S12

O Alcatel 1000 S12 está projetado principalmente como elo da Rede Telefônica Pública Comutada (‘Public Switching Telephone Network’-PSTN-), proporcionando acesso a assinantes analógicos, ISDN, móveis, cpct automáticas privadas, unidades remotas, etc. Além disso, o sistema pode ser incorporado à Rede de Comutação de Pacotes (‘Packet Switching Network’-PSN-), ISDN Banda Larga, Redes Inteligentes, Rede de Gerenciamento de Telecomunicação (Telecommunication Managment Network’-TMN- ), Alcatel MAN, ETC. Para o usuário, o Alcatel 1000 S12 oferece uma interface analógica, que é a linha residencial sobre par telefônico e também interfaces digitais, como ISDN sobre o par telefônico, links E1 para centrais PABX sobre cabo coaxial ou fibra optica. Para conexões entre centrais, o Alcatel 1000 S12 permite o uso de juntores digitais E1 com cabo coaxial, rádio ou fibra optica. Para o gerenciamento da central, utiliza-se normalmente o CCITT N7 (SS7) e o X25.Os usuários de Operação e Manutenção (OMUP) e de Tarifação (TAXUP) utilizam a SS7 para a conexão com os Centros de Serviço de Rede (‘Network Service Centre’-NSC-). Por outro lado, o protocolo X.25 é utilizado para juntor entre as centrais telefônicas e os centros de processamento de dados eletrônicos (‘Electronic Data Processing Centres’-EDPC-).

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ESTRUTURA DA CENTRAL

O Alcatel 1000 S12 opera digitalmente tanto no controle quanto no tratamento de sinal. O seu processamento é distribuído, possibilitando a central continuar funcionando mesmo com a falha de algum módulo, além de permitir uma adição de novas facilidades sem a necessidade de substituir toda a central. O controle da comutação também é distribuído. Internamente possuí vários caminhos de interconexão entre dois módulos.

Hardware

Funcionalmente, todos os módulos são ligados a matriz de comutação. Internamente, os canais possuem o dobro de bits de um canal PCM. Todos os módulos contêm uma parte comum denominada Elemento de Controle (‘Control Element’-CE-), composto de um microprocessador e sua memória, mais um circuito de interface para a rede de comutação (Digital Switching Network DSN). Esses CEs podem ser: Elementos de Controle Terminal (‘Terminal Control Elements’ -TCEs-) e Elementos de Controle Auxiliar (‘Auxiliary Control Elements’-ACEs). Os TCEs são os elementos de controle que são conectados a um conjunto de circuitos associados às funções do módulo, p.ex., circuitos de linha de assinante, circuitos de juntores digitais, etc. Os ACEs fazem a análise de erros e tomada de decisões, análise de prefixo no tratamento de chamadas, identificação do assinante chamado na central, etc., sem utilizar nenhum circuito eletrônico.

Alguns dos módulos mais significativos no Alcatel 1000 S12 são:

- Módulo de Assinantes Analógicos: É composto de seu TCE e de um conjunto de circuitos de linha analógicos. Os diferentes tipos de assinantes analógicos (normais, telefone público, prioritários, etc.) são suportados pelo mesmo tipo de circuito de linha. Existe outro módulo semelhante para assinantes ISDN, que varia principalmente no circuito de linha que, nesse caso, é digital. - Módulo de Juntores Digitais: Consiste em um TCE mais os circuitos de juntores digitais necessários para proporcionar o acesso de sistemas externos (outras centrais telefônicas, cpct automáticas privadas, unidades remotas de assinante, etc..) através de vias PCM padronizadas. O mesmo equipamento físico do módulo permite operar diferentes tipos de sinalização na via PCM (multifrequência R2, SOCOTEL, digital SS7, etc..), cuja análise é realizada em módulos de sinalização especializado (módulos de circuitos de serviço e módulos de tratamento de sinalização digital). -Módulo de Periféricos e Carga: Este módulo (TCE mais circuitos) realiza as funções de acesso a dispositivos externos -periféricos- como terminais de comunicação homem-máquina, impressoras, unidades de fita magnética, unidades de disco, etc., assim como ao painel central e às lâmpadas de alarmes. - Módulo de Relógio e Tons: Proporciona o sinal de sincronismo do sistema e gera os tons e gravações telefônicas básicas que são necessários na central. - ACEs: Com um mesmo hardware (microprocessador, memória e interface de comunicação com a rede) realizam diferentes funções auxiliares de acordo com o tipo de software carregado na memória. Este software residente em cada ACE define o nome do módulo.

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DESCRIÇÃO DOS DIFERENTES MÓDULOS DE HARDWARE

O Módulo de Assinantes Analógicos ('Analog Subscriber Module'-ASM-)

Módulo de Assinantes Analógicos proporciona o circuito terminal de linha aos assinantes analógicos. Cada módulo está formado por placas ALCN ("Analog Line Circuit type N’), que contêm 16 circuitos de linha. O módulo é composto por oito placas, ALCN, proporcionando, portanto, acesso a 128 assinantes. Estas oito placas, junto com a placa RNGF (para gerar a corrente de chamada), a placa TAUC (para testes), e a placa RMLC (para coleta de alarmes) estão conectadas a um elemento de controle implementado em uma placa MCUA por meio de duas vias PCM. Como veremos mais adiante em cada bastidor de assinantes estão equipadas duas placas TAUC e duas placas RMLC. Por outro lado, em cada módulo de assinantes é equipada uma placa RNGF.

d) Detecção do CRC4. Como procedimento adicional de proteção, o CCITT recomenda o uso do Código de Redundância Cíclico CRC4, que consiste na elaboração de um código de comprovação de 4 bits tomando como entrada todos os bits de oito quadros consecutivos. O código, C1C2C3C4, é enviado utilizando o primeiro bit dos quatro canais zero que transportam o padrão de alinhamento do grupo de oito quadros. Esse primeiro bit do canal zero não é usado para o alinhamento porque o padrão somente utiliza sete bits dos oito do canal.

Estrutura do módulo de assinantes analógicos

Os Elementos de Controle dos Módulos de Assinantes estão conectados em pares de maneira que cada um deles tenha acesso às placas ALCN dos módulos, e todas as placas possam ser operadas por qualquer um dos Elementos de Controle, em caso de falha do outro. No Alcatel 1000 S12, este modo de conexão é chamado CROSSOVER (representado por "X-OVER").

Em cada placa ALCN encontram-se os seguintes blocos funcionais:

1.- Resistência de entrada e relés de contato com os buses de testes (TAU) e corrente de chamada (RNGF). 2.- Interface de transmissão (um por linha). 3.- Bloco de processamento do sinal digital (conversão analógica a digital). Um bloco para cada 4.- Bloco de interface da MCUA. Um por placa.

Arquivo:PlacaALCN.JPG

Placa ALCN

Módulo de Enlace Digital

A função do módulo de juntor digital é atuar como interface entre a via PCM de transmissão a 2Mb/s e as vias internas do sistema a 4Mb/s, e em alguns casos, ser também uma interface entre a sinalização usada no juntor digital e a usada no controle interno da central.

                 Módulo de Juntor Digital

Poderão ser encontrados juntores digitais com sinalização de multifrequência, ou através de mensagens (sinalização por canal comum) . Em qualquer caso, existirá uma série de tarefas comuns a serem realizadas por qualquer módulo de juntores digitais :

a) Extração do relógio e conversão do código de linha para binário. Para poder interpretar corretamente o fluxo de bits que entram, deve ser feita uma regeneração do relógio de 2 Mhz o mais fielmente possível ao usado no lado transmissor. A regeneração é feita por um circuito dedicado através da observação dos impulsos que entram. Por isso, se o sinal que entra contém muitos zeros consecutivos a regeneração do relógio se torna difícil, razão pela qual a informação não é transmitida diretamente em forma binária e sim usando os chamados "códigos de linha".

                Transmissão Binária

O código de linha, HDB3 na Europa (AMI nos EE.UU.), consiste na transmissão de três níveis lógicos (-1,0,+1). Os um ("1") são transformados alternativamente em "+1" e "-1", e quando tiverem de ser enviados mais de três zeros consecutivos o quarto zero é enviado como um "1" com o mesmo sinal que o último enviado.

                Transmissão HDB3

Portanto, será necessário reconverter o sinal de HDB3 para binário no lado receptor, realizando o processo inverso ao do lado transmissor.

b) Retemporização ("Re-timing") Cada central envia os dados pela via de transmissão, utilizando seu próprio relógio, que pode ter algumas diferenças em relação ao da central receptora. Portanto, é necessário uma retemporização ou adaptação do sinal do relógio no lado receptor. Isso é conseguido usando-se um buffer de memória onde são escritos os dados de acordo com um relógio e são lidos seguindo o outro.

                Retemporização

c) Detecção do alinhamento de quadro

Na via de transmissão, o começo de cada um dos quadros PCM de 32 canais é indicada transmitindo periodicamente um padrão de alinhamento de forma alternante para cada quadro. Assim, será necessário reconhecer esse padrão para determinar o começo de cada um dos quadros.

                Realinhamento de Quadro

Para conseguir isso, um detector de alinhamento observa continuamente se o padrão do canal zero é repetido a cada dois quadros. Se essa detecção falha três vezes consecutivas, o juntor digital será colocado em posição de falha por perda de alinhamento, gerando um alarme denominado LFA ("Loss of Frame Alignment"). Esse alarme será transmitido ao extremo remoto utilizando um bit do canal zero (nos quadros que não levam o padrão de sincronismo), onde será recebido como alarme remoto RJA ("Remote Junction Alarm").

É possível que haja perda de algum padrão de alinhamento, mas se isso não acontecer três vezes consecutivas o sistema entrará em estado de perda de alinhamento. No entanto, essas falhas são contabilizadas pelo sistema de controle e, se for ultrapassado um certo limite de falhas, gerará um alarme de taxa de erro excessiva (ERR).

d) Detecção do CRC4. Como procedimento adicional de proteção, o CCITT recomenda o uso do Código de Redundância Cíclico CRC4, que consiste na elaboração de um código de comprovação de 4 bits tomando como entrada todos os bits de oito quadros consecutivos. O código, C1C2C3C4, é enviado utilizando o primeiro bit dos quatro canais zero que transportam o padrão de alinhamento do grupo de oito quadros. Esse primeiro bit do canal zero não é usado para o alinhamento porque o padrão somente utiliza sete bits dos oito do canal.

                  CRC4

O lado receptor calcula o caracter C1C2C3C4 a cada oito quadros e o compara com o que recebe nas oito quadros seguintes. Em função do resultado dessa operação o lado receptor aceita a transmissão como válida ou falsa, produzindo um alarme no segundo caso.

2.3.2.1 Módulos que operam sinalização multifrequência. Módulo de Juntores Digitais de baixa terminação ("Digital Trunk Module Low-End" - DTM o DTU -).

Nesse caso, a via de transmissão PCM transporta seus quadros organizados em grupos de 16 quadros, chamados multiquadros. Esses grupos são reconhecidos por um padrão específico enviado no canal 16 do quadro 0. O canal 16 dos quinze quadros seguintes é usado (cada um deles) para enviar a sinalização de linha de dois canais de juntor digital : o canal 16 do quadro 1 para a sinalização dos canais um e dezessete, o do quadro 2 para a dos canais dois e dezoito, etc. Serão empregados quatro bits para a sinalização de linha de cada canal.

Esses quatro bits indicarão as variações na sinalização de linha dos juntores digitais usados mais comumente, como ocorria por exemplo, nos juntores analógicos E e M, onde o par E e M era usado para indicar o estado do juntor. Quando o padrão de alinhamento de multiquadro não é reconhecido, é produzido um alarme LMA ("Loss of Multiframe Alignment").

Esse método de sinalização de linha é chamado sinalização por canal associado ou CAS ("Channel Associated Signaling").

A sinalização de registro (transmissão dos dígitos e dos diferentes diálogos de controle entre as centrais) pode ser feito com diferentes sistemas de sinalização multifrequência ("Multifrequency "-MF), que consistem em representar os eventos telefônicos das centrais através de um par de frequências dentre um conjunto determinado de, normalmente, seis frequências. Para detectar esse tipo de sinalização será necessário desviar o conteúdo do canal até o Módulo de Circuitos de Serviço, que contém uma placa denominada DSPA (descrita mais adiante).

Essa placa possui um processador de sinal digital (DSP) com os programas adequados e permite que cada módulo de serviços seja capaz de receber e analisar até 32 canais de até oito sistemas de sinalização diferentes, como por exemplo R2 ou SOCOTEL.

Os códigos de saída a serem transmitidos também são gerados no módulo de serviços, de onde são enviados através da rede até o juntor correspondente.

No sistema Alcatel 1000 S12, todas as tarefas de juntor digital CAS mencionadas são realizadas pelo módulo de juntores digitais de baixa terminação ou DTM constituído por uma única placa, a DTUA.

DTUA

                 DTUA

A DTUA contém a Interface Terminal, o processador e a memória do TCE, além das funções típicas do juntor digital.

Como é mostrado na figura a seguir, a placa é constituída de: um bloco de interface físico do juntor digital que contém os transformadores de isolamento e adaptação, o laço de realimentação do sinal de saída e o circuito de extração do relógio de 2 MHz, usado para transmitir o sinal até o outro extremo (esse relógio extraído do juntor digital pode ser enviado ao módulo de relógio e tons e servir como relógio mestre de referência -ver mais adiante-), o Circuito de Acesso do Juntor (TRAC: "Trunk Access Circuit ") que contém, em um único circuito LSI, a lógica para a conversão HDB3-binário, a retemporização, o controle do alinhamento de quadro, a extração do CAS, e o gerenciamento dos diversos alarmes.

Nessa placa são também encontrados os circuitos do TI e do elemento de controle. O elemento de controle está composto pelo processador, suas memórias PROM e RAM, e certos circuitos dedicados (controlador de interrupções, relógio, etc.).

               Diagrama DTUA

O processador lê a sinalização CAS recebida para cada canal da memória associada ao circuito TRAC, e escreve nele a sinalização CAS a ser enviada. Os juntores digitais de conversação são comutados até seu destino, no TI da placa, podendo ser este destino outro juntor, um assinante analógico ou um circuito de serviço, dependendo da fase em que se encontra a chamada nesse momento.

O módulo de juntores digitais CAS (DTM), localizado na placa DTUA, é conectado à rede de comutação interna do sistema formando TSUs de alto tráfego, ou seja, TSUs de quatro módulos cada uma. Um bastidor JH00 pode abrigar até 15 dessas TSUs, mas, se não for preciso tanto equipamento, os módulos DTM podem ser instalados em várias posições de outros tipos de bastidor.

2.3.2.2 Módulos que utilizam sinalização por canal comum : Módulo de Juntores Digitais de alta terminação. ("Digital Trunk Module High End" - IPTM -)

Na sinalização por canal comum, pode ser usado um canal de um dos juntores que formam uma rota, para a transmissão das mensagens de sinalização. Essas mensagens, que cumprem a recomendação CCITT Número 7, podem se referir a qualquer canal da rota, ou seja, a canais da mesma via PCM que transporta a sinalização ou aos de qualquer outra. Em uma rota haverá normalmente, por motivos de confiabilidade, um mínimo de dois juntores digitais de sinalização. No Alcatel 1000 S12, os juntores digitais que não transportam canais de sinalização N7 são conectados a módulos de Juntores digitais de baixa terminação como os vistos anteriormente.

Resumindo, o modo de trabalho é como segue:

- detecção da trama (flags) e comprovação do CRC. - Se está correto, reconhecimento da recepção. - Se o destino é :

- a própria central, envia a mensagem ao módulo de juntor digital que recebe o canal de voz indicado pelo CIC (distribuição). - outra central, envia a mensagem ao módulo de juntores digitais que controla o canal de sinalização adequado (encaminhamento).

Nos espaços vazios entre os quadros com conteúdo no campo de dados (mensagens), chamadas MSUs ("Message Signalling Unit": unidades de sinalização de mensagem), existe um fluxo contínuo de quadros de preenchimento ou FISUs, que não contêm campo de dados. As FISUs não incrementarão o campo FSN, mas podem usar o campo BSN para o reconhecimento de quadros recebidos. Mensagem de Sinalização

No módulo de juntor digital com sinalização N7 existem vários blocos funcionais capazes de efetuar todas as tarefas mencionadas, todos eles contidos em uma só placa chamada DTRI, que é conectada a um elemento de controle do tipo MCUB. O módulo em conjunto é denominado IPTM ("Integrated Packet Trunk Module": Módulo de juntores e pacotes integrado).

2.3.2.3 Módulo de Sinalização por Canal Comum (HCCM).

O módulo HCCM está composto de um elemento de controle e até oito placas SLTA ("Signalling Link Termination Type A"). Cada placa SLTA opera um link de sinalização.

O canal de sinalização será conduzido através da rede interna de comutação até a MCUA encarregada das oito SLTAs, e a partir dela enviado por um canal fixo i, atribuído a uma SLTA. Já na SLTA, esse canal é comutado no OBCI até um canal fixo do porto 1, que é lido por um ILC. Quando o ILC detecta a presença de quadros, retira os guias, e os grava na memória fazendo DMA.

Um processador dedicado, chamado SC ("Signalling Controller": controlador de sinalização), comprova que o quadro foi recebido corretamente (análise de nível 2) e passa a mensagem a uma memória de porto duplo, avisando o processador OBC. O OBC lê a mensagem e continua com o processo, em função de qual seja o endereço de destino da mensagem. Portanto, encaminhará a mensagem até um módulo de juntor digital (DTUA) que possui o canal de voz definido no CIC, ou até outra SLTA associada ao canal de sinalização pelo qual deve sair a mensagem para atingir o ponto de destino.

2.3.3 Módulos relacionados com linhas e juntores.

Os módulos aqui considerados relacionados com as linhas e os juntores digitais são: o módulo de serviços necessário para a análise dos códigos usados em sinalização multifrequência, e o módulo de testes de juntores digitais.

2.3.3.1 Módulo de Serviços (SCM - 'Service Circuit Module').

Esse módulo é necessário para a recepção e análise dos códigos dos diversos sistemas de sinalização multifrequência usados entre centrais, e dos códigos de linha multifrequência (DTMF - ‘ Dual Tone Multifrequency"). O módulo de serviços, o qual pode analisar um máximo de trinta e dois canais com códigos multifrequência de até quatro sistemas diferentes. Esse módulo transmite todos os códigos multifrequência dos quatro sistemas até o elemento de controle para que o TCE os distribua às juntores apropriadas. Essa distribuição é realizada transmitindo cada código fixo possível por um canal fixo, dedicando 15 canais para cada um dos sistemas de multifrequência.

Além disso, este módulo pode tratar até quatro conjuntos de multifrequência a mais no lado receptor (p.ex. DTMF na rotina do assinante). A lógica necessária para tratar os trinta e dois canais de entrada de até oito sistemas multifrequência diferentes e para emitir os códigos correspondentes em quatro conjuntos de quinze canais cada um está implementada em apenas uma placa chamada DSPA. Esta placa contém um processador especializado no tratamento dos sinais digitais chamado DSP ('Digital Signal Processor'), um conjunto de filas FIFO programáveis contidas na RAM e uma interface entre todos os elementos.

Um processador 80186 ou compatível, chamado OBC ('On Board Controller'), controla a placa e faz o intercâmbio de informação com o DSP usando um registro de supervisão. Uma vez que a emissão está limitada a um máximo de quatro sistemas diferentes e que a emissão e recepção estão "emparelhados" somente se poderão implementar de modo global até quatro sistemas de sinalização, além do de sinalização do assinante (DTMF) que não precisa de emissão.

2.3.3.2 Módulo de testes de juntores digitais (TTM - 'Trunk Testing Module').

O TTM é o módulo dedicado a testes de juntores digitais tanto para a detecção de falhas como para a verificação periódica da qualidade do serviço oferecido. O TTM está composto por um elemento de controle (MCUA) e um hardware específico. Com este módulo podem ser realizadas diversas operações nos juntores digitais, uma vez que pode tomar medidas sobre juntores que finalizam em centrais que, embora não sejam o Alcatel 1000 S12, disponham de aparelhos que sigam as recomendações do CCITT.

O TTM poderá, portanto, avaliar a potência e o nível de ruído de um sinal de voz recebido por qualquer canal de um juntor digital e gerar qualquer sinal da banda vocal no sentido contrário. Os extremos do juntor digital a ser medido se 'entende' com o TTM por meio de um intercâmbio de sinalização multifrequência que adota o código CCITT nº5 (ATME2). Este código pode ser detectado e transferido ao CE ou ser gerado pelo mesmo.

teste de CAS

O TTM pode constatar a boa recepção do padrão de alinhamento do quadro de qualquer juntor digital (teste LER -'Line Error Rate'-) e também gerar e verificar os padrões cíclicos que serão inseridos em um canal a ser testado, como recomendado pelo CCITT (teste BER -'Bit Error Rate'-); ou fixar o valor da amostra (que será sempre a mesma) a ser enviada por um canal e verifcá-la no outro extremo.

O TTM pode realizar outros testes, que são: passar para analógico e enviar para o lado externo o sinal recebido por um canal específico de um juntor digital, e fornecer o conteúdo de um canal a uma das duas interfaces V.24 para sua conexão ao aparelho de medida correspondente. Tudo isto é conseguido graças ao uso de um hardware específico baseado na placa DSPA, que é praticamente a mesma usada no módulo de serviços. A única diferença é que a DSPA usada aqui dispõe de um OBCI, já que sem ele seria impossível encadear as duas DSPAs contidas no TTM aos juntores do TCE.

O módulo é completado por duas placas opcionais denominadas MIRB ('Modem Interface and Rate Adapter Board') e TDAA ('Test Desk Adapter Board'). A primeira tem interface de modem e de adaptador de velocidade transferindo os conteúdos de um canal à V.24. A segunda converte para analógico um máximo de seis canais.

2.3.4 Módulo de Relógio e Tons ("Clock and Tone Module" - CTM -).

Este módulo, que é essencial no sistema, será o encarregado da geração do relógio mestre de 8 Mhz que será distribuído a todos os multiportos e elementos de controle, garantindo o sincronismo próprio do sistema. Também é o responsável pela geração dos tons telefônicos básicos da central, além da data e hora atuais. Pela grande importância de suas funções, este módulo se encontra sempre duplicado e ambos os CTMs trabalharão no modo ativo/ativo ("Active/Hot standby").

Cada módulo de relógio e tons envia seu sinal de 8 Mhz ao companheiro e, em ambos, os dois sinais de 8 Mhz entram num circuito de seleção onde é escolhido apenas um, o mesmo para os dois módulos, de forma que a distribução em paralelo do sinal de ambos os módulos leve na realidade o mesmo sinal de relógio. Ou seja, os dois sinais de relógio que chegam a todos os multiportos e elementos de controle são provenientes da mesma fonte: a saída do módulo de relógio e tons ativo nesse instante. O circuito de seleção muda automaticamente de um sinal para outro quando este pára de receber o relógio selecionado nesse momento.

Os tons são distribuídos em paralelo a todos os elementos de controle, entrando através do porto 5 do TI por um padrão de canais fixo adaptável a qualquer administração. Módulo de Tons

A geração do relógio está embasada num PLL ("Phase Locked Loop" ou oscilador ‘amarrado’ na fase), no qual constam basicamente dois componentes: um oscilador controlado por voltagem (VCO) e um detector de fase (PD). O VCO varia a frequência do sinal periódico em sua saída em função da voltagem V aplicada em sua entrada. O detector de fase produz uma voltagem de saída que depende da diferença de fase entre o sinal de entrada e o de saída do oscilador. Diagrama PLL