Sistemas
telefônicos
Automático
1. As primeiras centrais telefônicas automáticas
Pouco tempo após a invenção do telefone e das centrais de comutação, surgiu a
idéia de que a ligação entre as várias linhas telefônicas poderia ser feita
automaticamente, sem a ajuda de operadores. Em uma central telefônica
automática, a própria pessoa que quer telefonar envia sinais elétricos
especiais de seu aparelho para certos instrumentos na central telefônica, e
esses instrumentos ligam a pessoa com o telefone desejado. Em 1879, os irmãos
Thomas e Daniel Connelly, juntamente com Thomas J. McTighe, patentearam o
primeiro sistema em que um usuário podia controlar um mecanismo de comutação a
distância.
Esquema do sistema de comutação automática de Connely e McTighe,
mostrando acima o dispositivo principal localizado na central telefônica, e
abaixo o sistema que deveria existir em cada telefone.
O aparelho se baseava nos telégrafos ABC de Wheatstone e era bastante
primitivo, nunca tendo sido utilizado na prática. A parte principal do sistema
era um tipo de roda dentada, semelhante aos dispositivos utilizados em
relógios, que era movida por meio de um eletroímã e que só podia girar o espaço
de um "dente" de cada vez. Cada vez que o
eletroímã
recebia um pulso de eletricidade, ele atraía uma barra metálica, e esta fazia a
roda dentada girar um espaço. À medida que a roda girava, ela ia movendo um
braço metálico que entrava em contato sucessivamente com os contatos referentes
às várias linhas telefônicas. Assim, enviando sucessivos
pulsos elétricos, era possível escolher, a distância, a ligação
desejada com um pequeno número de linhas.
Em 1884, Ezra Gilliland, da companhia Bell, desenvolveu um sistema de
comutação automática que podia trabalhar com um
máximo de 15 linhas. Nesse sistema primitivo, semelhante ao de Connely e
McTighe, porém um pouco mais simples, havia um contato metálico que se movia
passo a passo, pulando de uma posição para outra, quando o usuário apertava um
botão. O número de vezes que o botão era apertado determinava a conexão que era
produzida. Esse sistema também não foi utilizado, na prática.
1.1. O sistema automático Strowger
O avanço realmente importante ocorreu em 1889, quando um agente funerário da
cidade de Kansas chamado Almond B. Strowger começou a desenvolver um sistema
automático de comutação que realmente funcionou. Conta-se que Strowger
desconfiava das telefonistas, e acreditava que elas propositadamente desviavam
os chamados de seus clientes para um outro agente funerário. Por isso, ele
resolveu inventar um sistema de comutação que dispensasse o uso das
telefonistas.
Almond Strowger
Após vários estudos e tentativas, Strowger conseguiu construir, com a ajuda de
um relojoeiro, um sistema para 100 linhas telefônicas. O sistema foi patenteado
em 1891, e no mesmo ano Strowger estabeleceu a Automatic Electric Company para
comercializar seu invento.
A primeira central telefônica automática, utilizando o sistema de Strowger, foi
aberta em La Porte, Indiana, em 1892. Nos dez primeiros anos após o invento de
Strowger, foram instaladas mais de 70 centrais automáticas nos Estados Unidos.
O sistema de Strowger era um aperfeiçoamento dos aparelhos anteriores. Ele
também tinha um dispositivo com um contato metálico principal, móvel, que se
deslocava passo a passo, acionado por eletroímãs, "varrendo" diversos contatos
fixos, cada um deles conectado a uma linha telefônica. Mas havia uma diferença
importante: o sistema se movia dentro de um cilindro e podia tanto girar em
torno do eixo do cilindro como também se mover para cima e para baixo. O
cilindro tinha, em sua parte interna, 10 fileiras com 10 contatos metálicos
cada uma, totalizando 100 contatos. A "vassoura" ou "escova" metálica central
podia assim se deslocar facilmente e escolher um dos 100 contatos, cada um dos
quais representava uma linha telefônica.
O sistema Strowger de comutação automática: esquema (esquerda)
e fotografia de um dispositivo de 1902 (direita)
O sistema de comutação automática desenvolvido por Strowger tem duas partes
básicas. Uma é o dispositivo existente na própria central telefônica, que
realiza as conexões entre as linhas telefônicas. A outra é um dispositivo
colocado nos aparelhos dos usuários, que permite enviar sinais à central
telefônica informando o número do telefone com o qual se quer fazer conexão.
Representação esquemática de um dispositivo de comutação
com 100 linhas, cada uma delas ligada a um telefone. O dispositivo
precisa conectar os fios do telefone que está chamando (à esquerda)
com qualquer uma das conexões dos outros aparelhos.
Inicialmente, os usuários não dispunham de nenhum mecanismo especial para
enviar os sinais à central. Eles tinham dois botões na caixa dos seus
telefones, e deviam apertar cada um deles um certo número de vezes. Por
exemplo, para se conectar com o telefone número 34, era necessário apertar o
primeiro botão 3 vezes e o segundo botão 4 vezes. Cada vez que um botão era
apertado, ele enviava um pequeno pulso elétrico para a central e fazia o
dispositivo se mover um passo. O sistema funcionava, portanto, da seguinte
forma. Quando uma pessoa queria telefonar, ela tirava o telefone do gancho
(para se ligar com a central telefônica) e então apertava os botões do seu
aparelho. Na central telefônica, o dispositivo ligado a este telefone ia se
movendo, primeiro na direção vertical, depois girando, até fazer a ligação com
o número desejado. Então, a pessoa girava a manivela do magneto, para produzir
um sinal na campainha do número chamado. Durante toda a conversa, o dispositivo
Strowger se mantinha na mesma posição, ligando as duas linhas. Quando a
conversa terminava, era necessário apertar um botão que fazia o dispositivo
Strowger da central telefônica voltar para a sua posição inicial. Se a pessoa
não apertasse esse botão, seu telefone continuaria conectado à linha que havia
sido chamada antes.
Com um dispositivo do tipo Strowger original, era possível escolher apenas uma
de 100 linhas telefônicas. Seria possível construir cilindros com maior número
de contatos, mas isso era complicado, sob o ponto de vista técnico.
Havia outros problemas com o sistema. Cada telefone precisava estar ligado à
central telefônica através de vários fios: os fios que enviavam a voz, e outros
fios que enviavam os sinais elétricos para mover o dispositivo automático. Isso
encarecia bastante o sistema porque, como vimos, o custo dos fios telefônicos
era bastante alto. No caso do primeiro tipo de sistema, com botões, era
necessário um fio para cada botão, aumentando portanto dois fios para uma rede
de 99 telefones.
Um segundo problema era que cada telefone da
rede
precisava dispor do seu próprio dispositivo na
central telefônica. Esses dispositivos eram caros e
ficavam quase todo o tempo parados, pois cada usuário utilizava o telefone
apenas durante uma pequena parte do dia.
Outro problema era que uma pessoa podia se conectar a um telefone que já estava
sendo usado. Nas centrais com telefonistas, isso não acontecia, porque a
telefonista sempre verificava se a linha já estava ocupada. Nas primeiras
centrais automáticas, não havia nada que impedisse uma pessoa de se ligar a uma
linha ocupada, e nesse caso ela podia ouvir a conversa de outras pessoas ou
intrometer-se na conversa.
Por fim, cada pessoa precisava se lembrar de apertar um último botão ao
terminar a conversa, para fazer o dispositivo Strowger da central voltar à
posição inicial, e muitos se esqueciam disso.
1.2. Aperfeiçoamentos do sistema Strowger
Strowger empregou algumas pessoas que ajudaram a aperfeiçoar o seu sistema
automático. Em 1892, ele contratou Anthony E. Keith e, em 1894, Frank A.
Lundquist e os irmãos Erickson (John e Charles)*. Foram essas pessoas, e não o
próprio inventor, que aperfeiçoaram esse sistema. Em 1896, Strowger teve
problemas de saúde e se afastou da companhia que havia criado, morrendo em
1902.
(* Esses irmãos Erickson não possuem relação com o Ericsson da Suécia.)
Keith resolveu em 1893 um problema simples: a pessoa que telefonava não
precisava mais apertar um botão quando terminava a conversa. A própria
colocação do telefone no
gancho enviava um sinal à central telefônica, que fazia o
dispositivo Strowger voltar à posição inicial. Além disso, em 1894, Keith,
Lundquist e os irmãos Erickson eliminaram a possibilidade de uma pessoa se
conectar a linhas já ocupadas.
Em 1896, Keith e os irmãos Erickson desenvolveram um processo que eliminava a
necessidade de que os usuários ficassem apertando vários botões. Foi colocado
no aparelho telefônico um sistema que enviava seqüências de pulsos do aparelho
do usuário para a central. Esses dispositivos empregavam discos que eram
girados e que, ao voltarem para sua posição, iam fazendo essencialmente a mesma
coisa que a pessoa fazia antes apertando o botão várias vezes. É exatamente por
causa desses discos, utilizados durante quase um século, que até hoje
utilizamos a expressão "discar um número", embora utilizemos telefones que não
possuem mais discos, e sim teclas.
Aparelhos telefônicos com sistema de discagem de Strowger: modelo
de 1899 (esquerda) e modelo de mesa, de 1905 (direita)
Detalhes do aparelho de discagem de Strowger, de 1899: disco
externo (esquerda) e mecanismo interno correspondente (direita)
No sistema de discagem utilizado durante muitas décadas, o funcionamento sempre
foi essencialmente o mesmo. A pessoa girava o disco até uma certa posição (um
número) e largava o disco. Então, uma mola fazia o disco voltar para a posição
inicial, e ao mesmo tempo um mecanismo atrás dele fazia uma sucessão de
contatos elétricos, enviando uma série de "clicks" para a central telefônica.
Esses sinais produziam o mesmo efeito que apertar o primeiro botão várias
vezes. Depois, quando a pessoa novamente girava o disco e enviava novos sinais,
o efeito produzido na central telefônica era o mesmo de apertar o segundo botão
várias vezes. Esse sistema reduziu também o número de fios ligando cada
aparelho à central telefônica.
No mesmo ano em que inventaram o sistema de discagem, Keith e os irmãos
Erickson começaram a desenvolver um modo de utilizar o dispositivo de Strowger
em uma rede com 1.000 linhas telefônicas. Em vez de construir um dispositivo
maior, eles resolveram utilizar dois dispositivos. A idéia é simples. As linhas
são divididas em "
troncos", cada uma com 100 linhas. Cada tronco pode, portanto,
utilizar um dispositivo Strowger comum, com 100 posições. Utilizando 10
dispositivos Strowger, é possível portanto fazer conexões com 10 troncos de 100
linhas, atingindo assim 1.000 linhas.
Seletor de linha (1905) desenvolvido por Keith
Nesse sistema, quando um usuário quer se conectar a uma das linhas, ele disca
primeiramente um número, que corresponde à escolha do tronco; então, na central
telefônica, um aparelho simples (um seletor com 10 posições) estabelece sua
ligação com o tronco. Ao ser conectado a esse tronco, a sua linha é ligada a um
segundo aparelho, do tipo Strowger, e os dois números seguintes enviados pelo
usuário vão escolher a linha exata dentro do tronco.
Não há limites para o sistema, pois é possível formar 10 grupos de 10 troncos
(um total de 10.000 linhas), por exemplo, introduzindo mais uma etapa da
discagem.
Sistema automático tipo Strowger (passo-a-passo) com várias
etapas. Um telefone é ligado, primeiramente, a um dispositivo que tem
10 opções. Cada uma delas é ligada a um aparelho tipo Strowger com
100 ligações. Cada uma dessas 100 ligações pode levar a um
outro aparelho Strowger, e assim por diante.
Uma central desse tipo (com dois estágios) foi instalada em 1897, para 400
linhas. Cada telefone tinha, na central, um seletor simples (de apenas 4
posições) e 4 dispositivos tipo Strowger (de 100 posições). Portanto, a central
telefônica tinha, ao todo, 400 seletores simples e 1.600 dispositivos tipo
Strowger. O sistema funcionou, mas era extremamente caro. Para redes com número
ainda maior de linhas, o sistema se torna proibitivamente dispendioso. Para 800
linhas (o dobro), por exemplo, seria necessário um seletor simples de 8
posições e 8 dispositivos Strowger de 100 posições para cada linha telefônica.
Multiplicando por 800, vemos que seriam necessários 800 seletores simples e
6.400 dispositivos tipo Strowger. Ou seja: para o dobro de linhas, o custo do
sistema seria aproximadamente 4 vezes maior. Para um número 10 vezes maior de
linhas, o custo seria 100 vezes maior. Portanto, embora o sistema pudesse ser
aumentado de forma ilimitada, seu custo aumentava tanto que o tornava inviável
para redes grandes.
1.3. O sistema passo-a-passo
Esse tipo de problema foi resolvido por Frank Lundquist, que havia saído da
companhia de Strowger em 1896 e desenvolvido um novo processo, que foi
patenteado em 1897. A idéia consistia essencialmente em utilizar um menor
número de dispositivos na central telefônica automática, levando em conta que,
do modo como o sistema funcionava, quase todos os dispositivos ficavam a maior
parte do tempo sem funcionar. Por exemplo: na rede descrita acima, com 400
linhas, havia 1.600 dispositivos Strowger, mas apenas 200 deles, no máximo,
seriam utilizados ao mesmo tempo. Na prática, como apenas cerca de 10% dos
telefones eram utilizados ao mesmo tempo, o número de dispositivos realmente
utilizados a cada momento era ainda menor. Portanto, devia haver um modo de, em
vez de ter um conjunto de dispositivos Strowger para cada linha telefônica,
utilizar um número menor, partilhado por todos.
Como fazer isso? Lundquist imaginou que bastaria introduzir um novo seletor que
procurasse um dispositivo desocupado para usar. Vamos imaginar, primeiramente,
uma rede com apenas 100 linhas, que exigia (pelo sistema antigo) 100
dispositivos tipo Strowger. Podemos agora construir uma central telefônica que
tenha apenas 10 desses dispositivos. Cada um deles serve para fazer conexões
com todas as 100 linhas, mas eles não "pertencem" a nenhum assinante em
particular. Eles ficam disponíveis, esperando que alguém precise deles. Para
que possam ser partilhados, é necessário haver um pré-seletor, ou seletor de
dispositivo desocupado. Cada linha telefônica, ao chegar na central, é ligada a
um pré-seletor desse tipo. No exemplo que estamos considerando, esse
pré-seletor tem 10 posições diferentes, podendo ser ligado a cada um dos 10
dispositivos Strowger. Quando uma pessoa quer fazer uma ligação e tira o
telefone do gancho, esse pré-seletor é colocado em movimento na central e vai
girando de posição em posição e testando, até encontar um dispositivo Strowger
desocupado. Então, um som especial é ouvido pela pessoa que está querendo fazer
a ligação, e ela pode discar o número desejado, enviando os sinais elétricos
para o seletor Strowger que foi selecionado. Quando termina a ligação, esse
dispositivo Strowger fica desocupado, e pode ser utilizado por outra pessoa.
Esse novo tipo de sistema, embora introduza uma etapa a mais, utiliza um menor
número de dispositivos seletores, e por isso é muito mais barato.
Assim, o sistema de ligação de uma linha a outra linha telefônica utiliza uma
seqüência de etapas, passando por vários dispositivos encadeados. Esse sistema
é chamado "passo-a-passo".
Manutenção de antigos dispositivos de
sistemas automáticos passo-a-passo
O mesmo princípio pode ser utilizado para uma rede com maior número de
telefones. Consideremos uma rede com 1.000 linhas, por exemplo, divididas em 10
troncos de 100 linhas. No sistema anterior, cada assinante tinha à sua
disposição, na central telefônica, um seletor de troncos (com 10 posições) e 10
dispositivos de Strowger (com 100 posições), com um total de 1.000 seletores de
tronco e 10.000 dispositivos Strowger. No novo sistema, bastam 100 dispositivos
Strowger, partilhados entre todos. O sistema funciona assim: cada linha
telefônica, ao chegar à central, é ligada a um pré-seletor de 10 posições, que
procura um seletor de troncos que esteja desocupado. Assim, em vez de 1.000
seletores de tronco na central telefônica, há apenas 100, partilhados pelos
1.000 usuários. Quando o pré-seletor encontra um seletor de tronco livre, a
pessoa ouve um sinal e então começa a discar o número desejado. A primeira
seqüência de pulsos elétricos vai mover o seletor de tronco para a posição
desejada. No sistema antigo, isso ligaria o seletor diretamente com um
dispositivo Strowger com 100 posições. No novo sistema, o seletor é ligado a um
segundo pré-seletor de 10 posições, que vai procurar um dispositivo Strowger
livre, daquele tronco. Em vez de 100 dispositivos Strowger para cada tronco,
podem ser utilizados apenas 10.
Uma central telefônica inglesa do início do século XX,
que utilizava o sistema passo-a-passo
Assim, o sistema completo, para 1.000 linhas, teria: 1.000 pré-seletores
iniciais de tronco livre; 100 seletores de tronco; 100 pré-seletores de
dispositivo Strowger livre; e 10 dispositivos Strowger para cada tronco, com um
total de 100 dispositivos Strowger para toda a rede.
No caso de centrais telefônicas com um número maior de linhas, o sistema é um
pouco mais complicado, exigindo outras etapas. Para 10.000 linhas, por exemplo,
são necessários 100 troncos de 100 linhas. Na central telefônica, cada linha
pode estar ligada a um pré-seletor de 10 posições, que procura um primeiro
dispositivo tipo Strowger (de 100 posições) desocupado. A pessoa disca os dois
primeiros números, e esse primeiro dispositivo Strowger seleciona o tronco
desejado. Então, nesse tronco, um segundo pré-seletor (de 10 posições) procura
um segundo dispositivo Strowger desocupado, e os dois últimos números discados
pela pessoa movem esse dispositivo, ligando-a à linha desejada.
Esses sistemas passo-a-passo mais desenvolvidos foram exibidos pela primeira
vez em 1899 e adotados pouco depois na França e na Alemanha. Keith e os irmãos
Erickson, utilizando o sistema inventado por Lundquist, construíram centrais
telefônicas para grande número de linhas, a partir de 1900. Uma central para
4.000 linhas foi instalada em New Bedford (Estado de Massachusetts), e depois
em outros locais (principalmente fora dos Estados Unidos).
Esse sistema foi aperfeiçoado e adotado no mundo todo, até 1926, quando foi
introduzido o sistema crossbar na Suécia. O serviço de comutação automática se
expandiu mais fortemente na Europa (especialmente na França), na primeira
década do século XX. Na década de 1910, as centrais automáticas se espalharam
nos Estados Unidos, mas apenas entre os sistemas telefônicos "independentes"
(isto é, os que não pertenciam ao sistema Bell). A Bell passou a utilizar no
início do século XX algumas pequenas centrais automáticas em vilas e regiões
rurais em que era difícil treinar e empregar telefonistas, mas apenas na década
de 1910 começou a se preocupar com a necessidade de centrais automáticas
exigidas por grandes cidades.
Somente na década de 1920 a própria Bell adotou o sistema automático,
utilizando telefones com discos, que passou a ser chamado de "sistema francês",
embora tivesse sido inventado nos Estados Unidos. A substituição das centrais
manuais foi lenta: até 1936, 52% das centrais dos Estados Unidos utilizavam
telefonistas.
2. Vantagens e desvantagens do sistema automático
Como as pessoas estavam acostumadas às centrais manuais, houve uma resistência
para mudar. O sistema de discagem às vezes falhava e fazia uma conexão com o
número errado. Era também considerado mais lento do que o serviço das
telefonistas.
As centrais telefônicas manuais tinham diversas vantagens sobre as automáticas.
As telefonistas prestavam vários tipos de serviços, fornecendo informações
sobre horário, clima, sobre pessoas e empresas, e às vezes informações sobre
atividades culturais (teatro, música etc). As telefonistas eram tão gentis que
muitas pessoas ligavam para a central apenas para conversar com elas.
Inicialmente, as pessoas simplesmente perguntavam às telefonistas que horas
eram, e elas olhavam para seus relógios (ou relógios existentes na sala de
comutação) e respondiam. Como esse tipo de pergunta era muito freqüente, acabou
sendo criado um número especial de telefone para responder a essa demanda.
Nesse número, que podia ser acessado simultaneamente por muitos assinantes, uma
pessoa ficava olhando para um relógio e dizendo as horas, "ao vivo". Somente
depois da Segunda Guerra Mundial foram criados sistemas automáticos para
informar as horas, nos Estados Unidos. O custo (e manutenção) das centrais
automáticas era muito alto, e as centrais manuais, apesar de exigirem a
contratação de telefonistas, podiam oferecer vantagens, em relação ao custo
total. As centrais manuais ofereciam também a vantagem social de criar um
grande número de empregos. Em 1907, o sistema Bell empregava 50.000 mulheres e
42.000 homens. A maioria das mulheres trabalhava como telefonistas, enquanto os
homens desempenhavam trabalhos técnicos (instalação e manutenção de linhas e
equipamentos) e administrativos.
Os principais problemas do serviço das telefonistas era que não havia
privacidade (as telefonistas sabiam quem telefonava para quem, e podiam escutar
as conversas) e, além disso, o serviço manual se tornava inviável quando havia
um número de dezenas de milhares de linhas conectadas a uma única central.
- MARTINS, Roberto - A Fundamentação da Telefonia através da História -Parte 1:
Da Invenção ao Início do Século XX (pesquisa realizada para a
Fundação Telefônica, em 2002)
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