Unidad 2: Red Telef

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Unidad 2 Red Telefónica Pública Conmutada(PSTN)

• Material Profesor

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Temario

• Red de Telefonía Pública
• Elementos de su arquitectura
• Topología de la Red de Conmutación Telefónica
• Telefonía Digital
• Conexión entre Centrales
• Plan de Numeración

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Red de Telefonía Pública

• Red de conmutación de circuitos especializada en
  el transporte de tráfico de voz
• Ofrece un servicio full duplex, de bajo retardo
  extremo a extremo

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Funciones de base

• Distribución
• Codificación
• Conmutación
• Transmisión

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Funciones de base

• Distribución
• Colecta la voz del emisor y distribuye la voz al
  receptor sobre el lazo de abonado
• Se manejan señales analógicas sobre un par de
  cobre
• Direccionamiento físico de la terminal telefónica
• Codificación (Telefonía Digital)
• La central telefónica que colecta la voz
  transforma esta señal analógica en una señal
  digital
• Digitalización PCM (G.711)
• Ancho de banda 4 KHz.
• 8000 muestras/segundo y 8 bits/muestra gt 64
  Kbps.

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Funciones de base

• 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

• Transmisión
• Transporta la señal de voz codificada
• Jerarquías de multiplexaje
• plesiocrona PDH
• síncrona 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

• 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

• 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) entre el abonado y la central

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Funciones básicas

• 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 -gt
  Probabilidad de bloqueo

Bloqueo Se produce cuando la red es incapaz de
conectar dos estaciones debido a que todos los
posibles caminos están siendo utilizados. En una
red bloqueante se puede producir el bloqueo, lo
que puede ser aceptable en tráfico de voz
(suponiendo llamadas cortas y que no todos los
usuarios llaman al mismo tiempo) pero menos
eficaz o aceptable en tráfico de 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, transferencias 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

• 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

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Línea Análoga Conexiones
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Línea Análoga Conexiones

• 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 descolgado, 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

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Red Telefónica Pública Conmutada

• 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

• 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 encaminamiento
• 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

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Topología Jerárquica

• 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
Clase 3
Clase 4
Clase 4
Clase 5
Clase 5
Conmutación de Circuitos
27
Estructura jerárquica del sistema telefónico de
ATT
4
3
5
2
1
6
10 centrales regionales (completamente interconect
adas)
10
7
8
9
66
3
1
67 centrales seccionales
67
65
2
230 centrales primarias
230
1
228
229
3
2
1
1.300 centrales de facturación
1300
1299
1298
1
2
3
19.000 centrales finales
1
2
3
4
5
200 millones de teléfonos
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Estructura Jerárquica
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Circuito Telefónico Internacional
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 cable (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

• 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

• 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 abonado
Códec
Códec
Central Local
Central Local
Central Telefónica primaria
Teléfono analógo
Teléfono analógo
Central de Tránsito
Central de Tránsito
Señal Analógica (300-3.400 Hz)
Señal Digital (64 Kb/s)
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

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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 transmisión
• 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
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FDM Multiplexión por división en frecuencias
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TDM Time Divition Multiplexing
A4
B4
C4
DIGITAL
A3
B3
C3
FRAME
MUX
B2
A2
FR
C1
B1
A1
B3
FR
CONTROL DE TIEMPO
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

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División en el espacio - Telefonía
Central acceso
Central acceso
Conexión temporal
Central tránsito
Central tránsito
Medios de transmisión
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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
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Numeración uniforme y no uniforme
Numeración Uniforme
Siempre se marca la misma cantidad de dígitos
La cantidad de dígitos depende del destino de la
llamada
Numeración No Uniforme
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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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Plan de Marcación Uniforme

• Capacidad de la red para usar un set números
  internos abreviado (anexos)