Unidad 2: Red Telefónica Te lefónica Pública Conmutada (PSTN)
Material Alumno
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Temario • Red Red de de Tele Telefo foní níaa Públ Pública ica • Elem Elemen ento toss de su su arqu arquititec ectu tura ra • Topol Topologí ogíaa de la Red Red de de Conmut Conmutac ación ión Tel Telefó efónic nicaa • Telef elefon oníía Digi Digittal • Cone Conexi xión ón entr entree Cen Centr tral ales es • Plan lan de de Num Numer erac aciión
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Red de Telefonía Pública • Red de conmutaci conmutación ón de circuitos circuitos especi especializ alizada ada en el el transpor transporte te de tráfico de voz – Ofrece un servicio full duplex, de bajo b ajo retardo extremo a extremo
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PSTN (Public Switched Telephone Network) POST (Plain Old Telephone Service) RTB (Red de Telefonía Básica)
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Funciones de base • Distr stribución • Codificación • Conmutación • Transmisión
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Funciones de base (1) • Distr stribución – Colecta la voz del emisor y distribuye la voz al recep tor sobre el lazo de abonado – Se manejan señales analógicas sobre un u n par de cobre – Direccionamiento físico de la terminal telefónica
• Codif Codific icaci ación ón (Tele (Telefon fonía ía Digita Digital) l) – La central telefónica que colecta co lecta la voz transforma esta señal seña l analógica en una señal digital – Digitalización PCM (G.711): • Ancho Ancho de band banda: a: 4 KHz. KHz. • 8000 muestras/segund muestras/segundoo y 8 bits/muestra bits/muestra => => 64 Kbps.
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Funciones de base (2) • Conmutación – Encuentra una ruta entre los dos abonados – Uso de la conmutación de circuitos • Una vez que se establece la conexión, se tiene un circuito de transmisión bidireccional dedicado entre los dos abonados. • Este circuito tiene un ancho de banda de 300-3400 Hz y presenta un retardo de propagación constante
– Red jerárquica a nivel mundial – Plan de Numeración • Número 10 cifras
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Funciones de base (3) • Transmisión – Transporta la señal de voz codificada • Jerarquías de multiplexaje – plesiocrona – síncrona
PDH SDH
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Elementos de su Arquitectura
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Red de Acceso • Abonado – Dispositivos que se conectan a la red – Terminal de usuario (teléfono, modem, faxes, etc)
• Lazo local o de abonado – enlace entre el abonado y la red (centro de conmutación más próximo) – Normalmente está constituido por un par trenzado (varias decenas de km)
• Centrales – Centros de conmutación de la red encargada de enlazar usuarios pertenecientes a la misma zona o habilitar enlaces en el backbone para llamadas a larga distancia. – Si los abonados se conectan directamente a ellos se llaman centrales finales – Un misma central final puede servir a miles de abonados
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Red Troncal • Red de conmutación (backbone) – conjunto de centrales de conmutación unidas entre si que ofrecen cobertura nacional e internacional
• Red de Transporte (Líneas principales o troncales) – son las líneas que unen los conmutadores del backbone – Pueden transportar múltiples circuitos de voz usando multiplexación en frecuencia (FDM) o en tiempo (TDM)
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Nodo de Conmutación •
Consta fundamentalmente de 3 partes: – Conmutador digital • Proporciona un camino para la señal de una forma transparente entre dos dispositivos que estén conectados.
– Interfaz de red • Incluye las funciones y el hardware necesario para conectar los dispositivos a la red.
– Unidad de control • Realiza las siguientes tareas: • Establece las conexiones: gestiona y confirma la petición, determina si el destino está libre y construye el camino a través del conmutador. • Mantiene la conexión • Libera la conexión en respuesta a una solicitud de las estaciones o por causas propias
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La Central Telefónica (1) • El objetivo básico de la central telefónica es establecer el enlace entre dos abonados que desean establecer una comunicación • Para ello dispone de un conjunto de órganos de transmisión de tráfico, etapas de conmutación y medios de control y señalización, que permiten la interconexión de líneas de abonado y/u otros circuitos de telecomunicación, conforme lo requieren los diferentes abonados que llaman • Sus funciones básicas son: – Concentrar el tráfico que proviene de fuentes con baja actividad sobre medios de transmisión comunes – Encaminar la información de una fuente hacia el destino, según un itinerario fijo o variable a través de la red
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Funciones básicas (1) • Función de espera – Debe reconocer cuando un usuario quiere comunicar con otro, es decir cuando el abonado procede a descolgar su aparato
• Función de aviso – Debe indicar al abonado, mediante diversos tonos, el proceso que sigue su llamada (si tiene éxito, se completa o es rechazada) – Tonos más comunes: • • • •
“invitación a marcar” (el abonado sabe que dispone de línea) “llamada” (se ha completado la llamada y el abonado llamado está libre) “ocupado” el abonado llamada tiene establecido otra comunicación “línea muerta” el número marcado no tiene asignado ningún abonado
• Función de recepción de información numérica – Necesaria para el intercambio de información (marcación) en tre el abonado y la central
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Funciones básicas (2) • Función de control – Encargada de establecer la comunicación interpretando la información recibida y elaborando las órdenes necesarias para gobernar las selecciones que son consecuencia de la numeración recibida, al mismo tiempo que efectúa la prueba de ocupación de los diversos órganos de la central.
• Función de selección – Encargada de elegir la ruta que ponga en comunicación a dos abonados pertenecientes a la misma central o a distintas centrales.
• Función de transmisión – Encargada del intercambio de información y señalización.
• Función de supervisión – Una vez establecida la comunicación, detecta y corrige cualquier incidencia en los diferentes elementos que intervienen en ella.
• Funciones auxiliares – Tarificación, identificación de abonadas, transferencia de llamadas , prioridades, rutas alternativas, etc
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La Central Pública (CO, Central Office) • Es un dispositivo que interconecta circuitos de los usuarios en un área local (p.e. Ciudad) – La CO es un edificio en el que se concentran la líneas telefónicas de todos los usuarios y constituye un medio de interconexión
• La CO ofrece a todos los usuarios (abonados) una conexión entre sí – Sin embargo ninguna CO cuenta con los recursos para conmutar a todos los usuarios simultáneamente. Sería muy costoso e innecesario, pues la mayor parte del tiempo, únicamente un porcentaje reducido de abonados ocupan el teléfono al mismo tiempo – Congestión o bloqueo, en casos excepcionales -> “Probabilidad de bloqueo” Se Bloqueo: Seproduce producecuando cuandolalared redes esincapaz incapazde deconectar conectardos dos Bloqueo: estaciones debido a que todos los posibles caminos estaciones debido a que todos los posibles caminosestán estánsiendo siendo utilizados. utilizados.En Enuna unared redbloqueante bloqueantese sepuede puedeproducir producirelelbloqueo, bloqueo, loloque puede ser aceptable en tráfico de voz que puede ser aceptable en tráfico de voz(suponiendo (suponiendo llamadas llamadascortas cortasyyque queno notodos todoslos losusuarios usuariosllaman llamanalalmismo mismo tiempo) tiempo)pero peromenos menoseficaz eficazooaceptable aceptableen entráfico tráficode dedatos. datos.
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Línea Análoga (Comercial) • Corresponde a un canal de voz. • Permite conectar cualquier dispositivo o aparato telefónico análogo compatible – Teléfonos convencionales, facsímiles, módems, visores de Caller ID, etc, – Centrales multilíneas y otras centralitas – Permite optar a servicios adicionales (Conferencia, t ransferencias de llamadas, casilla de voz, etc.)
• Para conexiones a Internet admite usualmente velocidades máximas de 56 Kb/s (módem V.90)
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Línea Análoga: Conexiones (1) • Puertas – Interfaces físicas y eléctricas entre la CO y una Troncal o Línea de terminal
• Línea – Trayectoria de comunicación entre CO y equipo terminal (teléfono) • Analógicas o digitales
Red de acceso
Acometida
Instalación Telefónica Interior
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Línea Análoga: Conexiones (2)
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Línea Análoga: Conexiones (3) • El teléfono es conectado al sistema por un par de alambres llamado Tip & Ring – Término que indica los extremos de transmisión y de recepción de un circuito de lazo local de dos hilos – El usuario descuelga (“Off Hook”) para marcar • Esto causa que el loop se cierre indicando que está listo para marcar
– La Central mantiene un voltaje un el lazo de abonado, nominalmente 48 V dc, llamado voltaje de batería – Cuando el teléfono esta d escolgado, un interruptor en la central corta el paso de corriente. Al descolgar el teléfono se cierra este interruptor y empieza a fluir corriente en el circuito local (loop) y se inicia el procedimiento para producir el tono de discar R(ing) T(ip)
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Red Telefónica Pública Conmutada
CO
PSTN CO
Línea
Línea Troncales
Lazo Local (Local Loop) Líneas de 2 hilos (Tip & Ring)
•
Central Office - Termina el Local Loop - Termina la Troncal
Cada CO está conectada a las demás CO en una amplia red de comunicaciones conocida como “Red Telefónica Pública Conmutada”
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Topología de la Red de Conmutación Telefónica
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Introducción • Las redes telefónicas tienen una estructura altamente jerárquica – Para poder interconectar entre sí las centrales telefónicas es preciso disponer de mecanismos que permitan multiplexar diferentes conversaciones sobre un mismo canal físico – De lo contrario habría que tender cables de muchos pares para dar cabida a la gran cantidad de comunicaciones que se establecen entre ellas – Dicha multiplexación ha de ser mayor a medida que se asciende en la jerarquía, ya que el número de comunicaciones crece conforme se sube de nivel. – La multiplexación puede realizarse básicamente de dos maneras: • por frecuencia (FDM) o por tiempo (TDM). Generalmente se utiliza la TDM ya que se puede utilizar de forma más eficiente en redes digitales, que son las habituales hoy en día
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Topología Jerárquica (1) • El acceso a la red se efectúa conectando el terminal telefónico al Centro de Conmutación Local (CL) – El CL se conecta a la denominada Central Primaria (CP) mediante circuitos de baja frecuencia o sistemas de transmisión múltiplex – Las centrales primarias se conectan a las Centrales Secundarias y estas a la Terciarias, etc.
• Ventajas : – Disminuye el número de enlaces con respecto a un red totalmente mallada – Facilita la tarificación, el crecimiento de la red y el encaminamien to
• Desventajas: – No hay redundancia – Cuanto más se sube de nivel más recursos intervienen y por tanto el control del establecimiento de llamada es más complejo. – Soluciones: Establecimiento de rutas directas entre centrales del mismo nivel jerárquico y a través de centrales tandem 23
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Topología Jerárquica(2) • Estructura tradicional – Centrales primarias, secundarias, terciarias y cuaternarias
• Jerárquica – Estructurada en niveles • Local • Tránsito • Internacional
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Jerarquía de las Centrales Telefónicas • Clase 1
Centro Regional
• Clase 2
Centro Seccional / Distrital
• Clase 3
Centro Primario
• Clase 4
Centro de Factuación
• Clase 5
Central/End Office (CO o EO)
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Jerarquía de las Centrales Telefónicas (2)
Clase 3
Clase 4
Clase 4
Clase 5
Clase 5
Conmutación de Circuitos
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Estructura jerárquica del sistema telefónico de AT&T 3
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2 1
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3
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228
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229
67
230
1 1
1
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2
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10 centrales regionales (completamente interconectadas)
1298
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67 centrales seccionales 230 centrales primarias 1.300 centrales de facturación 19.000 centrales finales
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200 millones de teléfonos
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Estructura Jerárquica
Central Internacional
Centrales Locales
Centrales de Tránsito
Tránsito y Local
Centrales de Tránsito
Centrales Locales
Centrales Locales
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Circuito Telefónico Internacional
CL
ABONADO A
CS
CP
RED LOCAL
CTer
CT
CT
CTer
CS
CP
CL
ABONADO B
RED TRONCAL RED INTERNACIONAL
CL
Centro local
CP
Centro primario
Circuito a 2 hilos
CS
Centro secundario
Circuito a 4 hilos
CTer Centro terciario
Teléfono
CT Centro de tránsito internacional
Bobina híbrida
Nota: En el caso de centrales locales digitales el paso de dos a cuatro hilos se hace en ellas
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Telefonía Digital
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Telefonía Digital • La telefonía digital para la interconexión de centrales se empezó a introducir en la década de 1960, fundamentalmente por los siguientes motivos: – Simplifica la multiplexación de conversaciones en un mismo cab le (los equipos son más baratos) – La señal digital se puede regenerar mediante repetidores, que no degradan la señal. En el caso de transmisión analógica se tenían que utilizar amplificadores que introducían una distorsión por lo que había que limitar el número máximo de amplificadores por los que podía pasar la señal – Permite mayores capacidades, ya que es posible multiplexar más conversaciones sobre un mismo cable – Con sistemas de transmisión avanzados se pueden aplicar técnicas de compresión con lo que se consigue aumentar aún más la capacidad
• En 1972 se instalan las primeras centrales digitales privadas PBX
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Telefonía Digital (2) • En 1976 es instalada la primer central telefónica pública que realizaba digitalización de la voz y conmutación digital – La digitalización se producía dentro de la central telefónica. Los aparatos telefónicos continuaban siendo analógicos, con señalización por corriente de lazo
• A comienzos de la década de 1980 se sentaron las bases conceptuales para una nueva red telefónica, con tecnología digital hasta los terminales de abonado: ISDN (“Integrated Services Digital Networks”) – Con ISDN se proponía llegar digitalmente hasta los abonados, y brindar servicios de valor agregado de telefonía y datos
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Telefonía Digital (3) • Hoy en día casi toda la infraestructura de comunicación entre centrales telefónicas es digital – Por tanto cuando dos abonados establecen una comunicación telefónica a través de la red su conversación esta siendo digitalizada mediante un codec en la central telefónica de la que dependen, de forma que la comunicación discurre de forma digital en todo el trayecto excepto el lazo de abonado de cada uno de ellos – Asi pues entre centrales telefónicas una conversación ocupa un canal de 64 Kb/s
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Topología Enlaces entre centrales Lazo de abonado
Lazo de Códec abonado
Códec
Central Local Teléfono analógo
Señal Analógica (300-3.400 Hz)
Central de Tránsito
Central Telefónica primaria
Señal Digital (64 Kb/s)
Central Local Central de Tránsito
Teléfono analógo
Señal Analógica (300-3.400 Hz)
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CODEC Comercial
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Conexión entre Centrales
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Conexión entre Centrales • La llamada que sale de nuestra central tiene que llegar hasta la central donde está la persona o teléfono destino • No es posible realizar un mallado total • Se hace necesaria la multiplexación del enlace troncal entre centrales: – Sistema TDM: Time Division Multiplex
• Circuito exclusivo para la comunicación 37
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Switches y Multiplexers • Switch – es una matriz de rutas que proporcionan una ranura de tiempo (Time Slots) para la transmisión libre de error
• Multiplexers (MUX) – Permitir a varios usuarios compartir el medio físico de la tran smisión – Para transportar varias conversaciones (o comunicaciones de datos) por un mismo troncal físico: • • • •
TDMA (Time Division Multiplex Access) FDMA (Frequency Division Multiplex Access) CDMA ( Code Division Multiplex Access) WDM (división por longitud de onda)
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TDM y FDM • La multiplexación por división en tiempo (TDM, Time Division Multiplexing) – permite que varias señales compartan una única línea de transmisión separándolas en el tiempo en diferentes intervalos temporales (slots) – Las muestras se organizan secuencialmente para formar una trama de n slots – Un slot puede corresponder a un bit/byte/bloque de datos – El origen y el destino de los datos son conocidos en cada slot por lo que se NO requiere direccionamiento
• FDM (Frequency Division Multiplex) – Multiplexión por división en frecuencias – Haciendo uso de modulaciones enviamos cada canal en una banda de frecuencias distinta. Luego en cada receptor se debe demodular para devolver la transmisión a banda base, o a su banda natural
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Multiplexación: TDMA y FDMA FDMA
4 usuarios
Frecuencia Tiempo TDMA
Frecuencia Tiempo 40
40
FDM: Multiplexión por división en frecuencias
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TDM: Time Divition Multiplexing
A4
B4
C4 DIGITAL
A3
B3
C3 FRAME
CONTROL DE TIEMPO
MUX
B3
B2
A2
FR
C1
B1
A1
FR
SALIDA DEL MUX
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División en el espacio • Las rutas son físicamente independientes • Muchos puntos de cruce • Es ineficiente el uso de puntos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Matriz Matriz de de conexiones conexiones oo puertas puertas semiconductoras semiconductoras habilitadas habilitadas por por una una Unidad Unidad de de Control Control
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 43
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División en el espacio - Telefonía
Central acceso
Central acceso
Conexión temporal
Central tránsito
Central tránsito
Lazo de abonado
Medios de transmisión
Lazo de abonado
Troncal
Troncal
Troncal
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Plan de Numeración (Dial Plan)
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Definición • Físicamente es un documento escrito que tiene por objeto definir los lineamientos para administrar ordenada y razonablemente los recursos del Plan de Numeración • Entre su contenido se puede mencionar: – los formatos y esquemas de numeración para servicios, procedimientos de marcación, consideraciones futuras del Plan, detalle de la clasificación de la numeración, etc.
• Técnicamente es un conjunto estructurado de dígitos decimales que permiten identificar redes comerciales de telecomunicaciones, servicios especiales y usuarios finales y que ha su vez se encuentra identificado dentro del Plan – p.e. Código Interurbano • Esto impone colocar una cifra que anteceda al número de abonado para indicar que queremos salir del área
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Plan de Numeración • Plan de Internacional de Numeración de las Telecomunicaciones Públicas UIT-T (E.164) • Define la estructura de números y la funcionalidad para cuatro categorías principales de números que se utilizan en las telecomunicaciones públicas a saber: las zonas geográficas, los servicios mundiales, las redes y los grupos de países
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Zonas Primarias CODIGO
ZONA PRIMARIA
DE AREA
2 32 33 34 35 41 42 43 45 51 52 53 55 57 58 61 63 64 65 67 71 72 73 75
SANTIAGO VALPARAISO QUILLOTA LOS ANDES SAN ANTONIO CONCEPCIÓN CHILLAN LOS ANGELES TEMUCO LA SERENA COPIAPO OVALLE ANTOFAGASTA IQUIQUE ARICA PUNTA ARENAS VALDIVIA OSORNO PUERTO MONTT COIHAIQUE TALCA RANCAGUA LINARES CURICO
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Numeración uniforme y no uniforme
Numeración Uniforme
Siempre se marca la misma cantidad de dígitos
Numeración No Uniforme
La cantidad de dígitos depende del destino de la llamada
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Plan de Marcación Uniforme • Una red formada por varias PBX puede configurarse deficientemente, modo que llamar a un anexo en otra PBX podría implicar marcar una serie larga de y confusa de números, y crear frustración en los usuarios. Un Plan de Marcación Uniforme permite que una persona que llama marque otro anexo interno en cualquier PBX en la red con un mínimo de dígitos, tal vez tres o cuatro • El sistema determina hacia donde enrutar la llamada, convierte los dígitos y selecciona la facilidad más adecuada, todo esto sin el conocimiento del usuario. En cuanto a lo que el usuario debe saber, la llamada podría haberse colocado en un anexo en el escritorio más próximo.
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