal. Assim, os bits são
transmitidos um por vez, exigindo um protocolo especial entre transmissor e receptor para
marcar certas características da transmissão, como início dos dados, velocidade dos bits,
e outras que dependem do tipo de protocolo.
A transmissão serial pode ser de dois tipos: assíncrona e síncrona.
1.3.2.1 Transmissão serial assíncrona
Os bytes são enviados um a um, com caracteres especiais marcando o início do byte e
seu final, conforme pode ser visto na figura abaixo.
A linha encontra-se inicialmente em um estado ocioso. Quando o transmissor quer enviar
o byte, manda um bit de "start", que informa ao receptor que os próximos bits serão os
dados.
Após enviar os bits de dados, é possível enviar um bit de paridade (opcional),
utilizado para conferir se os dados foram enviados corretamente.
Finalmente, é enviado o stop bit, que coloca a linha novamente no estado original e marca
o término da transmissão daquele byte. É possível então enviar um novo byte, da mesma
forma que foi enviado este, e assim por diante até o término da mensagem.
Um aspecto importante deste tipo de transmissão é que para cada byte enviado são
necessários bits adicionais para correto reconhecimento dos dados. Assim, para transmitir
8 bits de informação, é necessário enviar 10 bits (se paridade desligada) ou 11 bits (se
paridade ligada).
1.3.2.2 Transmissão serial síncrona
A transmissão serial síncrona caracteriza-se pelo fato dos bits de informação serem
enviados em blocos. Desta forma, os bits de um caractere são seguidos imediatamente
pelos do próximo, não havendo bits de start e stop entre eles.
A transmissão total pode ser representada como mostra a seguinte figura:
O bloco de sincronização consiste de alguns caracteres especiais que avisam ao receptor
que está para iniciar a transmissão de uma mensagem.
2

O bloco de informação consiste basicamente na mensagem que deve ser enviada,
juntamente com os respectivos cabeçalhos. A mensagem útil pode ficar, por exemplo, na
faixa de 512 bytes.
O BCC é um caractere especial enviado ao final da mensagem com o objetivo de verificar
a ocorrência ou não de erros de transmissão. Em caso de erro, o receptor deve solicitar a
retransmissão da mensagem.
Vantagens da transmissão serial síncrona:
• maior eficiência (relação entre informação útil e bits redundantes)
• maior segurança na sincronização
• melhores métodos de detecção de erros
• maior velocidade
Desvantagens:
• Exigência de buffer, implicando custo mais alto;
• perda de maior quantidade de informação em caso de erro de sincronização ou de
transmissão.
1.3.3 Comparação entre transmissão serial e paralela
1.3.3.1 Custo
A transmissão serial possui um custo de linha bem menor do que a transmissão paralela,
entretanto, requer um esforço maior de hardware e software para serializar os bytes antes
de executar a transmissão.
Para distâncias superiores a 150m, o custo da transmissão paralela torna-se
praticamente proibitivo.
1.3.3.2 Velocidade e distância
A velocidade que pode ser conseguida através da transmissão paralela é bem
maior do que na transmissão serial. Em ambos os tipos de transmissão, a velocidade que
pode ser conseguida é inversamente proporcional à distância, como pode ser visto na
figura a seguir.Normalmente, a distância na transmissão paralela de dados não passa de
30m. A transmissão serial é utilizada de poucos metros até milhares de quilômetros.
1.3.3.3 Atenuação e amplificação
Quando um sinal elétrico é transmitido através de um fio, existe perda do sinal, que torna-
se mais significativa conforme a distância. Para compensar tal perda, pode-se utilizar
transmissores de maior potência ou amplificadores de sinal em determinados pontos do
percurso.
A amplificação de um sinal serial é bem mais simples que a amplificação de vários sinais
em paralelo: problemas de fase e sincronismo associados com a amplificação de muitos
sinais em paralelo pode resultar num aumento significativo de custos.
Os principais meios de transmissão conhecidos são:
• Fios de cobre;
• Fibras de vidro;
• Rádio;
3

• Satélites;
• Arrays de satélite;
• Microondas;
• Infravermelho;
• Luz laser.
Características dos meios de transmissão
Podemos observar que os meios de transmissão são divididos em meios guiados e não
guiados:
– Ex. meios guiados: fios, cabo coaxial, fibra de vidro;
– Ex. meios não guiados: rádio, microondas, infravermelho,etc.
A qualidade dos sinais numa transmissão de dados em telecomunicações são
determinados ambos pelas características do meio e do próprio sinal.
Nos meios guiados, as limitações são mais influenciadas pela tipo de meio utilizado;
Enquanto que nos meios não guiados, a largura de banda produzida pela antena pode
determinar a qualidade de uma transmissão
Na prática, em um projeto de um sistema de transmissão , o que é desejável é que os
dados tenham alta taxa de transferência e alcance grandes distâncias.
Desta forma, deve se observar os seguintes fatores em projeto:
- Largura de Banda (Bandwidth);
- Limitações físicas;
- Interferências;
- Excesso de receptores ou repetidores;
Fios de cobre
– É considerado o meio primário de transmissão de dados através de sinais
elétricos para computadores;
Vantagens:
– É barato e fácil de encontrar na natureza e tem uma boa condutividade
elétrica, somente a prata e o ouro superam no quesito condutividade (baixa
resistência elétrica);
Desvantagens : Interferência elétrica:
– Na verdade qualquer tipo de fiação baseada em metal, tem este tipo de
problema: interferência – cada fio elétrico acaba funcionando como uma
mini-estação de rádio;
– Fios paralelos tem grande influência;
Par Trançados
Cabo com fios de par trançados:
– Fios torcidos entre si, mudam as propriedades elétricas dos fios, reduzindo
as emissões de ondas eletromagnéticas;
– Reduzem também a influências causadas pelos outros fios.
3

O par trançado pode ser agrupado em cabos com dezenas ou centenas de fios de pares
trançados. Neste caso, para diminuir mais ainda as interferências com os outros pares
adjacentes, os fios tem diferentes comprimentos de trancados, variando entre 5 à 15 cm
para longas distâncias.
Aplicações:
Podem ser utilizados para sistemas analógicos com digitais:
-Sistemas telefônicos: Nas residências e no loop local;
- Redes locais de computadores: Redes locais de 10 e 100Mbps;
-Em PBX, sistemas de redes domésticas ou escritórios de trabalho.
-Taxas de dados:
– Curtas distâncias ->1Gbps;
– Longas distâncias -> 4Mbps.
Vantagens e Desvantagens:
– Barato;
– Fácil de trabalhar;
– Baixa capacidade de taxa de dados;
– Curto alcance;
Características de transmissão:
– Aplicações analógicas: Amplificado a cada 5Km
– Aplicaçòes digitais: Amplificado a cada 2 Km ou 3 Km
– Alcance Limitado
– Largura de Banda Limitada (1Mhz)
– Taxa de dados limitada (100Mhz)
– Sensível a ruídos
Fios de pares trançados também podem ser envoltos em materiais metálicos. Nesse
caso, os fios ficam bem mais protegidos devido a ação protetora do metal, evitando que
sinais magnéticos entre ou saiam do fio.
-UTP (Unshielded Twisted Pair ) – Par trançado não protegido:
– Usando em cabeamento simples de telefone;
– Barato;
– Fácil de instalar;
– Sofre com interferências de FM;
- STP – (Shielded Twisted Pair ) – Par trançado protegido:
– Possui proteção adicional a ruídos;
– Mais caro;
– Grosso e mais pesado;
Cabos Coaxiais
Os cabos coaxiais são bem mais protegidos contra interferências magnéticas:
A proteção é quase total, pois existem apenas um único fio em seu interior que fica
envolto a uma proteção metálica que a isola praticamente de qualquer onda
eletromagnética externa;
Não recebe nem emite sinais de interferência de outros fios.
Aplicações:
-Um dos meios mais versáteis de transmissão de dados;
3

-Usados em sistemas de distribuição de TVs, TV à cabo;
-Usados em transmissão de voz de telefones
-Pode transportar mais de 10000 vozes simultaneamente
-Pode ser substituído por fibra ótica
-Aplicações em redes locais de computadores;
Características de transmissão:
– Analógicos:
-Deve ser amplificado a cada poucos Kms;
-Aplicados em altas frequencias, acima de 500Mhz.
– Digital:
-Necessita de repetidores a cada 1 Km;
-Mantêm altas taxas de dados.
Fibras Ópticas
As fibras de óticas são muito utilizados pelos computadores para a transmissão de
dados.
Os dados são convertidos em luz através de diodos emissores de luz ou laser para a
transmissão;
O recebimento é realizado por transistores sensíveis a luz;
Vantagens:
– Não sofre interferência eletromagnética;
– Consegue transferir mais longe e em maior quantidade as informações que
um fio de cobre faz com um sinal elétrico. É necessário o uso de repetidores
acima de 10Kms, apenas;
– Pode codificar mais informações que os sinais elétricos (centenas de Gbps);
– Não requer dois fios de fibra de vidro para transmitir dados;
– Sofre baixa atenuação.
Desvantagens:
– Requer equipamentos especiais para polimento e instalação das
extremidades do fio;
– Requer eq. Especiais para unir um cabo partido;
– Dificuldade de descobrir onde a fibra se partiu dentro do revestimento
plástico.
Aplicações:
– Usados em troncos de comunicação;
– Troncos metropolitanos;
– Alterações de conexões troncos rurais;
– Loops Locais;
– LANs
Atua nas faixas de frequencias entre 1014 to 1015 Hz -
– Porção infra-vermelha e luz visível;
Emissor usado: LED (Light Emitting Diode)
– Barato;
– Suporta funcionamento com temperaturas elevadas;
– Vida útil maior.
ILD ( Injection Laser Diode)
– Maior eficiência;
– Maior quantidade de dados podem ser transmitidos;
3

Transmissão por Multiplexação por Divisão de Onda
Rádio – Comunicação Wireless
As ondas de rádio, ou radiação magnéticas também são utilizados para transmitir dados
de computador. Também chamadas de RF – Rádio Frequência;
Vantagens:
-Não requer meio físico para fazer a transmissão de dados de um computador ao outro.
Desvantagens:
-Pode sofrer diretamente interferências magnéticas.
Faixas de frequências:
- 2GHz à 40GHz ( Microondas, Direcional, Ponto a ponto, Satélite)
- 30 MHz à 1GHz ( Omnidirecional , Broadcasting (difusão) )
Antenas
Condutor elétrico para irradiar ou captar as energias eletromagnéticas
- Transmissão: -
. É realizado pelo equipamento transmissor;
.Convertendo energia elétrica em eletromagnética pela antena;
.É irradiado e refletido pelo ambiente;
- Recepção:
.É recebido pela antena convertendo a energia eletromagnética em elétrica;
.Mesma antena usado para a transmissão;
Antena Isotrópico
-Irradia em todas as direções
-Na prática não possui o mesmo desempenho em todas as direções;
-É um elemento pontual no espaço;
– Irradia igualmente para todas as direções;
– Gera padrão de irradiação esférica;
Antena parabólica
-Usado em comunicação terrestre (microondas)
-Formato de parábolica
-As ondas são direcionados através da reflexão pela parábola a partir do ponto focal
fixo na antena.
Rádio
Rádio Frequência
– Broadcasting
– Omnidirectional
– FM radio
– UHF and VHF television
– Sofre múltiplas interferência de caminho;
3

- Reflexão de ondas.
Microondas
As ondas de microondas são espectros mais elevados do RF. Porém tem um
comportamento diferentes das ondas de RF;
São ondas que podem ser direcionadas para efetuar a transmissão de dados e tem sérias
restrições quando a ultrapassar obstáculos;
Devido a sua frequência elevada, podem transportar mais dados que a frequência de
rádio;
– Microondas terrestres
– Microondas de Satellite
Microondas - Terrestre
-Parabólica “dish”
-Irradiação Focada;
-Linha de visão;
-Transmissão de longa distância
0-Alta frequencia e largura de banda.
Satélites
O sistema de satélites permite combinar as ondas de rádio para fazer as transmissões de
dados à distâncias mais longas;
Cada satélite pode ter de seis a doze transponder.
Transponder – cada transponder tem a finalidade de receber um sinal, amplificá-lo e
retransmiti-lo de volta a terra;
Cada transponder responde por uma faixa de frequência, chamada de canal;
Cada canal pode ser compartilhada entre vários clientes;
Funcionamento:
– Satélite é uma estão retransmissora;
– Recebe em uma frequencia, amplifica e envia em outra frequencia;
– Órbita geo-estacionária de 35.784 Km;
– Usados em transmissão de TVs;
– Usadas em Redes privadas;
Espalhamento espectral
Espalhamento espectral é uma técnica de modulação em que a largura de banda usada
para transmissão é muito maior que a banda mínima necessária para transmitir a
informação.
Dessa forma, a energia do sinal transmitido passa a ocupar uma banda muito maior do
que a da informação.
A demodulação é obtida fazendo a correlação entre o sinal recebido e uma réplica do
sinal usado para espalhar a informação.
Multiplexação
Multiplexação é uma técnica empregada para permitir que várias fontes de informação
compartilhem um mesmo sistema de transmissão.
Técnicas:
– TDM: multiplexação por divisão de tempo
3

– FDM: multiplexação por divisão de freqüência
Técnicas de Acesso ao Meio
Objetivo: Permitir o controle de acesso ao meio como forma de otimizar a utilização
desse recurso.
Define canais de comunicação independentes
Tipos básicos
– FDMA (Múltiplo acesso por divisão de freqüência)
– TDMA (Múltiplo acesso por divisão de tempo)
– CDMA (Múltiplo acesso por divisão de código)
– SDMA (Múltiplo acesso por divisão de espaço)
FDMA (Frequency Division Multiple Access)
– Proporciona a cada canal uma freqüência específica
– Incluem transmissões de rádio, TV e celulares analógicos
– Freqüências precisam ser separadas por um intervalo
TDMA (Time Division Multiple Access)
– Divide a banda em timeslots
– Uso em redes GSM
SDMA (Space Division Multiple Access)
– Utiliza transmissões direcionais
– Maior uso em sistemas via satélite
– Pode reduzir o número de estações de rádio base (ERB) que cobre um determinado
número de células
. n transceptores em uma mesma ERB
. Equipamento de rádio mais complexo
. Facilidade para operadora
– Permissão de projeto;
– Construção da infra-estrutura fixa;
– Manutenções.
CDMA (Code Division Multiple Access)
– Envia todos os sinais de uma única vez
– Cada sinal tem um padrão de codificação
– Emprega interferência destrutiva
– Problema perto-longe
. Varia a força de transmissão em função da distância entre o celular e a antena
Modulação
É um processo onde duas freqüências ou sinais combinados, de tal maneira que são
criadas novas freqüências. Este processo difere totalmente da adição de freqüências ou
sinais, operação esta que não gera novas freqüências.
Demodulação
3

É a restauração do sinal modulante ou informação, a partir do sinal modulado e da
portadora.
De maneira idêntica à modulação, a forma senoidal será utilizada para permitir mostar
com maior clareza como se processa a demodulação.
Banda Larga
Banda larga é uma comunicação de dados em alta velocidade. Possui diversas
tecnologia associadas a ela. Entre essas tecnologias as mais conhecidas são a ADSL,
ISDN, e o Cable Modem.
Essas tecnologias ainda não estão dispostas para qualquer usuário. Conexões por
cable modem ou ADSL só estão disponíveis em apenas alguns bairros nas maiores
cidades. Isso por que dependem das condições do sistema telefônico local (no caso do
ADSL), o nível do ruído, a força do sinal entre outros. Condições estas que são comuns
nos sistemas de comunicação das cidades devido aos cabos que são usados no nosso
sistemas telefônicos.
As conexões de banda larga não são difíceis de usar. São até mais fáceis que o
modem comum após serem instalados já que não é necessário discar e estabelecer uma
conexão a cada vez que entrar na internet. O problema é a instalação que é mais
complicada por poder ser prejudicada por deficiência da linha telefônica ou, no caso do
cable modem, por dificuldades na passagem do cabo e problemas como sinal.
Como a banda larga é mais rápido que os conhecidos modems de 56Kbps, seu
grau de segurança é mais baixo. É mais fácil invadir computadores e ter acesso à dados
de pessoais ou empresas que estão conectados em banda larga. Os provedores de
conexão de banda larga estão se preocupando com esse fácil acesso de hakers mas as
tecnologias existentes hoje o para tornar as conexões mais seguras ainda não são 100%
seguras. Aconselha-se ter seu próprio firewall. Para se ter uma idéia de como é
mais fácil invadir um computador conectado em banda larga, um computador utilizando
uma conexão de 256Kbps, possui até cinco vezes mais chances de uma invasão do que
um computador utilizando um modem convencional de 56Kbps. Para piorar isso, como
uma conexão e banda larga é muito mais duradoura, o tempo no ar é maior que as do
modem tradicionais, da mais possibilidades de invasão.
Tecnologias de Banda Larga
Das tecnologias mencionadas acima, a que será mais enfatizada por esse trabalho
é a ADSL, porém não posso deixar de mencionar sobre o Cable Modem e o ISDN.
ISDN:
O ISDN ou RDSI (Rede Digital de Serviços Integrados) permite transmissão de dados,
voz e vídeos simultaneamente. Essas transmissões são por um par de fios telefônicos
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comuns a uma velocidade de 128Kbps. Essa tecnologia é considerada tão segura quanto
o modem tradicional por se tratar de um acesso via linha discada, isto é , que se faz
somente quando vai se utilizar a Web.
Cable Modem
Essa tecnologia é um tipo de modem que permite a um computador conectar-se
aos cabos de TV por assinatura para acesso rápido à Internet Sua instalação é difícil. Até
para prédios que já possuem TV a cabos pode ter problemas de instalação por Ter casos
em que será necessário a instalação de um segundo cabo. A sua velocidade de
transmissão é variável. Normalmente não excede 1.5Mbps. Uma de suas vantagens, em
relação ao ADLS, contra invasão, é que o cable Modem é criptografado. Outra vantagem
é que seu IP é dinâmico, quer dizer, troca de maneira constante o endereço de conexão
do usuário.
ADSL -Assymetric Digital Subscriber Line
Traduzindo para o português, ADSL significa Linha digital Assimétrica de
Assinante. É uma nova tecnologia que não se refere a uma linha, mas a um modem que
converte o sinal padrão do fio telefônico de par trançado em um duto digital de alta
velocidade.
São chamados de “Assimétricos ” pela diferença de transmissão de upstream para
downstream, podendo o usuário transmitir dados de sua casa ou escritório a uma
velocidade entre 16Kbps e 640Kbps e fazer download numa velocidade entre 1.5Mbps e
9Mbps. Essa variação de velocidade é causada por vários fatores, entre eles estão o
estado do fio de transmissão e a distância entre a casa do usuário e a central telefônica, a
quantidade de equipamentos acessando a internet ao mesmo tempo usando modem
ADSL. Um outro fator é o uso do telefone ao mesmo tempo do modem. Como o modem
não ocupa uma linha telefônica, ele não conecta, o usuário pode usar o telefone que esta
utilizando a mesma linha do modem. Esse afeto na transmissão de dados é quase
imperceptível já que a transmissão de voz, ocupa apenas 1% do canal de conexão
deixando o resto (99%) para download e upload. Outros fatores são o diâmetro da linha
alem do seu tamanho como já foi dito anteriormente, presença de derivação e claro de
interferência dos outros pares. A atenuação da linha aumenta com o comprimento e a
freqüência e diminui com o diâmetro do fio.
Mas por que essa diferencia entre download e upload? Isso é porque o canal de download
é mais largo que o de upload. Explicando melhor, o ADSL funciona da seguinte forma: Um
modem é colocado na sua casa. Na central telefônica mais perto da sua casa também
possui um modem ADSL. Eles são conectados permanentemente.
Nessa conexão, o modem divide digitalmente a linha em três canais separados e
independentes. O primeiro é usado para transmissão de voz. O segundo para o usuário
enviar dados, o conhecido upload . O terceiro é usado para download que o usuário faz.
Foi percebido que as pessoas fazem mais download que upload. O que foi feito então: o
terceiro canal da conexão, o de downstream, é mais larga que os outros.
Assim permite um maior fluxo de dados numa velocidade maior.
3

Equipamentos Utilizados em ADSL
Modem ADSL
Este é o que faz o processamento de dados referente à alocação das informação
de downstream, upstream, e voz em seus respectivos canais.
DSLAM
O DSLAM efetua a conexão de cabos ADSL com a internet. Suporta diversos
protocolos e possui a vantagem de esta dedicada à apenas um usuário.
Tecnologia do Modem Digital
Como é totalmente digital, foi preciso muito estudos e avanços tecnológicos para
poder utilizar a linhas analógicas com o sistema digital. A ADSL necessita de um
avançado processo digital de sinal e algoritmos criativos para poder comprimir as
informações para a linha de telefone com par trançados. Os conversores A/D ( Analógico
para Digital) tiveram que ser aperfeiçoados. Como a linha telefônica de longa distancia
podem atenuar sinais de 1 Megahertz, que é uma extremidade inferior à usada pela do
ADSL, por 90Db, isso força as seções analógicas do modem ADSL a trabalhar muito para
atingir faixas largas e dinâmicas, canais separados e manter baixa os ruídos.
Por que Tradicionais DLCs e ADSL não se conectam?
Infelizmente, sistemas tradicionais DLCs (Digital Loop Carrier) não suportam
soluções ADSL por que foram construído primeiramente para prover um serviço de alta
qualidade de transferencia de voz. Isso fez com que não suportasse a necessidade de
banda larga que o ADSL exige. Mesmo os novos DLCs, que oferecem maiores acessos à
banda larga, não são idealmente utilizados para transmissão de dados.
Com esse problema de conseguir utilizar a tecnologia ADSL com os DLCs
existentes, algumas soluções foram encontradas. Entre elas mencionarei duas soluções.
Solução DSLAM Remota
No escritório central (Center Office) é posta uma DSLAM dentro de um gabinete
perto do gabinete que se encontra o DLC. Assim, o DSLAM negocia a
transmissão dos dados ADSL com a WAN.
Vantagens
-DSLAM são usados para servir grandes números de ADSLs ao mesmo tempo. Pode
servir de 60 a 100 linhas ADSLs
-DSLAM pode ser usada com qualquer sistema DLC sem nenhum impacto nos serviços
telefônicos por serem independentes do sistema DLC
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Desvantagens
-Essa solução é muito cara. Por ser separado do gabinete do DLC, a instalação requer
uma licença para o uso, um gabinete para ser guardado e instalado, com isso há também
um aumento de gasto energéticos.
-DSLAM remotas pode também causar problemas relacionados com o tamanho e a
configuração de conexão entre gabinetes.
Solução ADSL Line Card
Essa solução requer colocar “cartões - linhas” em slots abertos no sistema DLC.
Essa solução geralmente utiliza um ou dois formulários: No primeiro , o canal é usado
somente para estabilidade mecânica e todas conexões são feitas via cabo. Esse tipo de
configuração é típico dos sistemas DLCs. No segundo, a “linha - cartão” é um pedaço
integrado da operação DLC. O trafego ADSL e o de voz dividem o mesmo equipamentos
de transporte no escritório central. Tipicamente, essa solução representa a nova geração
de sistemas DLCs.
Vantagens
-Essa solução elimina virtualmente a necessidade de cabos e conexão com gabinete.
-Essa solução é muito mais barata que o DSLAM por usar o próprio gabinete do DLC. São
usados os slot que não estão em uso pelo sistema.
Desvantagens
-Como utiliza slots do sistema DLC, isso impede a expansão do sistema no futuro para
outros serviços. A maioria dos sistemas são já desenhados pensando numa expansão
dos seus recursos.
Vantagens de usar ADSL
Ao se estudar mais sobre ADLS, temos logo em vista a vantagem da velocidade.
Acessar a internet com uma velocidade até 5 vezes mais rápida que os modems
tradicionais de 56Kbps. Além disso, também possui o fato de não esta conectado a uma
linha telefônica. Não há contagem de pulso, sua conexão é permanente. Não existe conta
telefônica por esta conectado utilizando a internet. O meio de pagamento é fixo e mensal.
Vem junto com a conta telefônica. O que se paga é uma taxa de aluguel do aparelho e o
provedor de acesso. O usuário estará habilitado, usando ADSL, o uso em tempo real de
multimídia interativa, transmissão de vídeos com qualidade melhor ao utilizado hoje em
dia.
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SISTEMA MÓVEL CELULAR – SMC
A Agência Nacional de Telecomunicações (ANATEL) define o SMC como:
"Serviço móvel celular é o serviço de telecomunicações móvel terrestre, aberto à
correspondência pública, que utiliza sistema de radio comunicações com técnica celular,
interconectado à rede pública de telecomunicações, e acessado por meio de terminais
portáteis, transportáveis ou veiculares, de uso individual".
No Brasil o SMC opera na faixa de freqüências de 800 MHz (ou 0,8 GHz).
É o serviço celular que estamos utilizando hoje.
A figura acima mostra os componentes básicos de um sistema celular. Digo básicos pois
os serviços demandados pelo mercado tais como SHORT MESSAGES, CORREIO DE
VOZ, APLICAÇÕES WAP, SERVIÇOS DE PRÉ-PAGO, exigem que um volume realmente
grande de equipamentos sejam agregados às plantas originais das operadoras .
2. O Conceito Celular
O objetivo dos primeiros sistemas móveis era o de obter uma grande área de cobertura
através do uso de um único transmissor de alta potência, com a antena situada em um
local elevado. Embora essa abordagem gerasse uma cobertura muito boa, o número de
usuários era limitado. Um determinado conjunto de freqüências era utilizado por toda a
região e cada freqüência era alocada a um único usuário por vez, para evitar
interferências. Como exemplo
da baixa capacidade, pode-se citar o sistema móvel da Bell em Nova Iorque, em 1970: o
sistema suportava um máximo de apenas doze chamadas simultâneas em uma área de
mais de dois mil quinhentos e oitenta quilômetros quadrados . Dado o fato de que as
agências de regulamentação dos governos não poderiam realizar alocações de espectro
na mesma proporção do aumento da demanda de serviços móveis, ficou óbvia a
necessidade de reestruturação do sistema de telefonia por rádio para que se obtivesse
maior capacidade comas limitações de espectro disponível e, ao mesmo tempo, provendo
grandes áreas de cobertura.
O conceito celular foi uma grande descoberta na solução do problema de
congestionamento espectral e limitação de capacidade de usuários que havia em
sistemas de comunicações móveis até então. Esse conceito permite oferecer grande
capacidade com limitações de espectro alocado, sem grandes mudanças tecnológicas. A
FCC (Federal Communication Commission – órgão americano regulamentador de
telecomunicações), em uma regulamentação de 22 de Junho de 1981 definiu o sistema
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celular como : “Um sistema móvel terrestre de alta capacidade no qual o espectro alocado
é dividido em canais que são alocados, em grupos, a células que cobrem determinada
área geográfica de serviço. Os canais podem ser reusados em células diferentes na área
de serviço” .
A idéia do conceito celular constitui-se basicamente na substituição do transmissor
único de alta potência (responsável pela cobertura de uma grande área) por vários
transmissores de baixa potência, cada um provendo cobertura a uma pequena região
(célula) da área total. A cada uma dessas estações base é alocada uma porção do
número de canais disponíveis para todo o sistema. Às estações base são alocados
diferentes grupos de canais, de forma que todos os canais disponíveis no sistema são
alocados a um determinado número de estações vizinhas. A alocação de canais a
estações base vizinhas é feita de forma que a interferência entre estações base (e entre
usuários móveis) seja minimizada. Através do espaçamento sistemático das estações
base bem como dos grupos de canais, os canais disponíveis serão distribuídos através da
região geográfica e poderão ser reusados quantas vezes forem necessárias, desde que a
interferência entre estações cocanal (estações que
possuem grupos de canais em comum) seja mantida a níveis aceitáveis.
Essa idéia é antiga : a primeira proposta de sistema celular foi da Bell, feita à FCC,
em 1971 . Mas o desenvolvimento da idéia é ainda anterior, não posta em prática pela
complexidade do sistema de controle. Sua execução foi viabilizada pelo uso de
microprocessadores nos terminais (móveis e fixos) e, em outubro de 1983, o primeiro
sistema celular foi posto em operação, em Chicago, pela AT&T.
Um sistema celular básico é composto de :
• CCC – Central de Comutação e Controle
É o coração de um sistema celular, responsável pela validação dos assinantes,
processamento de chamadas, interface com a rede fixa de telefonia, interface com outras
CCC´s sejam elas de outra operadora ou não, geração de bilhetes das chamadas,
gerenciamento de hand-off (passagem do móvel de uma célula para outra), monitoração
de alarmes das Estações Radio Base – ERBs ,entre muitas outras funções . O termo em
inglês para CCC é MSC (Mobile Switch Center).
A quantidade de estações que uma CCC pode gerenciar e o número de assinantes
máximo depende muito da filosofia de operação de cada empresa no que diz respeito à
qualidade dos seus serviços .
O protocolo padrão para comunicação entre diferentes CCC´s de diferentes
empresas é o IS-41 .
A CCC pode ser descrita nos seguintes blocos:
- Matriz de Comutação – Esta parte da CCC é igual a uma central telefônica comum. Ela
é responsável pela interconexão com a rede fixa e a comutação entre os terminais
móveis;
- BSC (Base Station Controller) – É a parte da CCC responsável pelo gerenciamento das
ERBs. Através do BSC a CCC tem o status de todas as ERBs do sistema como , por
exemplo, alarmes e configurações . Pelo BSC, os técnicos da central podem efetuar a
operação e manutenção da rede.
- Gerenciador de Mobilidade – Esta incluída dentro do BSC. É a parte responsável pelos
handoffs dentro do sistema. O GM recebe continuamente dados de cada móvel (através
do canal de sinalização) como nível de sinal recebido, taxa de erro de quadro, e decide
para qual ERB o móvel deve efetuar o hand-off .
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- HLR (Home Location Register) – É a base de dados dos assinantes da área de serviço
de uma CCC. Em algumas arquiteturas podemos ter HLR contendo a base de dados de
mais de uma CCC e sendo acessada toda vez que uma chamada é requisitada.
- VLR (Visit Location Register) – Similar ao HLR, possui um cadastro dinâmico dos
assinantes, tanto dos locais (Home) quanto dos visitantes (Roamers).
- Transcoder – Algumas centrais trabalham com canais de voz entre a CCC e a ERB de
16Kb/s. Como as inter conexões com as outras operadoras de telefonia fixa, longa
distância e celular são feitas via canais PCM de 64 Kb/s, é necessário o transcoder para
fazer a conversão entre estas taxas.
- PTS – Ponto de Transferência de Sinalização. É responsável pelo gerenciamento da
sinalização entre a central celular e as outras centrais . Com o surgimento do protocolo de
sinalização por canal comum #7 (SS7), os canais de voz e sinalização passaram a seguir
caminhos independentes. Há uma rede nacional de nós PTS interligada para que as
centrais possam estabelecer as rotas para se completar uma chamada enquanto o
usuário está digitando os números do telefone desejado.
Dependendo dos serviços oferecidos por uma operadora, a CCC pode conter ainda outros
equipamentos:
- Gateways para interface entre celulares WAP e aplicações internet (serviços de notícias,
geo-localização, e-mails, m-commerce, etc.)
- Plataformas de gerenciamento de assinantes do serviço pré-pago.
- Plataformas de serviço de correio de voz (voice mail)
• ERB – Estação Rádio Base
Uma ERB corresponde a uma “célula”, no sistema .Daí temos o conceito de
telefonia celular. Ao invés de termos uma só estação irradiando em alta potência por toda
a cidade, temos várias antenas espalhadas numa área trabalhando com potências
menores, e o melhor, otimizando a utilização do espectro de freqüências disponíveis .
É a ERB quem se comunica com o assinante através da interface aérea escolhida
(CDMA, TDMA, GSM, etc.), e com a CCC através de canais PCM de voz e sinalização .
Podemos dizer que a ERB é um prolongamento da CCC. A disposição das ERBs em uma
determinada área depende profundamente do tipo de interface aérea. A área de cobertura
de uma ERB no sistema FDMA (AMPS), por exemplo, é menor do que no sistema CDMA,
isto porque no sistema AMPS há o problema da interferência entre os canais de ERBs
vizinhas com o reuso de freqüências, o que já não é tão crítico num sistema CDMA onde
todas as ERBs operam com a mesma freqüência.
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A ERB recebe canais de voz PCM da CCC através de um meio de transmissão
qualquer (microondas, fibra óptica, cabo, modem) e os modula em sinais de microondas
em freqüências de 800, 900, 1800, 1900 MHz dependendo do sistema, para irradiá-los
para os telefones móveis . Na ERB não acontece nenhum processamento, tarifação ou
controle de chamadas.
Uma ERB é composta basicamente de antenas de transmissão e recepção (que
podem estar numa única antena, omnidirecional) , filtros, duplexadores, acopladores,
transmissores e receptores, equipamentos de transmissão, torre, fonte e infra-estrutura
(sistemas de proteção de transientes, combate à incêndio, alarmes, pára-raios, prédio,
etc.).
A ERB transmite numa frequencia 45 MHz acima da frequencia de recepção .Como
vimos anteriormente, uma ERB pode ser OMNIDIRECIONAL ,onde temos uma única
antena, tanto para transmissão quanto para recepção, irradiando num ângulo de 360
graus em torno da ERB. Esta configuração é mais indicada quando temos ERBs isoladas
em pequenas cidades ou áreas rurais onde podemos trabalhar com potências maiores de
transmissão sem risco de interferir em outras estações. A configuração mais usada é a
SETORIZADA, onde temos grupos de antenas de transmissão (TX) e recepção (RX),
cada grupo tem um ângulo de cobertura, que pode ser de 120 graus (3 setores) ou 60
graus (6 setores) .
Durante a instalação dos sistemas celulares são feitos ajustes nos ângulos
horizontal e vertical das antenas para melhorar a sua cobertura e evitar interferências
entre elas. Este processo é chamado de OTIMIZAÇÃO do sistema . Equipes percorrem as
áreas de cobertura planejadas verificando o nível (potência) e a qualidade do sinal (taxas
de erro, fading, etc.) afim de se obter subsídios para novos ajustes . Como as redes
celulares estão em constante crescimento, este processo ocorre quase que
ininterruptamente .
Podemos ter ERBs com alta capacidade de canais, instaladas em containers ou
pequenos prédios específicos, ou com menor capacidade, que podem ser instaladas em
topos de prédios ou pequenas salas, ocupando espaços reduzidos .
Cobertura da célula
A cobertura provida por uma célula depende de parâmetros pré-definidos como,
potência de transmissão, altura, ganho e localização de antena. Vários outros fatores
como, presença de montanhas, túneis, vegetação e prédios afetam de forma considerável
a cobertura RF de uma base. Esses últimos fatores, obviamente, não são definidos pelo
projetista de sistema e variam de uma região para outra.
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• Telefone móvel
Sua função é transformar um sinal de voz humana, entre 300 e 3400 Hz, codificá-lo
e modulá-lo em uma frequencia de microondas para ser transmitido para a ERB, e
viceversa. A potência máxima de transmissão de um celular é de 600 miliWatts (0,6
Watts).
O móvel mantêm comunicação constante com a ERB através dos canais de
sinalização e controle, mesmo quando não há uma chamada em andamento É através
destes canais de sinalização que o móvel recebe informações da ERB como controle de
potência de transmissão, identificação da ERB, sincronismo com o sistema,
gerenciamento de hand-off, e envia requisições de chamadas e a identidade do móvel .
Opera em modo full-duplex, possuindo um caminho de ida e um de retorno em relação à
estação base, que são os links reverso (móvel para base) e direto (base para móvel).
Alguns exemplos de mensagens de controle trocadas entre móvel e base são:
_ pedido do móvel para acessar um canal e efetuar uma chamada;
_ registro do móvel na área de serviço atual (outra CCC);
_ mensagem de alocação de canal para o móvel, oriunda da estação base;
_ mensagem de handoff oriunda da estação base, para que o móvel sintonize outro canal.
Ressalta-se nesse ponto que o que está sendo chamado de “canal” constitui-se na dupla
link
direto e reverso.
As bandas A e B
As bandas A e B são diferentes faixas de freqüência de ondas de rádio. Estas
freqüências são canais de transmissão de sinais. Os telefones celulares operam através
de ondas de rádio em uma destas freqüências, com tecnologia analógica ou digital.
Freqüências
Banda A: 869 – 880 MHz e 890-891,5 MHz
Banda B: 880 – 890 MHz e 891,5 – 894 MHz
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Arquitetura do sistema
Um sistema rádio móvel pode ser elaborado segundo uma arquitetura centralizada
ou descentralizada. Em uma arquitetura centralizada, a Central de Comutação Móvel em
geral controla uma grande quantidade de estações base, tanto de células próximas como
distantes. Em um sistema descentralizado, as CCC’s têm uma região menor de
abrangência, controlando menos estações base quando comparado à outra arquitetura.
Sistemas pequenos tendem a ser centralizados, enquanto que sistemas maiores
seguem a abordagem descentralizada. Há diferentes níveis de descentralização, onde
pode ou não haver interconexão entre as CCC’s. No primeiro caso (há conexão entre
CCC’s), uma chamada de um móvel passará pela rede fixa apenas quando o usuário
chamado for fixo. Por outro lado, no segundo caso (não há conexão entre CCC’s), mesmo
que o usuário chamado seja móvel, mas pertencente a uma outra área de serviço (outra
CCC, portanto), a chamada terá que passar pela PSTN , pois é ela que proverá o contato
entre as duas CCC’s.
A Rede Brasileira
As operadoras brasileiras utilizam duas tecnologias digitais diferentes:
- TDMA - Time Division Multiple Access e
- CDMA - Code Division Multiple Access.
Eis uma relação das áreas, das operadoras, dos grupos ou bandas e das tecnologias
(agrupadas de diversas maneiras) e o número de celulares em cada uma , em 23 Nov
2000:
Área 1: Grande S.Paulo ( 3.971.905)
Telesp Celular (A - CDMA)
BCP (B - TDMA)
Área 2: Est. São Paulo (2.208.160)
Telesp Celular (A - CDMA)
Ceterp Celular (A - CDMA) CTBC Celular (A - TDMA)
Tess Celular (B - TDMA)
Área 3: Rio de Janeiro e Espírito Santo (3.789.098)
Telefônica Celular (A - CDMA)
ATL Algar (B - TDMA)
Área 4 : Minas Gerais (1.674.140)
Telemig Celular (A - TDMA)
CTBC Celular (A - TDMA) Maxitel (B - TDMA)
Área 5: Paraná e Sta. Catarina (1.667.891)
Tele Celular Sul (A - TDMA)
Sercomtel Celular (Londrina) (A - TDMA)
Global Telecom (B - CDMA)
Área 6: Rio Grande do Sul (1.791.875)
Tele Celular Sul (A - TDMA)
Celular CRT (A - TDMA)
Telet (B - TDMA)
Área 7: AC, RO, MT, MS, TO, DF e GO (1.616.541)
Tele Centro-Oeste Celular (A - TDMA )
CTBC Celular (A - TDMA)
Americel ( B - TDMA)
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Área 8: AM, PA, MA, RR e AP (792.190)
Tele Norte Celular (A - TDMA)
Norte Brasil Telecom (B - TDMA)
Área 9: BA, SE e AL ( 1.058.256)
Tele Leste Celular (A - CDMA)
MAXITEL ( B - TDMA)
Área 10 : CE, PI, RN, PB, PE e AL (2.295.778)
Tele Nordeste Celular (A - TDMA)
BSE (B - TDMA)
Operadoras da banda A:
Tele Nordeste Celular (TDMA); Tele Leste Celular (CDMA); Tele Norte Celular (TDMA);
Tele Centro-Oeste Celular (TDMA) ; Tele Celular Sul (TDMA); Sercomtel (TDMA); CTBC
Celular (TDMA); Telemig Celular (TDMA); Telefonica Celular (CDMA); Telesp Celular
(CDMA); Celular CRT (TDMA); CETERP (CDMA).
Operadoras da banda B:
BSE (TDMA); BCP (TDMA); Norte Brasil Telecom (TDMA); Americel (TDMA); Telet
(TDMA); Global Telecom (CDMA); Maxitel (TDMA); ATL (TDMA) ;Tess(TDMA).
Operadoras de tecnologia CDMA:
Tele Leste Celular (A); Telefonica Celular (A) ;Telesp Celular (A) ;CETERP (A); Global
Telecom (A)
Operadoras de tecnologia TDMA:
Tele Nordeste Celular (A) ;Tele Norte Celular (A); Tele Centro-Oeste Celular (A); Tele
Celular Sul (A); Sercomtel (A); CTBC Celular (A); Telemig Celular (A); Celular CRT (A);
BSE (B); BCP (B); Norte Brasil Telecom (B); Americel (B) ;Telet (B); Maxitel (B); ATL (B);
Tess(B).
Processamento de Chamadas
Canais diretos e reversos
Os canais de comunicação entre o móvel e a ERB podem ser classificados como diretos
(da ERB para o móvel) ou reversos (do móvel para a ERB).
Vamos utilizar o exemplo do CDMA
Canais Diretos
1. Canal Piloto
• O móvel faz uma busca lógica do canal piloto para saber se está em uma área de
cobertura com sinal CDMA.
• Sinal não modulado.
• Serve como referência de fase para que o móvel possa decodificar os outros canais.
• Serve também para que o móvel determine a sua distância até a ERB, através de uma
medida da potência do canal piloto.
• É pelo canal piloto que o móvel identifica a ERB . Identificadas as ERBs e suas
potências recebidas naquele instante, a central tem a localização aproximada do móvel e
pode então orientar o correto handoff .
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2. Canal de Sincronismo
• É usado pelo móvel para se sincronizar com o sistema (base de tempo).
3. Canal de Paging (busca)
• É usado para transmitir informações enquanto o móvel está vago ou em transição para
um canal de voz.
• Envia mensagens de registro, handoff vago, designação de canais, mensagens de
busca, parâmetros do sistema, parâmetros de acesso, lista de pilotos vizinhos, lista de
portadoras CDMA ativas.
• É o canal paging quem se comunica com o canal de acesso (canal reverso).
4. Canal de Tráfego (voz)
• É por onde ocorre a conversação.
Canais Reversos
1. Canal de Acesso
• É usado para responder a solicitações da ERB enquanto o móvel está vago.
• Envia mensagens de registro e resposta à busca .
2. Canal de Tráfego (voz)
• É por onde ocorre a conversação.
Processamento de uma chamada de um móvel para um telefone fixo
1. O móvel envia mensagem de origem e os dígitos discados no canal de acesso. O
Gerenciador de Mobilidade (GM) da central recebe estes dados e pede que a central
designe um circuito terrestre para esta chamada.
2. É designado um circuito (CCC-ERB) e um elemento de canal (MCC) para esta
chamada.
3. Toque de retorno e conversação
Processamento de uma chamada de um telefone fixo para um móvel
1. A central recebe uma chamada da rede fixa e determina se o móvel chamado é válido.
2. Através do seu último registro, ou seja a última ERB de onde o móvel enviou
sinalização, a CCC inicia uma busca, através do canal de paging.
3. Ocorre a validação a designação de um circuito para esta chamada.
4. Conexão.
Alocação de canal
Para um uso eficiente do espectro rádio disponível, é requerido um esquema de
reuso de freqüências que seja consistente com os objetivos de aumento de capacidade e
redução de interferência. Com o intuito de aumentar a eficiência na utilização do espectro,
uma variedade de estratégias de alocação de canais foi então desenvolvida. Tais
estratégias podem ser classificadas como fixas ou dinâmicas. A escolha da estratégia
impacta no desempenho do sistema, particularmente em como uma chamada é
gerenciada quando um móvel desloca-se de uma célula para outra.
Numa estratégia de alocação fixa de canais, é alocado um determinado conjunto
de canais de voz a cada célula. Qualquer tentativa de chamada dentro da célula só
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poderá ser servida pelos canais desocupados pertencentes àquela célula. Há algumas
variantes da estratégia de alocação fixa de canais. Em uma delas, chamada de estratégia
de empréstimo (borrowing strategy), uma célula pode pedir canais emprestados de uma
célula vizinha se todos os seus canais estiverem ocupados. A Central de Comutação
Móvel supervisiona os procedimentos de empréstimo e garante que o empréstimo do
canal não interfere em nenhuma chamada que esteja em progresso na célula de origem
do canal.
Na estratégia de alocação dinâmica de canais, os canais de voz não são alocados
às células permanentemente. Ao invés disso, cada vez que há uma tentativa de chamada,
a estação base requisita canal para a MSC. A Central então aloca um canal para a célula
que o requisitou.
A MSC apenas aloca uma determinada freqüência se essa freqüência não está em
uso na célula nem em nenhuma outra célula que esteja a uma distância menor que a
distância de reuso, para evitar interferência. A alocação dinâmica de canais diminui a
probabilidade de bloqueio de chamadas, aumentando a capacidade de troncalização do
sistema, pois todos os canais disponíveis estão acessíveis a todas as células. Esse tipo
de estratégia requer que a MSC colete dados em tempo real de ocupação de canais,
distribuição de tráfego, e de indicações de intensidade de sinal de rádio (RSSI- Radio
Signal Strength Indications) de todos os canais, continuamente. Isso sobrecarrega o
sistema em termos de capacidade de armazenamento de informações e carga
computacional, mas provê vantagem de aumento de utilização dos canais e diminuição da
probabilidade de bloqueio.
Handoff
Quando um móvel desloca-se entre células enquanto uma conversação está em
andamento, a MSC automaticamente transfere a chamada para um novo canal
pertencente à nova estação base. Esse procedimento de handoff não apenas envolve a
identificação de uma nova estação base, mas também requer que os sinais de voz e de
controle sejam transferidos para canais associados à nova célula.
O processamento de handoffs é uma tarefa muito importante em qualquer sistema
celular. Muitas estratégias de handoff priorizam os pedidos de handoff em relação a
pedidos de inicialização de novas chamadas, quando da alocação de canais livres em
uma célula.
Handoffs devem ser realizados com sucesso (e o menor número de vezes possível) e
deveriam ser imperceptíveis aos usuários. Projetistas de sistemas devem especificar um
nível ótimo de sinal que iniciará o processo de handoff. Uma vez que um nível particular
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de potência de sinal tenha sido estabelecido como sendo o nível que oferece a qualidade
de voz mínima aceitável no receptor da estação base (normalmente entre –90 dBm e –
100 dBm) , um nível de sinal ligeiramente superior é usado como limiar no qual o handoff
é feito.
Para se decidir se um handoff é necessário ou não, é importante garantir que a
queda no nível do sinal medido não é devida a um desvanecimento momentâneo e que o
móvel está realmente afastando-se da estação base que o serve. Para se certificar disso,
a estação base monitora o nível de sinal por um certo tempo antes do handoff ser
iniciado. Esse procedimento deve ser otimizado de forma que handoffs desnecessários
não ocorram e que handoffs
necessários sejam realizados antes da chamada ser interrompida.
Em sistemas celulares analógicos de primeira geração, a medição dos níveis de
sinal é feita pelas estações base e supervisionada pela MSC. Cada estação base
constantemente monitora a intensidade de sinal de todos os seus links de voz reversos
(móvel para base) para determinar a posição relativa de todos os usuários em relação à
torre da base. Além de medir a RSSI de chamadas em progresso dentro da célula, um
receptor adicional em cada estação base, chamado de locator receiver, é usado para
determinar o nível de sinal de usuários que estão em células vizinhas. Esse receptor é
comandado pela MSC e é usado para monitorar a intensidade de sinal de usuários em
células vizinhas que possam ser candidatos a handoff e reportar os valores de RSSI
medidos à MSC. Baseada na informação de nível de sinal fornecida pelo locator receiver
de cada estação base, a MSC decide se o handoff é necessário ou não e, caso seja, para
que célula ele deverá ser feito.
Em sistemas celulares de segunda geração que utilizam tecnologia TDMA (Time
Division Multiple Access), as decisões de handoff são assistidas pelo móvel. No handoff
assistido pelo móvel (MAHO), cada estação móvel monitora o nível de sinal recebido de
estações vizinhas e continuamente reporta essas medições para a estação base que a
serve no momento. Um handoff é iniciado quando a potência recebida de uma estação
base vizinha começa a exceder a potência recebida da estação base que serve o móvel
de um determinado valor ou por um certo período de tempo. Esse método permite que a
chamada seja transferida entre estações base muito mais rapidamente do que o método
da primeira geração permite, já que as medições são feitas por cada móvel e a MSC não
precisa mais da constante monitoração de níveis de sinal. O esquema MAHO é
particularmente bem adaptado a ambientes de microcélulas, onde handoffs são mais
freqüentes.
Sistemas diferentes possuem diferentes políticas e métodos para gerenciar os
pedidos de handoff. Alguns sistemas tratam pedidos de handoff da mesma forma que os
pedidos de inicialização de novas chamadas. Nesses sistemas, a probabilidade de que
um pedido de handoff não seja atendido por uma nova estação base é igual à
probabilidade de bloqueio de novas chamadas. Entretanto, do ponto de vista do usuário,
ter sua chamada abruptamente interrompida no decorrer da ligação parece ser muito mais
incômodo do que ser bloqueado eventualmente na tentativa de fazer uma nova chamada.
Para melhorar a qualidade dos serviços sob esse aspecto, vários métodos foram
desenvolvidos para priorizar os pedidos de handoff sobre os pedidos de inicialização de
novas chamadas quando da alocação de canais de voz.
Priorizando handoffs
Um método para dar prioridade a handoffs é descrito pelo conceito de reserva de
canal (guard channel), onde uma fração dos canais da célula é reservada exclusivamente
para pedidos de handoff oriundos de células vizinhas. Esse método possui a
desvantagem de reduzir o tráfego total permitido a chamadas originadas na própria célula.
Entretanto, esse método pode oferecer um uso eficiente do espectro se for utilizado em
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