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O Crossroads no contexto do SITEP


O presente trabalho destina-se a dar a conhecer um dos subsistemas do SITEP, com recurso a uma linguagem necessariamente pouco técnica, que seja entendida por leitores sem habilitação específica. Porém, para entender o enquadramento do Crossroads no SITEP é necessário descrever, pelo menos sucintamente, o que é o SITEP.

O SITEP

SITEP é o acrónimo de Sistema Integrado de Telecomunicações do Exército Português. O SITEP nasceu de uma proposta de estudo apresentada por mim e visou a substituição das tecnologias analógicas por tecnologias digitais e passagem de uma rede  em estrela para uma rede malhada.

O SITEP foi, como alguém já disse, o apagão da tecnologia analógica nas Telecomunicações Permanentes do Exército e o acender da tecnologia digital.

Alguns anos antes do SITEP houve uma tentativa de redimensionar as Transmissões do Exército, nas quais também participei. Nessa tentativa apareceu pela primeira vez a expressão “sistema integrado” aplicado às Transmissões. Porém, esta expressão tinha apenas um conteúdo geográfico e espacial e não tecnológico. O SITEP foi, assim, o primeiro sistema de Transmissões do Exército, adaptado ao espaço nacional resultante da descolonização, que tinha como doutrina, que ainda hoje persiste, os princípios básicos seguintes: respeitar o cenário envolvente, responder aos requisitos operacionais do Exército e empregar tecnologias digitais de valor provado.

Respeitar o cenário envolvente, queria dizer que cada novo projecto do SITEP tinha de garantir as interligações com todos os equipamentos de Transmissões instalados do antecedente, quer eles fossem do Exército, dos Ramos das FA, das FS, da NATO ou civis.

Responder aos requisitos operacionais, obrigou a pensar num sistema que desse resposta aos requisitos operacionais existentes à data da implantação de cada novo projecto e que mantivesse a capacidade de responder a novos requisitos operacionais e tecnológicos futuros. Isto obrigou a considerar o SITEP como um puzzle, onde cada nova peça (projecto) encaixasse com o existente e fosse aberto a receber o seguinte. Por isso foi imaginado como um sistema malhado e hierarquizado, conceitos que se desenvolverão mais à frente.

Empregar novas tecnologias digitais de valor provado

Acrescentar “de valor provado”, queria dizer que se rejeitava o experimentalismo e que só seriam aceites equipamentos de gerações tecnológicas já com provas dadas de bom funcionamento e abertas a novos desenvolvimentos. A tecnologia digital era ainda, para muitos, uma miragem, mas objecto de estudo e discussão continuada para um pequeno número de oficiais. Estes sabiam que só a tecnologia digital poderia responder aos dias que estavam para vir e o SITEP foi nisso uma antecipação que produziu assombro.

Hierarquia do SITEP

O SITEP compreende basicamente três níveis ou hierarquias: Sistema Primário, Redes Regionais e Redes Internas de UU/EE/OO.

1. Rede SITEP

O Sistema Primário compõe-se de uma rede malhada de feixes digitais de cobertura do território nacional, apoiada em nodos de comutação. Por ele se faz o transporte de todo o tipo de informação, se garante a comutação de serviços integrados incluindo a rede de comunicação por pacotes, utilizando o protocolo X.25, e se faz o controle remoto de gestão, centralizada  no RTm. Os nodos, de uma maneira geral situados juntos dos QG/RM e ZM, constituem pontos de compatibilização entre o sistema novo e o analógico, tradicional do STM. Os nodos serão ainda os pontos de transição para o degrau hierárquico inferior, as Redes Regionais. Cada nodo liga-se ao Sistema Primário por dois feixes digitais distintos.

As Redes Regionais constituem o segundo escalão do SITEP. Em caso de corte total do Sistema Primário que chega ao nodo, a RM respectiva fica isolada do escalão superior, mas com as comunicações internas intactas. A organização destas redes depende da topologia da RM onde se inserem, mas tipicamente são constituídas por uma central de comutação e encaminhamento junto ao QG, ligada a um sistema de feixes hertzianos que faz a distribuição regional.

As Redes Internas da UU/EE/OO situam-se na base do SITEP e são tipicamente constituídas por uma central de comutação, uma rede de distribuição de voz, texto e dados e um terminal de feixes hertzianos que lhes dão acesso à Rede Regional.

2. Nodo – Tipo

Nodo – Tipo       

A rede malhada do SITEP tem, como se disse, conectividade dois, ou seja, é preciso cortar pelo menos dois feixes para isolar um nodo. Isto significa que a cada nodo chegam pelos menos dois feixes do Sistema Primário. Em cada feixe circula informação nas duas direcções, o que permite, em caso de corte de um feixe, que o nodo se mantenha ligado ao Sistema Primário pelo outro.

Os nodos são elementos fundamentais do SITEP, pois não só tratam, encaminham e controlam a informação, mas também compatibilizam as diferentes gerações tecnológicas.

Se a área a servir ultrapassar uma determinada dimensão, como em Lisboa acontece, há necessidade de mais de um nodo de comutação. Estes nodos, depois de interligados formam uma área nodal que se comporta, face ao Sistema Primário, como se de um só nodo se tratasse.

3. SITEP – Área Nodal

Refere-se ainda que as centrais nodais são órgãos de comutação de serviços integrados (dados e voz) que podem coexistir com órgãos de correio electrónico e encaminhamento automático de mensagens, como é o caso do CROSSROADS, com todo o comando remoto centralizado no RTm.

4. PTAP – Cenário Esquemático Envolvente

Projectos Tipo de Área Piloto ( PTAP)

Com o PTAP entra em cena a tecnologia digital, para substituir a  tecnologia analógica, que apenas se mantém até ao serviço até ao fim da vida útil dos equipamentos analógicos instalados.

O Projecto-tipo foi concebido pela primeira vez para o SITEP. Era constituído por uma parte administrativa, que regulava a legalidade dos procedimentos e as relações com os fornecedores e uma parte técnica, diferente para cada projecto.

O primeiro dos Projectos-tipo foi o Projecto Tipo de Área Piloto (PTAP), o qual constituiu o “pontapé de saída” do SITEP e o seu primeiro Nodo. O PTAP foi projectado de uma só vez, mas foi executado em três fases. A primeira fase consistiu numa central de comutação situada no RTm e outra no EME com a respectivas Redes Internas, ligadas entre si por um cabo de fibra óptica, a primeira fabricadaem Portugal. Asegunda fase deste projecto é o CROSSROADS e a terceira o correio de voz centralizado.

5. PTAP – Cenário Lógico Envolvente

Subsistemas do PTAP

A primeira fase do PTAP entrou em serviço em Março de 87. Do ponto de vista dos serviços que prestava, o PTAP integrava os subsistemas que se descrevem a seguir.

a. Subsistema de comutação digital por circuitos (OMNI S3)

Fornece ligações comutadas, com interligação ao subsistema de comutação por pacotes e suporta terminais dos tipos:

Telefónicos analógicos e digitais;

Telex, analógico e digital e

Terminais e computadores síncronos e assíncronos.

b. Subsistema de correio de voz

A tecnologia projectada permite correio de voz, centralizado por nodo, utilizando caixa de correio (mail box), protegida código privado de acesso (por password). Faz-se notar que este projecto já incluía uma espécie de intranet.

c. Subsistema de Gestão e Controle da Rede

Este subsistema, instalado só no RTm, permitia estender a toda a rede primária, com antecipação de mais de vinte anos em relação projectos posteriores que reclamam este louros:

Telessinalização de avarias

Manutenção centralizada do software

Reconfiguração da Rede

Restrição de utilização da rede (por imperativos operacionais).

d. Subsistema da comutação de mensagens

Este subsistema é o CROSSROADS que, para além de aceitar ligações de telex convencionais e terminais de telex das novas tecnologias, tipo microprocessadores, assegura a comutação de mensagens. Para interligar máquinas de diferentes tecnologias, isto é, para respeitar o cenário envolvente, o CROSSROADS foi desenhado para converter automaticamente quer códigos Baudot, quer ASCII, e aceitar velocidades de transmissão que vão de 50 a 19.200 Baud.

Para a comutação de mensagens, foi provido de software adequado, que responde também à comutação por pacotes, permitindo a computadores ligados a este sistema dialogarem com teleimpressores e vice-versa.

Para finalizar o cenário envolvente do CROSSROADS falta ainda referir a rede do STM então existente, que teve aspectos delicados para gerar um sistema de indicadores de encaminhamento, em simultâneo com a hierarquização das estações, que permitisse uma relação biunívoca, sem erros entre terminais, estações e o CROSSROADS.

Faz-se notar ainda que o CROSSROADS além de ser um centro de mensagens automático, substituiu de uma só vez, toda a guarnição, pessoal e processos do CTE, por um único operador da consola de comando e gestão da rede. Recorda-se que ainda não era sequer conhecida a expressão emulação, processo que veio a permitir, com recurso a programação adequada, simular, em computador, as operações realizadas pelo CROSSROADS.

O CROSSROADS – O QUE É?

Numa definição à letra Crossroads, ou a sua abreviatura Xroads (que de futuro passaremos a usar), pode ser definido como caminhos cruzados e indica qual será a sua função, como órgão central deste subsistema.

O Xroads é um sistema automático de comutação de mensagens, concebido expressamente para interligar vários subscritores da rede telegráfica do Exército Português.

Este sistema baseou-se no COMFY HOUSE, que equipava os Centros de Vigilância e Alerta da Força Aérea dos Estados Unidos e foi construído pela GTE Government Systems Corporation, expressamente para ser incluído no PTAP (Projecto Tipo de área Piloto) do Sistema Integrado de Transmissões do Exército Português (SITEP).

Constituição Física do Crossroads

O Xroads é constituído por um Bastidor (rack) e por uma Consola de Comando e Controle do sistema Xroads, trabalhando a informação em rolo de papel (hardcopy), com os conteúdos e funções que se descrevem a seguir.

6. XROADS – Bastidor

Bastidor

O Bastidor é constituído por ma caixa, com protecção média contra o impulso electromagnético, que contem:

Um CPU PDP  11/24, com 1 Mbyte de memória RAM
Dois Discos Rígidos  RL02, de 10  Mbyte cada
96 Portas I/O full duplex (I/O quer dizer de entrada e de saída)
Um “Patch Panel”  – Painel alternativo e de Ligações.
Relógio Gerador de sinais de sincronismo e da hora

7. XROADS – Drives

8.  XROADS – Discos

Consola de Comando e Controle

A Consola é o aparelho vocacionado para o comando e controle do sistema. É através dela que se faz o arranque (start up) e o arrear do sistema (shutdown), se controla o disco de arquivo e se controla e dirige a rede. Isto confere-lhe uma importância capital na gestão real do sistema e no treino dos operadores. Dado o melindre do uso indevido e a necessidade de apuramento de responsabilidades, todos os comandos nela introduzidos deviam ficar registados em papel, em vez de serem apenas visionados num VDU. Daí lhe vem o nome de consola hardcopy.

9. XROADS – Consola

Características de funcionamento do Xroads

Abreviadamente as funções do Xroads são agrupadas na designação “store and forward”, e descrevem-se do modo seguinte:

Interliga e compatibiliza aparelhos de diferentes gerações tecnológicas (telex convencionais, computadores, etc.) e diferentes velocidades de transmissão desde50 a19.200 Baud, trabalhandoem códigos Baudotou ASCII.

Armazenava e ordena as mensagens em fila de espera pelo grau de precedência e, dentro deste, pela ordem de chegada.

Analisava as duas primeiras linhas de cada mensagem, aceitando-a, ou rejeitando-a se incorrectamente preenchida, de acordo com o ACP 127 da NATO.

Faz a procura automática caminhos alternativos.

Aceita oito graus de precedência de mensagens, ordenava-as pela ordem de precedência e de entrada e enviava-as, a todos os seus destinatários.

Escolhe, nas estações com mais do que um terminal, aquele que estiver livre.

Armazena em disco as mensagens aceites, permitindo a constituição de arquivos com a duração programada pelo operador.

Permite a difusão de mensagens por toda a rede ou parte dela.

Permite comunicações escritas do tipo pergunta resposta (chatter). Como hoje se faz com os telemóveis.

Faz a sua própria reentrada automática em funcionamento após a ocorrência de falha de energia.

Tem capacidade de ligação até 96 portas I/O (input/output) full duplex

Permite a recuperação cronológica das mensagens e a sua retransmissão.

Permite a análise de tráfego por:

Tráfego total da Rede,

Tráfego de uma estação (mensagens emitidas e/ou recebidas);

Tráfego num intervalo de tempo;

Controlo de erros.

Permitiu a eliminação a necessidade do Centro de Mensagens convencional, respectivo pessoal e meios, por que passou a assegurar todas as suas funções e ainda as de análise de tráfego.

Dispõe de uma consola de operador que, além das funções já referidas, desempenhava também as de posto director da rede.

No planeamento do SITEP constava a instalação de pequenas unidades (24 portas) nos nodos principais, interligados aos respectivos subsistemas de comutação por pacotes para constituir uma rede telegráfica com capacidade para atender milhares de utilizadores, devidamente dirigida e facilmente analisada a partir do RTm. Cumulativamente, era criada uma redundância do sistema que, por avaria do Xroads ou isolamento de uma RM/ZM, garantiria a sobrevivência do restante subsistema.

Conceitos básicos 

Uma das capacidades do Xroads é a comutação de mensagens e o store and forward, conceitos que se desenvolvem a seguir.

a. Porquê as tecnologias digitais e não analógicas?

A primeira função de uma rede de telecomunicações é o transporte fiel da informação recebida até ao destino. Para isso essa informação é previamente codificada num a sequência de sinais eléctricos para o que basicamente se usam dois métodos distintos: analógico e digital.

Os sinais analógicos variam continuamente entre dois extremos. Os sinais digitais possuem apenas um número determinado de valores distintos de tensões eléctricas.

Então, que diferença faz usar um método ou o outro?

A transmissão analógica, tradicionalmente usada para transmissão de voz, apresenta inconvenientes, face ao digital, pelo seguinte:

Qualquer sinal eléctrico, na sua propagação à distância, sofre sempre um amortecimento a que vem adicionar-se o ruído térmico do meio de transmissão, o que, passada uma certa distância, obriga a uma reconstituição do sinal para repor a sua forma original, de contrário este torna-se irreconhecível. Os aparelhos que reconstituem o sinal chamam-se repetidores e regeneradores.

Os repetidores são utilizados na transmissão analógica. Amplificam o Signal recebido, mas não actuam sobre o ruído, amplificando-o juntamente com o sinal. Na transmissão digital e dado que o sinal só pode ter níveis fixos conhecidos, utilizam-se regeneradores, os quais asseguram não só compensar o amortecimento sofrido pelo sinal, mas conseguem reconstituí-lo totalmente. A primeira consequência a tirar é que a transmissão digital proporciona uma quase imunidade ao ruído. A segunda é a de que, se é fácil identificar os sinais, é possível enviá-los a um ritmo superior, aumentando a capacidade de transmissão do meio. Por outro lado os equipamentos digitais necessários para as operações de comutação e multiplexagem são muito mais baratos do que os correspondentes analógicos.

De salientar que, na mesma rede, podem coexistir os dois tipos de transmissão descritos. Esta possibilidade de coexistência, foi elevada pelo SITEP a uma condição: o novo sistema deveria respeitar o cenário envolvente que, evidentemente, no STM era analógico. Os equipamentos que compatibilizam os dois tipos de transmissão são os MODEM. MODEM é o acrónimo de modulador desmodulador (MODulator DEModulator).

b. Porquê IVSN ou RDIS para o SITEP?

IVSN –  Integrated Services Digital Network ou a sua correspondenteem Português  RDIS– Rede Digital de Integração de Serviços.

Para começar assume-se que a noção de rede já está adquirida.

A rede é precisa, quer para a partilha de recursos quer para o acesso a informação distante. As redes podem ter várias topologias, entre as quais saliento a rede malhada, porque assume especial importância no contexto do SITEP. A seguir analisa-se cada um dos conceitos.

Rede digital

Prefere-se a rede digital porque proporciona ritmos de transmissão muitíssimo elevados, reduz a complexidade e os custos das interfaces para interligar os terminais e computadores à rede e reduz a um valor negligenciável a taxa de erros.

Integração de serviços

Quer dizer que, basicamente, em vez de termos redes próprias para comunicação de voz, redes para comunicação de mensagens e redes para comunicação de dados (As LAN – Local Área Network e as WAN – Wide Área Network), podemos veicular através de uma só rede toda a espécie de informação codificada (numérica, textual, áudios ou visual) entre tipos diferentes de terminais (computadores, VDU, telex, Telepac).

Apenas como exemplo refere-se que podem pôr-se terminais inteligentes (com capacidade de processamento) a comunicar com teleimpressores e a seguir regressar à sua função normal de computação. Esta possibilidade, evidenciada sempre que a ocasião o permitia, conduziu à decisão de integração da Informática no SITEP, o que foi realizado logo no Projecto seguinte – O ARTEL. Recorda-se que quando foi implementado o Xroads e absorvida a rede de telex analógica do STM já um teleimpressor custava mais do um computador pessoal.

c. Comutação

As redes telefónicas usam o sistema de comutação de circuitos, como já referi.

Durante uma conversação telefónica o circuito está ocupado por um ou por outro dos correspondentes a quase totalidade do tempo. Este tipo de comutação requer a dedicação exclusiva de um circuito físico entre os correspondentes durante todo o tempo da conversação e tem ainda os inconvenientes seguintes:

Linhas e centrais do percurso têm de estar disponíveis;

Interlocutores têm de estar disponíveis;

Tempo gasto para estabelecer a chamada excessivo;

Recursos de rede ficam cativos até que o chamante desligue;

O circuito fica inacessível para outros usos.

Esta comutação não é por isso adequada para a transmissão de texto e de dados.

Comutação por pacotes

Para enviar o sinal de teleimpressor por comutação de circuitos teria de se ocupar o circuito todo o tempo que o operador levasse a digitar caracter a caracter, ficando este desocupado a maior parte do tempo.

Uma forma muito mais eficiente é a de juntar todos os caracteres da mensagem, ou apenas uns quantos formando pacote, e enviá-los todos de uma vez só a alta velocidade.

Com este processo a linha de transmissão será ocupada a penas um instante, podendo ser partilhada por várias comunicações a intervalos sucessivos. Tem ainda a vantagem, no caso da comutação por pacotes, de eles poderem seguir por circuitos físicos diferentes desde a origem até ao destino. Basicamente é a isto que chamamos comutação de mensagens.

É evidente que este sistema de comutação de mensagens e principalmente a comutação por pacotes exigem centrais de comutação muito mais sofisticadas, nomeadamente capazes de fazer store and forward.

d. Store and forward – ou Armazenar e enviar

No sistema store and forward não se estabelece uma ligação física entre o expedidor e o destinatário, nem o terminal que expede a mensagem sabe se o destinatário está livre ou não. A mensagem é entregue à central local que a memoriza e a envia ao destinatário ou a outra central de trânsito (nodo) que lhe dá seguimento para o destino, logo que disponha de um caminho livre.

Para que tudo isto possa acontecer é preciso que cada pacote de informação tenha indicação do seu destino, que os nodos comuniquem entre si, que haja regras de acesso, de velocidades de transmissão, etc, o que é um problema deveras complexo.

ISO / OSI

Para resolver o problema complexo das intercomunicações foi criada a Internacional Standards Organizativo, conhecida por ISO, que o dividiu problemas mais simples. O Open Systems Interconnections (OSI), dependente daquela, adoptou a mesma regra para abordar o problema geral da ligação entre quaisquer dois terminais, dividindo-o em 7 níveis ou camadas distintas. (1 físico; 2 lógico; 3 rede; 4 transporte; 5 sessão; 6 apresentação; 7 aplicação).

Para o SITEP interessam apenas os três níveis mais baixos.

O nível 1, físico trata das características mecânicas, eléctricas, funcionais e processuais para estabelecer, manter e terminar a ligação física entre utilizador e a rede de telecomunicações.

O nível 2, lógico, define o processamento de controle da ligação lógica para efeitos de troca de informação entre o utilizador e a rede.

O nível 3, rede, define os procedimentos de controle para a troca de informação entre troços de rede, ou seja nodo – nodo, terminal – nodo ou nodo – terminal.

Enquanto na OSI se trata das especificações teóricas, há outra organização que se ocupa de definir as normas standard para os vários fabricantes de equipamentos. É o CCITT.

CCITT –  Normas standard

O CCITT, Consultative Committee for International Telephone and Telegrphy produz as definições das normas que constituem as bases standards para os fabricantes de equipamentos.

A rede de dado do SITEP usa o protocolo de nível 3 entre nodos. Mas o CCITT não intervém com o que se passa no interior das redes, pelo que cada fabricante pode ter o seu.

Porém na periferia da rede, esta tem que apresentar interfaces Standard. Estes definem o formato, o significado e a cronologia relativa à troca de informação entre uma rede e os terminais que lhe estão ligados e entre redes diferentes.

Este é mais um campo do cenário envolvente que o SITEP teve de estudar para a elaboração dos seus projectos.

Os standards do CCITT começam por V. e X. e são numerados. Concretamente, no caso do SITEP salienta-se o emprego do V.24, que trata da ligação entre os terminais e os modems e o X. 25 que é a norma para o sistema de comunicações por pacotes. Ver figura  5.

“Tecnologias digitais de valor provado”

Quando o projecto do PTAP foi iniciado tinha-se conhecimento da existência de equipamentos capazes de satisfazer os nossos requisitos, mas não se tinha a certeza se se apresentariam a concurso. Isso foi dito às empresas convidadas a fazer demonstrações no RTm, no de desenvolvimento do projecto do PTAP. No final, apenas uma respondeu aos requisitos, incorporando na sua proposta o XROADS.

10. XROADS- Capa do Manual

Do Caderno de Encargos constava que dois oficiais teriam um estágio de treino seguido da recepção preliminar conduzida por mim, ambos na fábrica, com os respectivos encargos incluídos nas propostas de preços.

Acompanharam-me à Califórnia e lá ficaram em estágio o Capitão Garcia e o Capitão Rodrigues.

Recordo ser este um período muito intenso, também porque o que estava incorporado no equipamento não correspondia bem ao constante do Caderno de Encargos e da Proposta do fornecedor, apesar de ter vindo a Portugal previamente um quadro da fábrica para se inteirar disso. Logo fiz constar que ou se cumpria rigorosamente o estabelecido ou XROADS não seria recebido. Tanto bastou para que o director da Divisão, JACK SMITH, propusesse uma reunião comigo e assumisse as exigências feitas. A partir daí tudo correu bem.

As páginas do Manual que serviu para a recepção estão cheias de apontamentos e sublinhados, denotando o pormenor a que descia e a intensidade desses dias que tão gravados na memória ficaram.

11. XROADS – Uma Página de Conferência e  Recepção Califórnia

Os oficiais que fizeram o estágio desempenharam muito bem as suas funções, colaboraram na montagem em Portugal com grande à vontade.

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