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-).
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.
Software
O software é organizado com o suporte de um sistema operacional e uma base de dados, de desenho exclusivo para o Alcatel 1000 S12. Esse software está presente em todas as CEs.Os programas encarregados de executar as funções telefônicas do sistema, tais como sinalização, comutação, tarifação, etc., são projetados como módulos de software elementares. Esses módulos de software ficam localizados na memória do CE no qual devem realizar a sua tarefa. O fluxo de dados entre módulos de software, residam no mesmo CE ou em diferentes, são coordenados com o uso dos serviços prestados pelo sistema operacional e são implementados através de unidades de dados denominadas Mensagens.
Prática de Equipamento
As placas são inseridos em seu vão correspondente dentro dos quadros de um bastidor. O quadro intermediário do bastidor, denominado ‘Quadro de Ventilação’, é utilizado para dissipar o calor através de um defletor de ar (opcional). Tem-se acesso ao bastidor tanto pela sua parte frontal como pela posterior. Estão dispostos em fileiras que, interconectadas apropriadamente, formam a planta da central em um espaço reduzido. Cada módulo funcional é composto de uma ou mais placas impressas, que podem sem equipadas em diferentes localizações de diferentes bastidores. Isso significa que a distribuição dos bastidores é variável.Também possuí uma fonte para alimentação das placas.
CONFIGURAÇÕES E APLICAÇÕES
Algumas configurações possíveis: - Centrais Locais, Trânsito e Combinadas De 512 a 100.000 assinantes Até 60.000 juntores - Centrais internacionais - Unidades remotas de assinantes Até 976 assinantes remotos - Outras configurações: Centro de Serviço da Rede, SSP em Redes Inteligentes, MSC em redes móveis,...
FACILIDADES
A interface de operação dá ao operador toda a informação relativa a assinantes, enlaces, etc. Além disso, o sistema de comunicação homem-máquina é capaz de mostrar todas as mensagens de saída necessárias para informar sobre problemas ou acontecimentos internos que devem ser conhecidos pelo operador. Esta interface homem-máquina é composta do software necessário no Alcatel 1000 S12, bem como de um conjunto de dispositivos de entrada/saída (VDUs, PCs com programa de emulação, impressoras, etc.). Esses terminais permitem, de um lado, introduzir as ordens de tomadas de ações em forma de comandos de operação, e de outro, a visualização das mensagens em forma de listagem de texto em tela ou papel. Todos os comandos de operação que o sistema é capaz de executar são organizados em diferentes áreas, atendendo a um critério comum: operação sobre assinantes, juntores, etc. Serviços comuns aos usuários analógicos e com ISDN: - Linha Direta sem Discagem: Sem o envio de dígitos, a central proporciona imediata ou temporizada, um número pré-programado pelo usuário - Discagem Abreviada: Um número curto permite ao usuário efetuar chamadas para usuários públicos - Transferência de chamadas em caso de ausência de resposta: As chamadas são desviadas para um terceiro número da lista, em caso de não existir uma resposta por um certo período - Completar a chamada para um assinante ocupado: A central administra as chamadas para o usuário, mantendo a chamada até que o assinante chamado fique livre. - Identificação de chamada maliciosa: No caso do usuário chamado enviar um sinal determinado à central, toda a informação da chamada é armazenada para se conhecer a identidade do assinante chamador. Serviços exclusivos de assinantes ISDN: - Aviso do valor da comunicação: O usuário é informado sobre a tarifa da chamada, durante a chamada ou ao término da mesma. A informação é mostrada na tela do terminal telefönico ISDN. - Sinalização de Usuário para Usuário: Os usuários ISDN podem enviar sua própria informação através da rede, graças a propriedades particulares da sinalização SS7 com o usuário ISUP.
Centrex
Centrex é a implementação de uma rede de comunicação privada virtual, com recursos que não fazem parte das premissas do usuário e sim da central pública local. Para tanto, os usuários devem estar conectados a mesma central. O Centrex de Área Expandida (‘Wide Area Centrex’-WAC-).é uma melhoria do serviço Centrex. Este novo serviço permite principalmente formar grupos Centrex com assinantes conectados a diferentes centrais públicas.Porém a WAC tem um plano de numeração privada, associado totalmente ao plano de numeração pública.
Grupo de comunicação de negócios ou 'Business Communication Group' (BCG).
Esse serviço permite aos usuários de negócios pertencentes a diversas centrais telefônicas, interconectar-se por meio de uma rede privada virtual. O serviço pode incorporar elementos que sejam usuários individuais analógicos ou ISDN pertencentes a um serviço Centrex, cpct privadas analógicas ou ISDN. Com o uso de um plano privado de numeração, os usuários pertencentes a um BCG podem efetuar chamadas para intercomunicação de voz ou dados. A vantagem fundamental do serviço BCG é a propriedade de permitir um plano de numeração privado completamente independente do público.
ELEMENTOS DE HARDWARE
A REDE INTERNA DE COMUTAÇÃO DIGITAL
O elemento chave que possibilita o controle distribuído é a Rede Interna de Comutação Digital. Essa Rede é o dispositivo que permite a comutação espaço-tempo, ou seja, mudar o conteúdo de um intervalo de tempo de uma via PCM de entrada para outro intervalo de tempo em outra via PCM de saída. A Rede apresenta uma estrutura dobrável, ou seja, todos os módulos estão conectados no mesmo lado da Rede, e o procedimento para acessar um módulo a partir de qualquer outro é exatamente o mesmo, qualquer que seja o módulo em questão.
Elemento de Comutação Digital (Multiporto)
A Rede está construída a partir de uma série de unidades idênticas chamadas Elementos de Comutação Digital ou Multiportos. Os Multiportos estão conectados uns aos outros por meio de vias PCM, de 30 + 2 canais, de 16 bits. O multiporto é capaz de realizar a comutação espaço-tempo entre os canais das 16 vias PCM de entrada e as 16 de saída. Cada via PCM de entrada está conectada a um dos 16 portos receptores do multiporto, e cada via PCM de saída a um dos 16 portos transmissores. Fisicamente, o multiporto está constituído de 1 LSI denominado SWEL, montado sobre uma placa de circuito impresso. Este LSI contém os 16 portos transmissores e os 16 receptores.
Comutação no Multiporto
O conteúdo de cada canal é armazenado conforme chega, em um registro de memória. O conteúdo do mesmo pode levar uma indicação para determinar o canal de destino. Dessa forma, a rede de comutação tem um controle progressivo. Os dois primeiros bits, dos 16 que existem em cada canal, são os de protocolo. Se um canal não tem comutação estabelecida, o protocolo é 00 (CLEAR). Quando pretendemos definir uma comutação do canal no multiporto, esses dois bits de protocolo são 01 (SELECT). Os bits restantes são usados para diferentes propósitos. Existem vários tipos de comandos SELECT. O primeiro é chamado "SELECT Porto Fixo, Canal Fixo". Nesse, os bits restantes indicam o porto e o canal de saída. Esses dados, que relacionam a entrada com a saída, são armazenados em uma memória interna do porto de entrada. Quando o comando SELECT aparece, a comutação fica definida por meio de seu armazenamento na memória. O conteúdo sucessivo do canal comutado será enviado ao porto transmissor através de um bus comum composto principalmente de: quatro fios do número do porto de destino, cinco fios do número do canal de destino, e dezesseis fios de dados. As amostras de voz, representando sinais analógicos, são bytes enviados como conteúdos sucessivos de um mesmo canal. Esses bytes são envoltos nos 16 bits do canal com bits de protocolo a 11 (SPATA). As mensagens entre microprocessadores são fragmentadas em bytes (ou, em alguns casos, em 12 bits) e enviadas envoltas com bits de protocolo a 10 (ESCAPE). No entanto, outra possibilidade é a chegada de outro comando SELECT, que será direcionado a outro multiporto situado em um nível mais profundo na rede. Esses comandos SELECT são tratados como protocolos SPATA ou ESCAPE. O multiporto opera todos eles da mesma forma, dirigindo o conteúdo do canal de entrada até o canal e porto de saída indicado na memória. A situação será mantida como foi descrita, até que a comutação seja liberada, com a chegada de dois protocolos 00(CLEAR) consecutivos que desfazem a associação entre o canal de entrada e o de saída. Existem outros tipos de comandos SELECT.
Estrutura da Rede
A rede de comutação é construída a partir de um conjunto de multiportos conectados de forma que permitam o acesso total entre os módulos terminais, e a probabilidade de bloqueio interno é mínima.
Conexão dos módulos à rede
Os módulos estão conectados à rede através de um par de multiportos chamados Comutadores de Acesso ("Access Switch"-AS-). Cada uma das duas vias PCM que saem da interface terminal (TI) são conectadas aos primeiros portos desses comutadores de acesso. Dependendo do tráfego operado pelos módulos, quatro ou oito módulos podem ser conectados a cada par de comutadores de acesso, constituindo uma estrutura chamada Subunidade Terminal (‘Terminal Sub Unit"-TSU-)A fim de permitir a interconexão entre diferentes TSUs, os portos 8, de oito comutadores de acesso são associados, conectando-se aos oito primeiros portos (0-7) de um multiporto (como mostra a figura a seguir), denominado nesse caso Comutador de Grupo ("Group Switch"-GS-). Essa estrutura é denominada Unidade Terminal (‘Terminal Unit"-TU-).
Interconexão entre Comutadores de Grupo
Quando existe mais de uma Unidade Terminal (TU) será necessário interconectá-las. Isso é conseguido equipando multiportos em uma segunda etapa da rede. Até oito TUs são conectados formando uma estrutura chamada SEÇÃO. Uma Seção é construída interconectando-se os oito comutadores de grupo (GS) da primeira etapa com outros oito multiportos na segunda etapa, usando uma topologia de caminhos múltiplos.Se houver mais de uma seção (máximo 16), será necessário interconectá-las através de uma terceira etapa. Embora um único grupo interconecte todas as seções, pode se implementar um máximo de oito grupos para conseguir aumentar o número de caminhos possíveis e, portanto, diminuir a possibilidade de bloqueio interno. Chama-se PLANO o conjunto de seções e grupos. Como foi mencionado antes, os comutadores de acesso estão conectados a um plano através do porto 8. Se, devido a um aumento do tráfego, são necessários mais caminhos, é possível equipar até 3 planos mais, conectados aos portos 9, 10, e 11 de tais comutadores de acesso (sempre são equipados ao menos dois planos). Os portos 12 a 15 são usados para conectar os ACEs (que também podem estar conectados aos portos 4 a 7 em TSUs de alto tráfego), os módulos de Relógio e Tons e os módulos de Periféricos e Carga.
Endereços da Rede
Um caminho da rede é estabelecido com os consecutivos comandos SELECT que um elemento de controle envia através de um dos canais das vias PCM que o une a um comutador de acesso. Dessa forma, o caminho é estabelecido de forma gradual, avançando para o interior da rede até o ponto de reflexão, para poder atingir o módulo de destino. Esse caminho deve ser o mais curto possível, de forma que, para módulos da mesma TSU, o ponto de reflexão esteja situado no comutador de acesso, para módulos da mesma TU na 1ª etapa de rede, para módulos da mesma seção na 2ª etapa da rede, e na 3ª etapa da rede quando os módulos a enlaçar pertençam a diferentes seções. Para possibilitar a conexão de dois módulos através de um caminho, é necessário que cada um esteja definido com homogeneidade. Isso é conseguido com as coordenadas do endereço da rede.
Z: Indica o número de seção (0-15). Y: Número do porto de 1ª etapa ao que está conectado seu TSU. X: Número do comutador de acesso mais baixo ao que está conectado seu TSU. W: Número do elemento de controle dentro de seu TSU.
Bloqueio de Caminhos
Quando um comando SELECT é executado em um multiporto, o porto transmissor envolvido envia um sinal de reconhecimento ao receptor, informando-lhe que a comutação pode ser realizada. Dessa forma, quando o "SELECT Porto P, Qualquer canal" é executado, se o porto transmissor não dispor de canais livres, não enviará o sinal de reconhecimento, passando ,portanto, o canal de entrada ao estado de "Não Reconhecimento" ("Not Acknowledge"-NACK-), que será memorizado no receptor. Os passos de comutação que foram estabelecidos até o ponto de NACK não têm nenhuma utilidade e o caminho deve ser liberado. O microprocessador que originou o comando SELECT é avisado fazendo uso do canal 16 da via PCM paralela àquela ao longo da qual o caminho foi estabelecido até agora.
Túneis
Quando uma perda de sincronismo em um par de portos é produzida ou há uma falha de hardware, uma informação de alarme é transmitida pelo canal 0, de forma que alcance algum CE. O alarme de chegada é implementado mudando o protocolo do canal 0 de CLEAR para SPATA. Visto que a informação de alarme viaja através do canal 0 e esse canal não é comutado usando comandos SELECT (como os outros canais), a comutação é executada por meio de pontes de hardware existentes em cada multiporto, de forma que os portos ALTOS e BAIXOS estejam interconectados. Esta associação é chamada de TUNEL. No caso de uma rede estar apenas parcialmente equipada, a informação de alarme pode atingir somente um elemento de controle. Nesse caso, o túnel é denominado de Cova. No entanto, em alguns casos de equipamento parcial, a informação de alarme pode não alcançar nenhum microprocessador. Por isso, será necessário implementar pontes de hardware suficientes para conseguir que estes caminhos sejam ao menos covas, para que a informação de alarme possa atingir pelo menos um microprocessador.
ESTRUTURA GENÉRICA DE UM MÓDULO
O módulo contém duas partes básicas: os circuitos específicos da função do módulo e o elemento de controle ou CE. Esse último é composto de um microprocessador e sua memória principal, onde são executados os principais programas que realizam as funções do módulo; e um circuito de interface com a rede interna denominado Interface Terminal (‘Terminal Interface’-TI-) que permite a união entre o módulo no qual se localiza e o resto dos módulos do sistema, através de caminhos estabelecidos na rede. Devido a sua independência do hardware, a atribuição de funções a serem realizadas por cada um dos ACE é totalmente flexível, podendo substituir-se dinamicamente as funções em caso de falha em algum deles. Algumas das funções que os ACEs realizam são: análise de prefixo, análise de tarifação, definição de recursos de enlaces, cálculo de estatísticas sobre eventos na central, etc.
Interface Terminal
A interface terminal ou TI (‘Terminal de Interface’) é o componente do elemento de controle que possibilita o acesso do microprocessador à rede interna de comutação. Graças ao TI, o CE é capaz de enviar ou receber pacotes de dados (Mensagens) até ou desde outros CEs. Outra função do TI é conectar o Elemento de Controle e os circuitos do módulo (circuitos de linha, de enlaces, etc.), proporcionando igualmente acesso dos circuitos à rede interna. Estas funções são realizadas sob a direção do microprocessador do Elemento de Controle, exceto em alguns casos, quando a comutação no TI é dirigida com o conteúdo do canal de entrada (analogamente à comutação nos portos da rede). A modificação do estado dos canais dos portos, e, portanto, o funcionamento do TI, é realizada normalmente a partir do microprocessador do CE por meio de comandos. Esses comandos são ordens escritas em duas palavras da PRAM reservadas para tal tarefa, as quais são lidas pelo porto cuja identidade fica escrita em um terceiro registro. Esta propriedade é permitida porque os portos receptores do TI suportam a interpretação de comandos de seleção entrantes, de forma semelhante aos portos da rede interna. Essa função do TI é denominada Seleção Transparente (ao microprocessador principal).
Processador
O microprocessador do CE é o encarregado de coordenar as tarefas atribuídas ao módulo. Para isso, possui uma memória principal onde estão os programas e os dados necessários para desenvolver suas funções.
Implementação física de um CE
Originalmente, o TI ocupava uma placa completa, denominada TERI ou TERA, dependendo da versão, enquanto o processador precisava de várias placas (uma para o micro e outras para a memória). Posteriormente, o processador e a memória foram integrados em uma única placa denominada TCPA ou TCPB. Atualmente, o CE completo é implementado em uma única placa impressa da qual existem duas versões: MCUA e MCUB.
- MCUA: Nessa placa o micro utilizado é o 8086 ou compatível. Esse micro é equipado com 1 Mbyte de memória e trabalha em 8 Mhz. Existem variantes particulares a partir da placa padrão, as quais contêm um bus de baixa velocidade (para acesso a circuitos do módulo), ou dois canais de modem (para conexão com dispositivos externos).
- MCUB: Nesse caso é utilizado um microprocessador 80386 ou compatível. Esse micro é equipado com um máximo de 16 Mbytes (as várias variantes da placa permitem equipar 2, 4, 8 ou 16 Mbytes). Também possui um conector externo ao bus do micro (bus multimestre), de forma que a RAM dessa MCUB possa ser compartilhada com processadores externos.
O OBC ('On Board Controller')
No Alcatel 1000 S12, muitos dos módulos possuem um conjunto de circuitos que inclui seu próprio micro residente, encarregado de tarefas de inicialização e rotinas, poupando esse trabalho ao micro principal. Para a comunicação desse OBC com o exterior é fornecida uma interface denominada OBCI (‘OBC Interface), que permite a comunicação tanto com o CE local como com a rede interna, através do TI. Para comunicações entre CE e OBC é possível estabelecer caminhos temporários sobre o OBCI. Para conexões de chamada (ex. circuitos de juntores) pode-se estabelecer conexões estáveis, as quais existem até o envio de um comando de liberação.