Red Telefónica de Conmutación Pública PSTN
Antecedente y Conceptos Las telecomunicaciones hacen posible la comuni comunicac cación ión eléctr eléctrica ica a distan distancia cia.. El servicio puede ser privado o publico. El grueso de la industria de telecomunicaciones esta dedicado a la red tele telefó fóni nica ca y trad tradic icio iona nalm lmen ente te esta estass divi dividi dida da en tres tres parte partes: s: plant plantaa exte extern rnaa (tendido de la red cableada), conmutación y transmisi transmisión. ón. La transmisi transmisión ón se ocupa del tran transp spor orte te de una señal señal eléc eléctr tric icaa desde el punto “X” hasta el puno “Y”. Por su part partee la conm conmut utac ació ión n se ocup ocupaa de conectar “X” con “Y” y no con “Z”.
Introducción a las redes publica, PSTN. Orígene Orígenes, s, En 1876, 1876, Alejan Alejandro dro Graha Graham m Bell presenta el teléfono como como inversión inversión de la telefonía que consiste de un microteléfono y su base con un dispositivo de señalización que incluye un disco para marcar o un teclado, el microt microtelé eléfon fono o contie contiene ne dos traduct traductore oress electroacústico, el audífono o receptor el micr icrófon ófono o o trans ransm misor sor . Cont Contiiene ene también un circuito de efecto local que permite retroalimentar hacia el receptor parte de la energía que se transmite. En 1877 se estableció la compañía
Telefónica Bell. La red telefónica básica se creó para permitir las comunicaciones de voz a distancia. En los años 1.876 1.890, Con el sistema telefónico, solo se podrían establecer la comunicación entre dos personas creando unos enlaces entre los usuarios de punto a punto, por medio de un par de cobre (en un principio un único hilo, de hierro y después de cobre, con el retorno por tierra) entre cada pareja de usuarios. Cundo cada abonado se conectaba con todos y cada uno de los demás, se obtiene una conexión de topología de red telefónica completamente mallada, tal y como se muestra en la Figura 1-1: La Conexión mediante una red completamente mallada el tendido entre usuario es de una distancia de 30 Km. Figura 1-1: Conexión mediante una red completamente mallada
Si se hacen las cuentas, esta solución se ve que es claramente inviable. Si se quiere dar servicio a una población de N usuarios, con este modelo completamente mallado, harían falta Nx(N - 1)/2 enlaces. Por esa razón se evolucionó hacia el modelo en el que cada usuario, por medio de un par de cobre se conecta a un punto de interconexión (central local) que le permite la comunicación con el resto. Figura 1-2: Conexión mediante una red en estrella
Base para la configuración de redes. Se puede definir una red en telecomunicaciones como el método para conectar centrales, de tal manera que un abonado a la red pueda conmutarse con cualquier otro. Se tiene tres métodos de conexión telefónica convencional: 1) en malla, 2) en estrella y 3) en estrella doble o de alto orden. Las conexiones en malla es aquella en que cada central esta conectada con cada una de las demás mediante troncales (o enlances). En la conexión en estrella se utilaza una central llamada central tándem de tal forma que todas las centrales de la red queden interconectada vía esta central tándem única. La configuración de doble estrella es aquella en la que varios grupo de redes en estrella se interconectan vía centrales tándem de mas alto orden. Como regla general, se pueden decir que las conexiones en malla se utilizan cuando existen niveles de tráfico comparativamente altos entre las centrales, como sucede en las redes metropolitanas. Por otro lado, se utilizara una red en estrella con niveles de tráfico relativamente bajo. Las redes jerárquicas se desarrollaron para ordenar o sistematizar la aplicación reduciendo los grupos troncales de un conmutador a una cantidad razonable, permitiendo el manejo de altas intensidades de trafico en cierta rutas en donde sea necesario y permite tener trafico de desbordamiento.
Esta red tiene tres niveles asociados a los órdenes de importancia de las centrales que constituyen la red y ciertas restricciones con relación al flujo de tráfico. Hoy en día existen dos tipos de redes jerárquicas, cada una atendiendo cerca del 50% de los teléfonos del mundo. Estas redes son los tipos ATT, que se usa generalmente en Norteamérica, y la red CCITT, que se utiliza en Europa. En lo que se refiere al enrutamiento, la diferencia esta en los niveles o rango de estructura entre centrales tándem y centrales de transito. Como se muestra en la figura del tipo CCITT. Aunque ambas tipos de centrales realizan la misma función. Es decir, la conmutación de troncales, una central tándem que atiende área locales, una central de transito realiza la función de conmutación de troncales en área interurbanas o de larga distancia. En la terminología CCITT, las troncales son las conexiones en os órdenes mas alto. Los centro primario son centrales que reúnen el trafico para interconectarlo con la red de larga distancia. El termino centro se puede relacionar con “central” que significa un nodo de conmutación, generalmente de orden mas alto.
Clases 1 Clases 2 Clases 3 Clases 4 Clases 5
Norteamericano Centro regional Centro de la sección Centro primario Centro interurbano Oficina Terminal
CCITT Centro cuaternario Centro terciario Centro secundario Centro primario Centro local
RED DE TELEFONIA BASICA
Básicamente la red de telefonía básica está conformada por tres grandes módulos: Módulo de Acceso Módulo de
Conmutación Módulo Troncal
El Módulo de Acceso está integrado por segmentos de red en cable de cobre o de fibra óptica: Segmento de Red Primaria Segmento de Red Secundaria Segmento de Dispersión El Módulo de Conmutación puede estar integrado por una sola central telefónica de conmutación o por más de una. La configuración mínima de red permite la interconexión con las demás redes telefónicas adyacentes y/o complementarias. Este módulo está integrado por:
Etapa de abonado
Matriz de Conmutación Etapa Troncal Procesamiento y control Señalización Sincronismo Gestión
Al Módulo Troncal pertenecen todos los equipos e infraestructura necesarios para la conexión entre las diferentes centrales telefónicas de conmutación, cuando hay más de una central en la red, y para la interconexión de la red con las demás redes telefónicas adyacentes y/o complementarias, mediante fibra óptica con tecnología SDH.
Figura: Diagrama Esquemático de Red Telefónica Básica Fija.
conmutación un cuadrilátero de 36 km2, atendiendo a consideraciones técnicas del par de cobre como medio de acceso y la calidad mínima de los niveles de voz exigida y recomendada. El centro telefónico se ubica en el centro de este cuadrilátero garantizando un cubrimiento homogéneo del área de cobertura.
1. Módulo de Acceso Como consideración preliminar se debe indicar que para efectos de diseño y cálculo de costos se ha tomado como área de cobertura de una central telefónica de
En la Figura se muestran los segmentos de red primaria, secundaria y de dispersión que conforman la red de acceso.
1.1 segmento de red primaria Este segmento está comprendido entre los puntos de conexión (lado calle) de las
Figura: Segmento Primario de la Red de Acceso en Cobre. Con estas consideraciones tenemos los siguientes datos: Central Telefónica: 36 km2 Armario: 80.000 m2
área de cobertura de área de distrito de
Dentro de un área de cobertura, se proyectan 450 distritos, con un armario de 300 pares primarios en cada uno. Si cada distrito atiende hipotéticamente 8 manzanas con 36 casas cada una y una línea telefónica por cada casa, se tienen 288 líneas por distrito. Es decir que la central telefónica proyectada atiende:
regletas del Distribuidor General (Main Distribution Frame, MDF) y los puntos de conexión en las regletas del armario telefónico. El área de cobertura se subdivide en segmentos rectangulares de 80.000 m2 denominados áreas de distrito. Cada distrito corresponde a un armario de 300 pares primarios.
CANTIDAD DE LINEAS = 288 * 450 = 129.600 Se utilizan cables primarios de 2400 pares, los que van disminuyendo en cantidad de pares a medida que se van alimentando los armarios de 300 pares de cada distrito. El número de cables (NC) que salen del centro telefónico está dada por la relación entre el número de líneas a instalar (N) y el número de pares por cable primario:
NC = N / Cp = 129.600 / 2400 = 54 cables de 2400 pares Se utilizan cables primarios de 2400, 1800, 1500, 1200, 900, 600 y 300 pares, todos distribuidos mediante canalización subterránea. Las cámaras se ubican cada 50 metros.
2 SEGMENTO DE RED SECUNDARIA Este segmento está comprendido entre los puntos de conexión del armario y los puntos de conexión en las cajas de
Figura: Segmento Secundario de la Red de Acceso en Cobre. Se utilizan cables de 200, 150, 100, 80, 30 y 20 pares para distribución de la red secundaria en cada distrito. De armario salen dos cables de 200 pares. En cuanto al criterio utilizado para la ubicación de los postes, estos se instalan
dispersión de 10 pares instaladas en los postes. Se utilizan armarios Krone de 1200 pares cableados con 300 pares primarios y 400 pares secundarios. Considerando un armario por cada distrito, se requieren 450 armarios para el área de cobertura.
cada 50 metros, por lo que para cada área de distrito se proyectan 40 postes.
3 SEGMENTO DE DISPERSIÓN Este segmento está comprendido entre la caja de distribución localizada en el poste y el punto de conexión en la caja mural (strip telefónico) en el lado del cliente. La utilización de la caja es del 80%, es decir, 8 pares por caja de 10 pares, con acometidas de no más de 60 metros.
Figura: Segmento de Dispersión de la Red de Acceso en Cobre. Además, para el caso de clientes con requerimientos en cantidad de líneas que superen las 10 en un mismo punto de conexión, se definen los segmentos primario y secundario directo en cobre, que hacen referencia a la distribución directa desde la central al strip telefónico del cliente.
Figura: Red de Acceso Directa en Cobre.
5 SEGMENTO SECUNDARIO DIRECTO EN COBRE Está comprendido entre los puntos de conexión del armario y el strip telefónico en el lado del usuario, sin pasar por los postes ni cajas de dispersión. Este segmento es totalmente canalizado con cámaras cada 50 metros. Se utiliza este tipo de acceso para aquellos casos en que un cliente asociado a un mismo strip telefónico, tenga una demanda entre 10 y 100 líneas telefónicas. Para el caso de clientes con red secundaria directa, y para distancias que no superen los 3 Km desde la central telefónica, se puede implementar el uso de tecnologías como la HDSL para
4 SEGMENTO PRIMARIO DIRECTO EN COBRE Está comprendido entre los puntos de conexión (lado calle) de las regletas del Distribuidor General (MDF) y el strip telefónico en el lado del usuario, sin pasar por el armario, postes no cajas de dispersión. Este segmento es totalmente canalizado con cámaras cada 50 metros. Se utiliza este tipo de acceso para aquellos casos en que un mismo cliente asociado a un mismo strip telefónico, supere la demanda de 100 líneas.
instalar 30 líneas utilizando uno o dos pares de cobre
II MODULO DE CONMUTACION La central telefónica de conmutación es la encargada de atender las solicitudes de conexión proveniente de los abonados y/o de otras centrales o redes telefónicas y mediante el análisis del número marcado por el usuario, encaminar el tráfico hacia su destino, el cual puede terminar en la misma central o ser enrutado hacia otras centrales o redes.
Métodos de Enrutamiento En general, existen tres métodos de enrutamiento de llamadas desde el origen,
pasando por uno o varios nodos de conmutación intermedio. Los tres métodos son:1) enrutamiento de extremo a extremo, 2) enrutamiento por secciones y 3) enrutamiento controlado por conmutadores (con señalización de canal común). Enrutamiento de extremo a extremo, la central de origen determina la ruta desde la fuente hasta el destino. El uso de este tipo es exclusivamente a áreas locales. El enrutamiento por secciones se permite cambio en el enrutamiento a medida que la llamada progresa hacia su destino. Este sistema es prácticamente adecuado para redes de enrutamiento alterno y que manifiesten cambio en los patrones de enrutamiento según las variaciones de tráfico. En las redes telefónicas convencionales, la información de señalización de cada llamada se maneja sobre la misma trayectoria que se usa para la voz, llamada a menudo, trayectoria de conversación. La señalización, consiste en la generación y transmisión de la información que sirve para establecer la llamada, enrutamiento por la red hasta su destino. En las redes modernas controladas por computadora se usa a menudo una trayectoria separada para levar la información necesaria de señalización. Esto es lo que se conoce como enrutamiento controlado por computadora o enrutamiento con señalización por canal “común” con señales adaptadas para el manejo de la red.
Conmutación en la red telefónica Una red de teléfonos consta de trayectoria que conecta nodos de conmutación, de manera que cada teléfono en la red se puede conectar con cualquier otro al que la red proporciones servicio, en el diseño de una red telefónica que consta de
conmutación y transmisión. La transmisión permite que dos abonados cualquiera de la red se escuchen satisfactoriamente. La conmutación permite que la red se construya económicamente concentrado los recurso de transmisión, esto recurso constituyen las trayectoria que conectan los nodos de conmutación. La conmutación establece una trayectoria entre dos terminales especifica que, en telefonía, se conoce como abonado. Este término implica una red telefónica pública en término generales, un sistema de conmutación satisfaces los siguientes requisitos del usuario: 1. Cada usuario tiene la necesidad de poder comunicarse con cualquier otro usuario. 2. La velocidad de conexión no es crítica, pero en tiempo de conexión debe ser relativamente corto comparado con el tiempo de retención o el tiempo de conversación. 3. La calidad del servicio o la probabilidad de completar una llamada, tampoco es crítica, pero debe ser alta. El porcentaje mínimo aceptable de llamada lograda durante la hora pico (HP) puede bajar hasta un promedio de 95 %, sin embargo, la meta general del grado de servicio para el sistema debe ser de 99 % (p=0.1 por enlace en una conexión internacional). 4. El abonado espera y supone un carácter privado en su conversación, pero por lo común no la pide específicamente ni se le puede garantizar, excepto en caso especiales. 5. La principal forma de comunicación, para la mayoría de los usuario, será la voz (o el canal de voz)
Numeración una de las base de la conmutación Un abonado telefonito que observe hacia el interior de una red telefónica vera una especie de árbol con varias ramas, que constituyen los enlaces. Para alcanzar a ese abonado, se establece una conexión utilizando una elección en cada punto de ramificación. También se presenta trayectoria alterna. La llamada se encamina a través del número telefónico. Este número es el que activa el conmutador o los conmutadores en los puntos de ramificación. El número telefónico realiza dos operaciones importante: 1) enruta la llamada; y 2) activa los aparatos necesario para el cargo correspondiente de la llamada. A cada abonado se le asigna un número definido en su central telefónica local. Si el abonado desea hacer una llamada, levanta su microteléfono y espera el tono de invitación a marcar que le indica el conmutador que le atiende. El número de abonado es el número que se debe marcar para alcázar a un abonado en la misma área local. Si se tiene un conmutador con capacidad para 100 líneas, se puede atender hasta 100 abonados y se puede asignar numero telefónico de 00 a 99 Si se tiene un conmutador con capacidad para 1000 líneas, se puede atender hasta 1000 abonados y se puede asignar numero telefónico de 000 a 999 Si se tiene un conmutador con capacidad para 10,000 líneas, se puede atender hasta 10,000 abonados y se puede
asignar numero telefónico de 0000 a 9999 Los puntos críticos se presenta cuando el numero de abonado alcanza los valores de 100, 1000 y 10,000. Para analizar la conmutación, se considerarán centrales con números de abonados de siete dígitos, como: 2783677, donde 278 identifica la central local y 3677 identifica al abonado.
Concentración Una clave para el diseño de la conmutación y la red es la concentración. La central de conmutación local concentra el tráfico. La concentración reduce la cantidad de trayectoria de con conmutación o enlace dentro de la central y el numero de troncales que se conectan la central local con otras centrales. El conmutador realiza también la función de expansión para permitir que todos los abonados atendidos por la central tengan acceso a las troncales de entrada y a la trayectoria de conmutación local
Funciones básicas de la conmutación
Transmisión de información Prueba de ocupado Supervisión
En general una central local existen los medios para conectar cada línea de abonado con cualquier otro en la misma central. En un conmutador o central convencional hay ochos funciones básica: Interconexión Control Alerta Atención Recepción de información
Figura: Segmentos de Red: Troncal, Primaria, Secundaria y de Dispersión. Esta red está implementada con cables de fibra óptica de 12 hilos en configuración de anillo usando tecnología de transmisión SDH.
Todos los conmutadores telefónicos tienen, como mínimos, tres elementos funcionales: concentración, distribución y expansión.
III. MODULO TRONCAL El segmento de red troncal interconecta dos centrales de la misma red CMET o una central Tándem de la red CMET con una central Tándem de otra red adyacente.
