Red telefónica pública conmutada Presentado por León Arenas RiveraIng. Sistemas y Telecomunicaciones Universidad Católica de Pereira

Fundación centro de investigaciónDocencia y consultoría Administrativa

Facultad Ntic’s e ingenieríasSoporte en hardware y

software de redesSeptiembre 2014

Red telefónica pública conmutada (comunicación pstn) Lo común es que en nuestra casa, negocio, pequeña empresa, e incluso al interior de edificios, en los que tenemos varios equipos de cómputo intercomunicados entre si, lo hagamos a través de una red LAN, ¿pero qué sucede cuando esas distancias superan el alcance de la Lan?Es en este punto donde se empiezan a tener problemas, ya que a la par del nacimiento de las nuevas tecnologías, se crean nuevos dispositivos y obviamente se diseñan y crean nuevos materiales, un ejemplo muy común y sencillo es comparar la velocidad de trasmisión de un cable de datos (UTP), que puede alcanzar velocidades de 10 bps, con un cable telefónico que trasmite ⁹únicamente hasta 56 kbps, una diferencia de un factor de casi 20,000, es algo así como analizar o mejor dicho comparar la velocidad que alcanza una gallina de corral con la velocidad que puede alcanzar el lanzamiento de un transbordador espacial. Bueno afortunadamente este capítulo que vamos a ver, el día de hoy ya es historia y se enseña simplemente para conocer como han evolucionado y mejorado las telecomunicaciones, medios de trasmisión, velocidades, etc. Entonces retomemos lo que sucedía hace unos años, y volvamos a nuestro dilema, ¿qué hacer para interconectar dos o más equipos de computo cuando las distancias aumentan considerablemente? Claro, por supuesto que la solución fue utilizar lo que ya se había construido, entonces se decidió utilizar las redes y estas , fueron las redes telefónicas existentes, ahora miremos un poco de su historia. Estructura del sistema telefónicoDespués que Alexander Graham Bell patentó el teléfono en 1876(recordemos que la historia ya nos

indicó que Él no lo inventó, como se creía anteriormente, su inventor fue Antonio Meucci), hubo una

gran demanda por su nuevo invento. El mercado inicial fue para la venta de teléfonos, los cuales se

vendían en pares. Le tocaba al cliente conectarlos con un solo alambre. Si alguien compraba más

de un par de teléfonos, o se quería conectar con sus vecinos o familiares cercanos, debía enlazar

cables(alambres) individuales, con las casas que quería hablar.

Al cabo de un año, las ciudades se cubrieron de alambres que pasaban sobre las casas y los árboles convirtiéndose en una maraña. De inmediato quedó en claro que el modelo de conexión de cada teléfono con todos los demás, como se muestra a continuación, no iba a funcionar

Bell tuvo la suficiente visión para darse cuenta de esto y formó la Bell Telephone Company, la cual abrió su primera oficina de conmutación en 1878 (en New Haven, Connecticut). La compañía colocó un alambre en la casa u oficina de cada cliente. Para realizar una llamada, el cliente debía dar vueltas a una manivela en el teléfono para producir un sonido en la oficina de la compañía de teléfonos que atrajera la atención del operador, que a continuación conectaba manualmente a quien llamaba con el receptor de la llamada por medio de un cable puenteador. El modelo de la oficina de conmutación es el siguiente.

Como era de esperarse la gente quiso hacer llamadas de larga distancia entre ciudades, de modo que el Bell System empezó a conectar las oficinas de conmutación. El problema original pronto reapareció, conectar cada oficina de conmutación con todas las demás, así que intercomunicarlas por medio de un cable entre ellas pronto dejó de ser práctico, de esta forma se inventaron las oficinas de conmutación de segundo nivel. Poco después, fueron necesarias múltiples oficinas de segundo nivel, y el diseño al que llegaron se muestra en una red telefónica que consiste únicamente en teléfonos (los puntos pequeños), oficinas centrales (los puntos grandes) y oficinas interurbanas (los cuadrados).

Por último, la jerarquía creció a cinco niveles, aunque desde entonces se han realizado mejoras en las tres áreas, el modelo básico del Bell System ha permanecido intacto en lo esencial por más de 100 años. Cada teléfono tiene dos alambres de cobre que van directamente a la oficina central local de la compañía telefónica. Por lo general, la distancia va de 1 a 10 km, y en las ciudades es más corta que en las áreas rurales. Tan sólo en Estados Unidos existen cerca de 22,000 oficinas centrales. En el ámbito de las comunicaciones, las conexiones de dos alambres entre el teléfono de cada suscriptor y la oficina central se conocen como circuito local. Si los circuitos locales de todo el mundo se extendieran de extremo a extremo, llegarían a la Luna y regresarían a la Tierra 1000 veces.

Para telecomunicaciones se usan diversos medios de transmisión. En nuestros días, los circuitos locales consisten en pares trenzados, aunque en los primeros días de la telefonía eran comunes los cables no aislados espaciados a 25 cm en los postes telefónicos. Entre las oficinas de conmutación se usan ampliamente cables coaxiales, microondas y, en especial, fibra óptica. En el pasado, la transmisión en todo el sistema telefónico era analógica, con la señal de voz real transmitida como un voltaje eléctrico entre la fuente y el destino. Con el advenimiento de la fibra óptica, la electrónica digital y las computadoras, actualmente todas las troncales y los conmutadores son digitales, y el circuito local queda como el único elemento de tecnología analógica del sistema. En síntesis, el sistema telefónico consiste en tres componentes principales:

1. Circuitos locales (cables de par trenzado que van hacia las casas y las empresas). 2. Troncales (fibra óptica digital que conecta a las oficinas de conmutación). 3. Oficinas de conmutación (donde las llamadas pasan de una troncal a otra).

Ahora miremos un poco por qué cuando el trabajo de los ingenieros pasa a manos de los abogados se vuelve un pandemonio. Durante las décadas anteriores a 1984, el Bell System proporcionó tanto el servicio local como el de larga distancia en casi todo Estado Unidos. En la década de 1970, el gobierno estadounidense se convenció de que éste era un monopolio ilegal y entabló un juicio para dividirlo. El gobierno ganó, y el 1o. de enero de 1984 la AT&T se dividió en AT&T Long Lines, 23 BOCs (Compañías Operativas de Bell) y algunas otras partes pequeñas, se prohibió a las IXCs ofrecer servicio telefónico local y a las LECs ofrecer servicio telefónico interLATA, aunque ambas eran libres de participar en otros negocios, como la operación de restaurantes de pollos fritos por ejemplo(uf). En 1984, éste era un dictamen bastante claro. Desgraciadamente, la tecnología tiene la mala costumbre de hacer obsoletas las leyes, ya que la televisión por cable y los teléfonos celulares estaban considerados en el acuerdo. Conforme la televisión por cable pasó de ser unidireccional a bidireccional, y la popularidad de los teléfonos celulares subió como la espuma, tanto las LECs como las IXCs comenzaron a comprar o a fusionarse con los operadores de cable y celulares. Para 1995, el Congreso vio que tratar de mantener la distinción entre las diversas clases de compañías ya no era sostenible y esbozó una propuesta de ley para permitir a las compañías de televisión por cable, a las compañías telefónicas locales, a los operadores de larga distancia y a los operadores de teléfonos celulares participar en los negocios de unos y otros. La intención era que cualquier compañía podría ofrecer a sus clientes un solo paquete integrado que contuviera televisión por cable, teléfono y servicios de información, y que las diferentes compañías compitieran en servicio y precio. La propuesta se convirtió en ley en febrero de 1996. Como resultado, algunas BOCs se convirtieron en IXCs y algunas otras compañías, como los operadores de televisión por cable, empezaron a competir con las LECs por el servicio telefónico local. Un aspecto interesante de la ley de 1996 fue la obligación para las LECs de implementar portabilidad para los números locales. Esto quiere decir que un cliente puede cambiar de compañía telefónica local sin necesidad de obtener un nuevo número telefónico. Esta cláusula elimina un enorme obstáculo para los usuarios y los anima a cambiar de LEC, con lo cual se incrementa la competencia. En consecuencia, el panorama de las telecomunicaciones en Estados Unidos atravesó una reestructuración radical.

El circuito local: módems, ADSL e inalámbrico Es hora de iniciar el estudio detallado del funcionamiento del sistema telefónico. Aquí vemos los circuitos locales, las troncales, las oficinas interurbanas y oficinas centrales, las cuales tienen equipo que conmuta las llamadas. Una oficina central tiene hasta 10,000 circuitos locales (en Estados Unidos y otros países grandes). De hecho, hasta hace poco tiempo el código de área + caracteres de sustitución indicaban la oficina central, de tal manera que (212) 601-xxxx se refería a una oficina central específica con 10,000 suscriptores, numerados de 0000 a 9999. Con el surgimiento de la competencia por el servicio local, este sistema dejó de ser funcional porque diversas compañías querían apoderarse del código de oficina central. Asimismo, el número de códigos prácticamente se había consumido, por lo que hubo necesidad de introducir esquemas de correspondencia complejos. Empecemos con el tema que la mayoría de la gente conoce: el circuito local de dos alambres que parte de la oficina central de una compañía telefónica hacia hogares y pequeñas empresas. El circuito local se conoce también como de “última milla” (la conexión hacia el cliente), aunque la longitud puede ser de varias millas. Durante más de 100 años ha utilizado señalización analógica y es probable que continúe haciéndolo durante algún tiempo, debido al costo elevado de la conversión a digital. No obstante, el cambio se está dando incluso en este último bastión de la transmisión analógica. En esta sección estudiaremos el circuito local tradicional y los avances que están teniendo lugar, con especial atención en la comunicación de datos desde computadoras caseras. Las principales partes del sistema se ilustran de la siguiente forma, uso de transmisión analógica y digital para una llamada de computadora a computadora. Los módems y los codecs realizan la conversión.

Cuando una computadora desea enviar datos digitales sobre una línea analógica de acceso telefónico, es necesario convertir primero los datos a formato analógico para transmitirlos sobre el circuito local. Un dispositivo conocido como módem realiza esta conversión, los datos se convierten a formato digital en la oficina central de la compañía telefónica para transmitirlos sobre las troncales que abarcan largas distancias. Si en el otro extremo hay una computadora con un módem, es necesario realizar la conversión inversa —digital a analógico— para recorrer el circuito local en el destino. Esto es posible si el ISP tiene un banco de módems, cada uno conectado a un circuito local diferente. Este ISP puede manejar tantas conexiones como módems tenga (suponiendo que su servidor o sus servidores tengan suficiente potencia de cómputo). Esta disposición fue la común hasta que aparecieron los módems de 56 kbps. Las líneas de transmisión tienen tres problemas principales: atenuación, distorsión por retardo y ruido. La atenuación es la pérdida de energía conforme la señal se propaga hacia su destino. La pérdida se expresa en decibelios por kilómetro. La cantidad de energía perdida depende de la frecuencia. Para ver el efecto de esta dependencia de la frecuencia, imagine una señal no como una simple forma de onda, sino como una serie de componentes de Fourier. Cada componente es atenuado en diferente medida, lo que da por resultado un espectro de Fourier distinto en el receptor. Por si esto no fuera poco, los diferentes componentes de Fourier se propagan a diferente velocidad por el cable. Esta diferencia de velocidad ocasiona una distorsión de la señal que se recibe en el otro extremo.

Otro problema es el ruido, que es energía no deseada de fuentes distintas al transmisor. El movimiento al azar de los electrones en un cable causa el ruido térmico y es inevitable. La diafonía se debe al acoplamiento inductivo entre dos cables que están cerca uno de otro. A veces, al hablar por teléfono se escucha otra conversación en el fondo. Ésa es la diafonía. Finalmente, hay ruido de impulso, causado por picos en la línea de suministro de energía o por otros fenómenos. En el caso de datos digitales, el ruido de impulso puede eliminar uno o más bits.

Líneas digitales de suscriptor  Cuando la industria telefónica alcanzó por fin los 56 kbps, se congratuló a sí misma por haber realizado un buen logro. Mientras tanto, la industria de TV por cable ofrecía velocidades de hasta 10 Mbps en cables compartidos, y las compañías de satélite planeaban ofrecer más allá de 50 Mbps. Conforme el acceso a Internet se tornaba una parte importante de su negocio, las compañías telefónicas (LECs) se dieron cuenta de que necesitaban un producto más competitivo. En respuesta comenzaron a ofrecer nuevos servicios digitales sobre el circuito local. Los servicios con mayor ancho de banda que el servicio telefónico común se denominan en ocasiones como de banda ancha, aunque en realidad el término es más un concepto de marketing que un concepto técnico específico. En un principio había muchas ofertas que se traslapaban, todas bajo el nombre general de xDSL (Línea Digital de Suscriptor), por diversos x. ADSL (DSL Asimétrica). Debido a que ADSL aún está en desarrollo y no todos los estándares están totalmente establecidos, algunos de los detalles de hoy, podrían cambiar con el paso del tiempo, aunque el panorama general debe permanecer igual.

Declaración de derechos de autorEl material aquí publicado es de mi autoría en una gran parte. Las imágenes son Tomadas de internet.Los cálculos, velocidades y material histórico fueron tomados de:Redes de Computadoras - 4ta Edición - Andrew S.TanenbaumManual de Redes Coordinación Reparación PC y Redes Ver 2Martín Vargas.