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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN
UNIVERSITARIA, CIENCIA Y TECNOLOGIA
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA TERRITORIAL DEL OESTE DE SUCRE
“CLODOSBALDO RUSSIÁN” ELECTRÓNICA DE APLICACIÓN CAMERCIAL
EQUIPOS DE TELEFONÍA FIJA Y
MOVIL CELULAR
Realizado por: Profesora:
Domingo Cordova ING. Drusso Lista
Cristina Gutiérrez
Ronny Martínez
Carlos Rodríguez
Oscar Salazar
Cumaná, Julio de 2015
INTRODUCCIÓN
La red telefónica es la de mayor cobertura geográfica, la que mayor número de usuarios
tiene, y ocasionalmente se ha afirmado que es "el sistema más complejo del que dispone la
humanidad". Permite establecer una llamada entre dos usuarios en cualquier parte del planeta de
manera distribuida, automática, prácticamente instantánea. Una llamada iniciada por el usuario
origen llega a la red por medio de un canal de muy baja capacidad, el canal de acceso, dedicado
precisamente a ese usuario denominado línea de abonado. En un extremo de la línea de abonado
se encuentra el aparato terminal del usuario (teléfono o fax) y el otro está conectado al primer nodo
de la red, que en este caso se llamó central local. La función de una central consiste en identificar
en el número seleccionado, la central a la cual está conectado el usuario destino y enrutar la
llamada hacia dicha central, con el objeto que ésta le indique al usuario destino, por medio de una
señal de timbre, que tiene una llamada. Al identificar la ubicación del destino reserva una
trayectoria entre ambos usuarios para poder iniciar la conversación. La trayectoria o ruta no
siempre es la misma en llamadas consecutivas, ya que ésta depende de la disponibilidad
instantánea de canales entre las distintas centrales.
En la década del 70 comenzó a emplearse el sistema IMTS en los Estados Unidos de
Norte América. Que permitía la comunicación entre abonados movilizados a bordo de diferentes
automóviles, quienes también podían establecer comunicación entre abonados fijos de la red
telefónica convencional (con tendido de cables). Las comunicaciones inalámbricas en la actualidad
están ofreciendo una serie de servicios adicionales a la comunicación de voz, lo que hace tan
atractiva la adquisición de equipos de comunicación móvil. La telefonía celular hace posible la
movilidad de las personas, es decir, una persona puede ser localizada con mayor facilidad que en
años pasados.
Características Generales De Los Equipos De Telefonía:
El propósito de cualquier sistema básico de telecomunicaciones es comunicar dos usuarios,
permitiendo la transmisión de la información entre ellos. Existen diversos tipos de redes de
telecomunicaciones, tanto públicas como privadas. La telefonía pública consiste en una de las
mayores redes de telecomunicaciones a nivel mundial, y se tomará como ejemplo introductorio, a
los efectos de presentar los conceptos básicos de telefonía. Su arquitectura consiste en varios
componentes, especializados en diferentes funciones. Estos son:
El terminal telefónico.
Las redes de acceso.
La conmutación.
La transmisión y el transporte.
La señalización.
En la siguiente figura se muestra, muy esquemáticamente los componentes
Mencionados.
Los terminales telefónicos se encuentran en los extremos de la red, y pueden ser de
diverso tipo, tanto fijos como móviles, particulares o corporativos, etc. Estos terminales telefónicos
son conectados a los sistemas centrales través de redes de acceso, las que dependen de la
tecnología del terminal telefónico. De esta manera hay redes de acceso de cobre, de fibra óptica,
con tecnologías inalámbricas, etc. Una de las principales funciones de las redes de
telecomunicaciones es la posibilidad de conectar terminales o usuarios entre sí. Esto se logra
mediante las funciones de conmutación, las que se realizan en “centrales de conmutación”. Estas
centrales, a su vez, están interconectadas, por medio de una red de transmisión y transporte. El
sistema de transmisión y transporte se encarga de enviar grandes volúmenes de información y/o
canales de voz entre puntos específicos, generalmente asociados a centrales de conmutación o
centrales de tránsito. Finalmente, es fundamental mantener un sistema de señalización apropiado
entre los diversos componentes.
Conceptos básicos de la comunicación
Comunicación:
Es el proceso de transmisión y recepción de ideas, información y mensajes. En los últimos
150 años, y en especial en las dos últimas décadas, la reducción de los tiempos de transmisión de
la información a distancia y de acceso a la información ha supuesto uno de los retos esenciales de
nuestra sociedad. La comunicación actual entre dos personas es el resultado de múltiples métodos
de expresión desarrollados durante siglos. Los gestos, el desarrollo del lenguaje y la necesidad de
realizar acciones conjuntas tienen aquí un papel importante.
Elementos básicos de la comunicación:
Transmisor
Receptor
Mensaje
Medio
Red:
Conjunto de elementos conectados entre si por medio de uno o mas nodos
Red de Comunicaciones:
Conjunto de elementos conectados entre sí en uno o más nodos capaz de recibir /
transmitir información, compartir recursos y dar servicio a usuarios.
Las redes que permiten todo esto son equipos avanzados y complejos, su eficacia se basa
en la confluencia de muy diversos componentes. Hasta hace poco, la mayoría de las
computadoras disponían de sus propias interfaces y presentaban su estructura particular un equipo
podía comunicarse con otro de su misma familia, pero tenía grandes dificultades para hacerlo con
un extraño sólo los más privilegiados disponían del tiempo, conocimientos y equipos necesarios
para extraer de diferentes recursos informáticos aquello que necesitaban.
En la década de 1990, el nivel de concordancia entre las diferentes computadoras alcanzó
el punto en que podían interconectarse de forma eficaz, lo que le permite a cualquiera sacar
provecho de un equipo remoto. Los principales componentes de este proceso son los sistemas
cliente/servidor, la tecnología de objetos y los sistemas abiertos. En la práctica, el concepto de
sistema abierto se traduce en desvincular todos los componentes de un sistema y utilizar
estructuras análogas en todos los demás. Esto conlleva una mezcla de normas (que indican a los
fabricantes lo que deberían hacer) y de asociaciones (grupos de entidades afines que les ayudan a
realizarlo). El efecto final es que sean capaces de hablar entre sí.
Elementos de una red de comunicaciones:
Fuente
Transmisor
Destino
Receptor
Medio de transmisión
Mensaje
Interfaz
Topología:
Las topologías más comunes para organizar las computadoras de una red son las de punto
a punto, de bus, en estrella y en anillo. La topología de punto a punto es la más sencilla, y está
formada por dos ordenadores conectados entre sí. La topología de bus consta de una única
conexión a la que están unidos varios ordenadores. Todas las computadoras unidas a esta
conexión única reciben todas las señales transmitidas por cualquier computadora conectada. La
topología en estrella conecta varios ordenadores con un elemento dispositivo central llamado hub.
El hub puede ser pasivo y transmitir cualquier entrada recibida a todos los ordenadores de forma
semejante a la topología de bus o ser activo, en cuyo caso envía selectivamente las entradas a
ordenadores de destino determinados. La topología en anillo utiliza conexiones múltiples para
formar un círculo de computadoras. Cada conexión transporta información en un único sentido. La
información avanza por el anillo de forma secuencial desde su origen hasta su destino.
Bus:
Topología (configuración) de la red de área local en la que todos los nodos están
conectados a la línea principal de comunicaciones (bus). En una red en bus, cada nodo supervisa
la actividad de la línea, los mensajes son detectados por todos los nodos, aunque aceptados sólo
por el nodo o los nodos hacia los que van dirigidos. Como una red en bus se basa en una
"autopista" de datos común, un nodo averiado sencillamente deja de comunicarse; esto no
interrumpe la operación, como podría ocurrir en una red en anillo, en la que los mensajes pasan de
un nodo al siguiente. Para evitar las colisiones que se producen al intentar dos o más nodos utilizar
la línea al mismo tiempo, las redes en bus suelen utilizar detección de colisiones, o paso de
señales, para regular el tráfico.
Estrella:
Red de área local en la cual cada dispositivo, denominado nodo, está conectado a un
ordenador o computadora central con una configuración (topología) en forma de estrella.
Normalmente, es una red que se compone de un dispositivo central (el hub) y un conjunto de
terminales conectados. En una red en estrella, los mensajes pasan directamente desde un nodo al
hub, el cual gestiona la redistribución de la información a los demás nodos. La fiabilidad de una red
en estrella se basa en que un nodo puede fallar sin que ello afecte a los demás nodos de la red. No
obstante, su punto débil es que un fallo en el hub provoca irremediablemente la caída de toda la
red. Dado que cada nodo está conectado al hub por un cable independiente, los costos de
cableado pueden ser elevados.
Anillo:
Red de área local en la que los dispositivos, nodos, están conectados en un bucle cerrado
o anillo, los mensajes en una red de anillo pasan de un nodo a otro en una dirección concreta. A
medida que un mensaje viaja a través del anillo, cada nodo examina la dirección de destino adjunta
al mensaje, si la dirección coincide con la del nodo, éste acepta el mensaje. En caso contrario
regenerará la señal y pasará el mensaje al siguiente nodo dentro del bucle. Esta regeneración
permite a una red en anillo cubrir distancias superiores a las redes en estrella o redes en bus,
puede incluirse en su diseño una forma de puentear cualquier nodo defectuoso o vacante. Sin
embargo, dado que es un bucle cerrado, es difícil agregar nuevos nodos.
Arquitectura:
Las computadoras se comunican por medio de redes. La red más sencilla es una conexión
directa entre dos computadoras. Sin embargo, también pueden conectarse a través de grandes
redes que permiten a los usuarios intercambiar datos, comunicarse mediante correo electrónico y
compartir recursos, por ejemplo, impresoras.
Las computadoras pueden conectarse de distintas formas. En una configuración en anillo,
los datos se transmiten a lo largo del anillo, y cada computadora examina los datos para
determinar si van dirigidos a ella. Si no es así, los transmite a la siguiente computadora del anillo.
Este proceso se repite hasta que los datos llegan a su destino. Una red en anillo permite la
transmisión simultánea de múltiples mensajes, pero como varias computadoras comprueban cada
mensaje, la transmisión de datos resulta más lenta.
En una configuración de bus, los ordenadores están conectados a través de un único
conjunto de cables denominado bus. Un ordenador envía datos a otro transmitiendo a través del
bus la dirección del receptor y los datos. Todos los ordenadores de la red examinan la dirección
simultáneamente, y el indicado como receptor acepta los datos. A diferencia de una red en anillo,
una red de bus permite que un ordenador envíe directamente datos a otro. Sin embargo, en cada
momento sólo puede transmitir datos una de las computadoras, y las demás tienen que esperar
para enviar sus mensajes.
En una configuración en estrella, los ordenadores están conectados con un elemento
integrador llamado hub. Las computadoras de la red envían la dirección del receptor y los datos al
hub, que conecta directamente los ordenadores emisor y receptor. Una red en estrella permite
enviar simultáneamente múltiples mensajes, pero es más costosa porque emplea un dispositivo
adicional el hub para dirigir los datos.
Medios de Transmisión:
Fibra Óptica:
Fibra o varilla de vidrio u otro material transparente con un índice de refracción alto que se
emplea para transmitir luz. Cuando la luz entra por uno de los extremos de la fibra, se transmite
con muy pocas pérdidas incluso aunque la fibra esté curvada.
El principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra es la reflexión interna total; la
luz que viaja por el centro o núcleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un ángulo
mayor que el ángulo crítico, de forma que toda la luz se refleja sin pérdidas hacia el interior de la
fibra. Así, la luz puede transmitirse a larga distancia reflejándose miles de veces. Para evitar
pérdidas por dispersión de luz debida a impurezas de la superficie de la fibra, el núcleo de la fibra
óptica está recubierto por una capa de vidrio con un índice de refracción mucho menor; las
reflexiones se producen en la superficie que separa la fibra de vidrio y el recubrimiento.
La fibra óptica se emplea cada vez más en la comunicación, debido a que las ondas de luz
tienen una frecuencia alta y la capacidad de una señal para transportar información aumenta con la
frecuencia. En las redes de comunicaciones se emplean sistemas de láser con fibra óptica. Hoy
funcionan muchas redes de fibra para comunicación a larga distancia, que proporcionan
conexiones transcontinentales y transoceánicas. Una ventaja de los sistemas de fibra óptica es la
gran distancia que puede recorrer una señal antes de necesitar un repetidor para recuperar su
intensidad. En la actualidad, los repetidores de fibra óptica están separados entre sí unos 100 km,
frente a aproximadamente 1,5 km en los sistemas eléctricos. Los amplificadores de fibra óptica
recientemente desarrollados pueden aumentar todavía más esta distancia.
Otra aplicación cada vez más extendida de la fibra óptica son las redes de área local. Al
contrario que las comunicaciones de larga distancia, estos sistemas conectan a una serie de
abonados locales con equipos centralizados como ordenadores (computadoras) o impresoras. Este
sistema aumenta el rendimiento de los equipos y permite fácilmente la incorporación a la red de
nuevos usuarios. El desarrollo de nuevos componentes electro-ópticos y de óptica integrada
aumentará aún más la capacidad de los sistemas de fibra.
Cable Coaxial:
Es un tipo de cable formado por dos conductores cilíndricos de cobre o aluminio. El interior
es macizo y está rodeado por otro cilindro que es hueco; entre ambos hay un material aislante,
inyectado de forma continua, en espiral, o discontinua, formando anillas. El conjunto tiene una
estructura concéntrica y está blindado con un cable trenzado, normalmente de plomo, para
minimizar las interferencias eléctricas y de radiofrecuencias.
Este tipo de cable es el que se utiliza en las instalaciones de televisión por cable y también
es frecuente emplearlo para conectar ordenadores o computadoras en red. En la transmisión de
datos se usa una variante del cable coaxial, el cable twinaxial, formado por dos conductores
paralelos dentro de un cilindro conductor exterior y con un aislante entre ambos.La velocidad de
transmisión del cable coaxial, unos 300 Mbps (millones de bits por segundo), es mayor que la del
cable de pares, unos 10 Mbps, pero menor que la de la fibra óptica, unos 2.000 Mbps.
Par de cobre:
Medio compuesto por uno o más conductores eléctricos, cubiertos por un aislante y, en
ocasiones, por un revestimiento o vaina protectora, utilizado para transmitir energía eléctrica o los
impulsos de un sistema de comunicaciones eléctrico.
Para la transmisión de energía eléctrica en los circuitos de alta tensión se utilizan cables de
tres alambres revestidos de plomo y rellenados con aceite bajo presión. Las líneas de distribución
secundarias suelen utilizar cables aislados de un solo conductor. En el cableado eléctrico
residencial se emplea el cable B-X. Este tipo de cable contiene dos conductores aislados,
rodeados de capas de aislante adicionales cubiertas con una banda metálica enrollada
helicoidalmente para su protección. El cable de encendido utilizado para transportar corriente de
alta tensión a las bujías de un motor de combustión interna es un cable monoconductor. Está
cubierto de tela impregnada en laca para aislarlo.
En los sistemas de comunicaciones, los cables suelen consistir en numerosos pares de
alambres aislados con papel y rodeados de un revestimiento de plomo. Los pares de cables
individuales están entrelazados para reducir al mínimo la interferencia inducida con otros circuitos
del mismo cable. Para evitar la interferencia eléctrica de circuitos externos, los cables utilizados en
la transmisión de radio suelen estar blindados con una cobertura de trenza metálica, conectada a
tierra. El desarrollo del cable coaxial representó un importante avance en el campo de las
comunicaciones. Este tipo de cable está formado por varios tubos de cobre, cada uno de los cuales
contiene un alambre conductor que pasa por su centro. El cable íntegro está blindado en plomo y,
por lo general, se rellena con nitrógeno bajo presión para impedir la corrosión. Como el cable
coaxial tiene una amplia gama de frecuencias, es muy apreciado en la transmisión de telefonía
portadora de corriente
Red Telefónica:
La red telefónica es la de mayor cobertura geográfica, la que mayor número de usuarios
tiene, y ocasionalmente se ha afirmado que es "el sistema más complejo del que dispone la
humanidad". Permite establecer una llamada entre dos usuarios en cualquier parte del planeta de
manera distribuida, automática, prácticamente instantánea. Este es el ejemplo más importante de
una red con conmutación de circuitos. Existen 2 tipos de redes telefónicas, las redes públicas que
a su vez se dividen en red pública móvil y red pública fija. Y también existen las redes telefónicas
privadas que están básicamente formadas por un conmutador.
Las redes telefónicas públicas fijas, están formados por diferentes tipos de centrales, que se
utilizan según el tipo de llamada realizada por los usuarios. Éstas son:
CCA – Central con Capacidad de Usuario
CCE – Central con Capacidad de Enlace
CTU – Central de Transito Urbano
CTI – Central de Transito Internacional
CI – Central Internacional
CM – Central Mundial
Por la dispersión geográfica de la red telefónica y de sus usuarios existen varias centrales
locales, las cuales están enlazadas entre sí por medio de canales de mayor capacidad, de manera
que cuando ocurran situaciones de alto tráfico no haya un bloqueo entre las centrales. Existe una
jerarquía entre las diferentes centrales que le permite a cada una de ellas enrutar las llamadas de
acuerdo con los tráficos que se presenten.
Los enlaces entre los abonados y las centrales locales son normalmente cables de cobre, pero
las centrales pueden comunicarse entre sí por medio de enlaces de cable coaxial, de fibras ópticas
o de canales de microondas. En caso de enlaces entre centrales ubicadas en diferentes ciudades
se usan cables de fibras ópticas y enlaces satelitales, dependiendo de la distancia que se desee
cubrir. Como las necesidades de manejo de tráfico de los canales que enlazan centrales de los
diferentes niveles jerárquicos aumentan conforme incrementa el nivel jerárquico, también las
capacidades de los mismos deben ser mayores en la misma medida; de otra manera, aunque el
usuario pudiese tener acceso a la red por medio de su línea de abonado conectada a una central
local, su intento de llamada sería bloqueado por no poder establecerse un enlace completo hacia la
ubicación del usuario destino (evidentemente cuando el usuario destino está haciendo otra
llamada, al llegar la solicitud de conexión a su central local, ésta detecta el hecho y envía de
regreso una señal que genera la señal de "ocupado").
La red telefónica está organizada de manera jerárquica. El nivel más bajo (las centrales
locales) está formado por el conjunto de nodos a los cuales están conectados los usuarios. Le
siguen nodos o centrales en niveles superiores, enlazados de manera tal que entre mayor sea la
jerarquía, de igual manera será la capacidad que los enlaza. Con esta arquitectura se proporcionan
a los usuarios diferentes rutas para colocar sus llamadas, que son seleccionadas por los mismos
nodos, de acuerdo con criterios preestablecidos, tratando de que una llamada no sea enrutada
más que por aquellos nodos y canales estrictamente indispensables para completarla (se trata de
minimizar el número de canales y nodos por los cuales pasa una llamada para mantenerlos
desocupados en la medida de lo posible).
Asimismo existen nodos (centrales) que permiten enrutar una llamada hacia otra localidad, ya
sea dentro o fuera del país. Este tipo de centrales se denominan centrales automáticas de larga
distancia. El inicio de una llamada de larga distancia es identificado por la central por medio del
primer dígito, y el segundo dígito le indica el tipo de enlace (nacional o internacional; en este último
caso, le indica también el país de que se trata). A pesar de que el acceso a las centrales de larga
distancia se realiza en cada país por medio de un código propio, éste señala, sin lugar a dudas,
cuál es el destino final de la llamada. El código de un país es independiente del que origina la
llamada.
Cada una de estas centrales telefónicas, están divididas a su vez en 2 partes principales:
Parte de Control
Parte de Conmutación
La parte de control, se lleva a cabo por diferentes microprocesadores, los cuales se encargan
de enrutar, direccionar, limitar y dar diferentes tipos de servicios a los usuarios. La parte de
conmutación se encarga de las interconexiones necesarias en los equipos para poder realizar las
llamadas.
Nodos de conmutación:
Son los encargados de realizar las diversas funciones de procesamiento que requieren
cada una de las señales o mensajes que circulan o transitan a través de los enlaces de la red.
Desde un punto de vista topológico, los nodos proveen los enlaces físicos entre los diversos
canales que conforman la red. Los nodos de una red de telecomunicaciones son equipos (en su
mayor parte digitales, aunque pueden tener alguna etapa de procesamiento analógico, como un
modulador) que realizan las siguientes funciones:
a) Establecimiento y verificación de un protocolo. Los nodos de la red de telecomunicaciones
realizan los diferentes procesos de comunicación de acuerdo a un conjunto de reglas conocidas
como protocolos; éstos se ejecutan en los nodos, garantizando una comunicación exitosa entre sí,
utilizando para ello, los canales que los enlazan.
b) Transmisión. Existe la necesidad de hacer uso eficiente de los canales, por lo cual, en esta
función, los nodos adaptan al canal, la información o los mensajes en los cuales está contenida,
para su transporte eficiente y efectivo a través de la red.
c) Interface. En esta función el nodo se encarga de proporcionar al canal las señales que serán
transmitidas de acuerdo con el medio de que está formado el canal. Esto es, si el canal es de
radio, las señales deberán ser electromagnéticas a la salida del nodo, independientemente de la
forma que hayan tenido a su entrada y también de que el procesamiento en el nodo haya sido por
medio de señales eléctricas.
d) Recuperación. Si durante una transmisión se interrumpe la posibilidad de terminar
exitosamente la transferencia de información de un nodo a otro, el sistema, a través de sus nodos,
debe ser capaz de recuperarse y reanudar en cuanto sea posible la transmisión de aquellas partes
del mensaje que no fueron transmitidas con éxito.
e) Formateo. Cuando un mensaje transita a lo largo de una red, pero principalmente cuando existe
una interconexión entre redes que manejan distintos protocolos, puede ser necesario que en los
nodos se modifique el formato de los mensajes para que todos los nodos de la red (o de la
conexión de redes) puedan trabajar con éste; esto se conoce con el nombre de formateo (o, en su
caso, de reformateo).
f) Enrutamiento. Cuando un mensaje llega a un nodo de la red de telecomunicaciones, debe tener
información acerca de los usuarios de origen y destino; es decir, sobre el usuario que lo generó y
aquel al que está destinado. Sin embargo, cada vez que el mensaje transita por un nodo y
considerando que en cada nodo hay varios enlaces conectados por los que, al menos en teoría, el
mensaje podría ser enviado a cualquiera de ellos, en cada nodo se debe tomar la decisión de cuál
debe ser el siguiente nodo al que debe enviarse el mensaje para garantizar que llegue a su destino
rápidamente. Este proceso se denomina enrutamiento a través de la red. La selección de la ruta en
cada nodo depende, entre otros factores, del número de mensajes que en cada momento están en
proceso de ser transmitidos a través de los diferentes enlaces de la red.
g) Repetición. Existen protocolos que entre sus reglas tienen una previsión por medio de la cual el
nodo receptor detecta si ha habido algún error en la transmisión. Esto permite al nodo destino
solicitar al nodo previo que retransmita el mensaje hasta que llegue sin errores y el nodo receptor
pueda, a su vez, retransmitirlo al siguiente nodo.
h) Direccionamiento. Un nodo requiere la capacidad de identificar direcciones para poder hacer
llegar un mensaje a su destino, principalmente cuando el usuario final está conectado a otra red de
telecomunicaciones.
i) Control de flujo. Todo canal de comunicaciones tiene una cierta capacidad de manejar
mensajes; cuando el canal está saturado no se deben enviar más por medio de ese canal, hasta
que los previamente enviados hayan sido entregados a sus destinos.
La conmutación se puede dar de 2 formas:
a. Conmutación de circuitos: en la que primero se establece la trayectoria a seguir
b. Conmutación de paquetes: la cual funciona a través de ráfagas de información.
Señalización:
Es la forma en que se va a comunicar el equipo
1. Señalización de línea: se da entre centrales
2. Señalización de usuario: se da entre el usuario y la central
3. Señalización de registro: se da entre centrales.
La comunicación entre 2 usuarios se da de la siguiente manera:
1. Cuando un abonado levanta el auricular de su aparato telefónico, la central lo identifica y le
envía una "invitación a marcar".
2. La central espera a recibir el número seleccionado, para, a su vez, escoger una ruta del usuario
fuente al destino.
3. Si la línea de abonado del usuario destino está ocupada, la central lo detecta y le envía al
usuario fuente una señal ("tono de ocupado").
4. Si la línea del usuario destino no está ocupada, la central a la cual está conectado genera una
señal para indicarle al destino la presencia de una llamada.
5. Al contestar la llamada el usuario destino, se suspende la generación de dichas señales.
6. Al concluir la conversación, las centrales deben desconectar la llamada y poner los canales a la
disposición de otro usuario, a partir de ese momento.
7. Al concluir la llamada se debe contabilizar su costo para su facturación, para ser cobrado al
usuario que la inició.
En una red telefónica conmutada, la señalización transporta la inteligencia necesaria para
que un abonado se comunique con cualquier otro de esa red. La señalización indica al switch que
un abonado desea servicio, le proporciona los datos necesarios para identificar al abonado distante
que se solicite y entonces enruta debidamente la llamada a lo largo de su trayectoria.
Señalización por canal asociado (SAC). Cada canal lleva la voz y su propia señalización.
Ejemplo: ISDN
Señalización por canal común (SCC). Cada canal lleva la voz y un canal exclusivo lleva la
señalización de todos los canales. Ejemplo: R2-MTC
La señalización de supervisión proporciona la información acerca de la línea o el circuito e
indica si el circuito está en uso o no. Informa al switch y a los circuitos troncales de interconexión
acerca de las condiciones en la línea. Por ejemplo que la parte que llama ha descolgado o colgado
y que la parte llamada ha descolgado/colgado. Estos dos términos son convenientes para designar
las dos condiciones de señalización en una troncal o enlace. Si la TK está desocupada se indica la
condición de colgado (on hook) y si la TK está ocupada se indica la condición de descolgado (off
hook).
Señalización E&M (Ear and Mouth). Esta es la forma más común de supervisión de TK. La
señalización E&M existe únicamente entre el punto interfecial entre el TK y el switch.
Cuando decimos que un enlace usa E&M a cuatro hilos es porque tenemos dos hilos para
transmisión, 2 hilos para recepción, uno para E y otro para M. Un E&M a dos hilos usa uno para
transmisión, el mismo para recepción y otro para E y también para M. El primero se conoce como
Full Duplex, el segundo se llama Half Duplex.
On Hook = Colgado
Off Hook = Descolgado
Ground Start es una señalización de supervisión, el PSTN libera la línea cuando ya no se
encuentra en uso. En contraste el Loop Start que es una señal de supervisión donde el abonado es
el que libera la línea.
Ingeniería de tráfico
Se suele medir el tráfico telefónico de un PBX contando el número de troncales utilizadas
en una unidad de tiempo, se grafica como histograma. Estas gráficas ayudan a determinar las
horas picos y para verificar que la infraestructura sea suficiente. Existe una ley empírica en donde
se establece que se necesitan tres troncales por cada extensión. Esto varía dependiendo del giro
de la empresa.
La Ruta Es el conjunto de troncales o enlaces que interconectan una CT con otra o una CT
con un PBX. El dimensionamiento de la ruta es la determinación del número de troncales o enlaces
requeridos en la conexión de la central “A” a la central “B”. Para estar en posibilidad de
dimensionar correctamente una ruta se deberá tener idea de su posible utilización, es decir del
número de conversaciones que se intentarán establecer al mismo tiempo sobre dicha ruta. Esta
utilización se puede definir mediante dos parámetros:
Razón de llamadas. Número de veces que se utiliza una ruta o trayectoria por unidad de
tiempo, definida también como intensidad de llamadas por trayectoria durante la hora
ocupada.
Tiempo de retención. Duración de la ocupación de la trayectoria por llamada, duración
promedio de ocupación.
Tráfico cruzado. Es el tráfico que realmente fue conducido o establecido a través de las
centrales.
Tráfico ofrecido. Es el volumen de tráfico demandado a la central.
Congestión. Diferencia entre tráfico ofrecido y cruzado.
Tráfico telefónico. Es la acumulación de llamadas telefónicas en un grupo de circuitos o
troncales considerando tanto su duración como su cantidad.
Flujo Telefónico. Cantidad de llamadas por hora x Duración promedio de la llamada
La unidad del flujo telefónico es llamadas/hora, una llamada/hora es la cantidad que
representa una o más llamadas que tienen la duración agregada o acumulada de una hora. La
unidad más usada en tráfico es el erlang, un erlang de intensidad de tráfico sobre un circuito
determinado significa la ocupación continua de tal circuito. Ejemplo: Si se tienen 10 TK (troncales)
y se tienen 5 erlangs, se esperaría encontrar la mitad de los circuitos ocupados en el momento de
la observación.
Grado de servicio. Expresa la posibilidad de encontrar congestionamiento durante la hora pico. El
grado de servicio típico es de P=0.01, esto significa que en promedio, en la hora pico se pierde una
de cada cien llamadas.
P = Total llamadas perdidas / Total llamadas ofrecidas
Disponibilidad de un circuito telefónico. Modelo para estimar la disponibilidad del circuito, ¿qué
proporción del tiempo el circuito se encuentra libre? Suponiendo que es un proceso estocástico:
a) Las llamadas son aleatorias con distribución de Poisson. La velocidad media de arribo es
Lambda [1/T = 1/Tiempo]
b) La duración de cada llamada, que se llama "tiempo ocupado" (holding time), se encuentra
exponencialmente distribuida con media 1/Mu, se conoce como tiempo de servicio.
Terminal telefónico
Existe gran diversidad de terminales telefónicos funcionando en las redes de
telecomunicaciones, con diversas tecnologías, usos y prestaciones. Entre ellos se pueden
mencionar terminales telefónicos fijos, con tecnología analógica o digital, terminales telefónicos
móviles, con diverso tipo de tecnologías, terminales de software (“softphones”), terminales para uso
corporativo, etc.
Circuito de audio de un teléfono analógico
La función básica de los teléfonos es permitir la conversación bidireccional entre dos
personas distantes. Para ello, el teléfono debe tener un auricular y un micrófono, los que se ubican
en el microteléfono, o “tubo”. El micrófono utilizado históricamente en los teléfonos analógicos fue
diseñado originalmente por Thomas Edison en 1877. El dispositivo ideado por Edison se basa en
una interesante propiedad del carbón: su resistencia eléctrica varía con la presión. La idea
consistía en disponer una barra compuesta de gránulos de carbón entre dos electrodos. Uno de
ellos está fijo, mientras que el otro está unido a un diafragma que se mueve según la presión de
aire. De esta manera, la resistencia entre los dos electrodos varía según la presión de aire y por lo
tanto la corriente varía según las señales acústicas. Un esquema conceptual se muestra en la
siguiente figura:
Los micrófonos de carbón resultaron ideales para su función, y fueron los utilizados en los
teléfonos durante décadas. Una foto de un micrófono de carbón comercial se muestra en la
siguiente figura:
Con el avance de la electrónica, los amplificadores activos basados en transistores o en
circuitos integrados permitieron más recientemente sustituir a los micrófonos de carbón por
componentes dinámicos, que generan tensiones variables en función de la presión de aire. Estos
pequeños voltajes pueden ser amplificados y procesados electrónicamente, y son los utilizados
actualmente en los teléfonos electrónicos, tanto los utilizados en la red fija como en los aparatos
celulares. Ya desde los primeros teléfonos fue necesario resolver varios desafíos respecto al audio.
Uno de ellos consistió en poder enviar y recibir audio por un único par. Otro problema consistía en
brindar al auricular el retorno apropiado desde el micrófono. Si este retorno es muy bajo, al tener
un oído tapado por el auricular, se tiende a hablar más fuerte. Si el retorno es muy alto, se escucha
como “eco”, con una sensación incómoda.
El circuito básico de audio de los teléfonos analógicos se muestra en la siguiente figura. La
línea telefónica se esquematiza como una impedancia Z0. Esta impedancia incluye la línea
telefónica (par de cobre, de hasta algunos kilómetros de largo) y los componentes internos de la
placa de abonado en la central telefónica. Los componentes L1, L2 y L3 conforman un
transformador. La resistencia R es un componente interno al aparato telefónico.La señal
proveniente desde la línea telefónica queda aplicada sobre las bobinas L1 y L2, en serie, y es
inducida en la bobina L3, quedando luego aplicada directamente sobre el auricular. La señal
generada por el micrófono se divide, parte hacia la línea telefónica a través de L1 y parte hacia la
resistencia interna R, a través de L2. Como la corriente que pasa por L1 es de sentido inverso a la
que pasa por L2, la inducción sobre L3 depende de la diferencia de estas corrientes. Esto hace que
el audio generado por el micrófono no sea escuchado en el auricular del propio teléfono. Para que
esto sea efectivamente así, si las bobinas L1 y L2 son del mismo valor, la resistencia R debe ser
del mismo valor que la impedancia Z0. Sin embargo para lograr cierto retorno en el auricular, la
rama L2 R se diseña con valores ligeramente diferentes a la rama L1 Z0.
Señalización entre centrales y teléfonos analógicos
Para establecer una comunicación telefónica entre dos dispositivos, es necesario implementar
protocolos de señalización, que permitan indicar el número discado, la atención de una llamada,
etc. Esta señalización ha estado presente casi desde los orígenes de la telefonía, y desde ese
momento, ha sido prácticamente siempre “compatible hacia atrás” en la telefonía analógica. Sin
embargo, en la telefonía digital, y en la telefonía IP, existen diversos protocolos de señalización,
varios de ellos incompatibles entre sí. La primera señalización telefónica fue la necesaria para
vincular teléfonos entre sí, y rápidamente derivó a la señalización necesaria entre teléfonos y
“centrales telefónicas”. Las primeras centrales telefónicas, puestas en funcionamiento en las
últimas décadas del siglo XIX, fueron centrales “públicas”. Poco tiempo después comenzaron a
instalarse centrales “privadas” (dando servicio a varios teléfonos dentro de una misma empresa,
hotel, etc.) Con el crecimiento de centrales públicas, fue necesario implementar señalizaciones
entre ellas. A su vez, con el crecimiento de las centrales privadas, fue necesario implementar
señalizaciones entre centrales públicas y centrales privadas, atendiendo a los requerimientos
específicos de éstas últimas. Quizás la señalización más conocida (y a su vez más antigua), es la
conocida como “señalización por corriente de bucle” (o “loop start signaling” en inglés). Es la
señalización utilizada por los teléfonos conocidos como “analógicos”, o “comunes”. Esencialmente,
la señalización básica que debe existir entre un teléfono y una central telefónica (ya sea un
abonado público y la central pública, o un interno de una Empresa y la PBX o sistema telefónico
interno), consiste en poder enviar y / o recibir la siguiente información:
Solicitud de iniciar una conversación
Seleccionar con quien se desea hablar
Indicación del progreso de la llamada (timbrando, ocupado, etc.)
Indicación de recepción de una nueva llamada
Los primeros teléfonos instalados por Bell, y por la Western Unión, utilizaban un único hilo de
cobre (heredado de las instalaciones telegráficas), por el que se enviaba tanto la señalización
como el audio (el retorno era por tierra). Con el incremento de la cantidad de teléfonos, las
interferencias entre ellos hicieron necesario instalar un segundo hilo por cada teléfono. En 1881
(con más de 50.000 teléfonos ya en funcionamiento), Graham Bell presentó una patente por
“teléfonos de 2 hilos de cobre”. El sistema de disco conocido hasta hace algunos años, con
teléfonos de 2 hilos sin necesidad de cable de tierra, fue originalmente diseñado en 1908. A partir
de esa fecha, tanto la señalización como el audio, utilizan un par de cobre, entre el aparato
telefónico y la central o PBX.
Este único par, adicionalmente, provee de energía al aparato telefónico, por lo que no es
necesario conectar el mismo a fuentes de energía locales (salvo en algunos aparatos de “telefonía
rural”, aún en funcionamiento, que requieren de “batería local”, debido a la gran distancia existente
entre el aparato y la central telefónica).
Solicitud de iniciar una conversación
La señalización utilizada es a la vez sencilla e ingeniosa. La central telefónica, o PBX,
conecta en su extremo del par telefónico, una batería de alimentación (típicamente de 48 V de
corriente continua, aunque algunas PBX puede entregar tensiones más bajas, del orden de los 30
V de corriente continua).
Desde esta batería de alimentación (ubicada dentro de la central o PBX), se forma un
“bucle” consistente en el par de cobre y el aparato telefónico conectado en su extremo. El aparato
dispone de una llave, accionada por la horquilla, que puede abrir o cerrar el bucle de corriente. Con
el aparato “colgado”, el bucle se encuentra abierto, y por lo tanto no circula corriente. Con el
aparato “descolgado”, el bucle se cierra, y por lo tanto circula una corriente continua. La resistencia
interna del aparato telefónico, sumada a la resistencia de los propios cables de cobre, se diseña
para que sea del orden de los 600 Ω. Un esquema eléctrico simplificado se muestra en la siguiente
figura:
Si el voltaje de la batería es V, la corriente de bucle I es;
I = V / (Ri + 2R1 + R2)
Donde Ri es la resistencia interna de la fuente, R1 es la resistencia de cada hilo de cobre y
R2 es la resistencia interna del aparato telefónico.
La resistencia de cada hilo R1 puede calcularse como
R1 = L/S
Siendo la resistividad del cobre, L la distancia del cable y S su sección. El cobre tiene
una resistividad aproximada de = 0,017 Ω mm²/m. Los cables telefónicos típicos tienen un
diámetro de 0,5 mm, equivalentes a una sección aproximada de 0,20 mm². Con estos datos, un
kilómetro de cable de cobre tiene una resistencia aproximada de
R1 = 0,017 x 1000 / 0,20 = 85 Ω
Sustituyendo por los valores típicos,
I = 48 V / (600 Ω + 2 x 85 Ω + 400 Ω) = 41 mA
Para iniciar una conversación, el aparato telefónico “descuelga”, cerrando el bucle, y
permitiendo el pasaje de corriente. En la Central o PBX, basta disponer de un sensor de corriente
para detectar esta situación.
Selección del destino de la conversación
Luego de “descolgar” es necesario seleccionar el destino de la conversación. En los
primeros sistemas, esto se realizaba a través de la “operadora”, quien preguntaba con quien se
deseaba hablar, y realizaba la conexión manualmente. Los primeros sistemas que implementaron
selección del destino en forma automática desde el aparato de origen fueron instalados en 1892,
utilizando las ideas patentadas por el Sr. Almon B. Strowger.
La idea del teléfono de disco consiste en enviar, sobre el mismo par de cobre, una
señalización numérica que indique el destino de la conversación. Los teléfonos de disco (o
teléfonos decádicos) implementan esta señalización interrumpiendo por periodos cortos de tiempo
la corriente de bucle, tantas veces como el dígito “discado”.
Un sistema mecánico, asociado a un disco giratorio, acciona un interruptor eléctrico en
forma periódica. El mecanismo es tal que el la cantidad de veces que el interruptor es accionado es
proporcional al ángulo al que se giró el disco (y por lo tanto, al número asociado). La central o PBX
distingue entre un fin de comunicación (teléfono colgado) o el discado de un dígito en base a la
duración de la interrupción de la corriente de bucle. El discado se realiza a “diez pulsos por
segundo”, siendo cada dígito
representado por 60 ms de
bucle abierto y 40 ms de
bucle cerrado. Entre cada
dígito deben transcurrir
como mínimo 250 ms.
Los teléfonos mecánicos, “de disco”, han sido sustituidos casi en su totalidad por teléfonos
electrónicos “de tonos”, o “multifrecuentes”. En 1963 la “Western Electric” lanza al mercado el
primer teléfono de tonos, el modelo 1500. Este teléfono tenía 10 botones (0 al 9). El * (asterisco) y
el # (numeral) fueron introducidos en 1967, en el modelo 2500. Los teléfonos de tonos utilizan una
matriz de 4 filas por 4 columnas. Cada fila y cada columna corresponden a una frecuencia
determinada. Al pulsar un dígito, el teléfono genera una señal de audio compuesta por la suma de
dos frecuencias (la correspondiente a la fila + la correspondiente a la columna del dígito), que
pueden ser luego fácilmente detectadas en la central pública, por medio de filtros adecuados. La
elección de este sistema de señalización se basa en el trabajo de L. Schenker, de 1960, en el que
se estudian varias posibles sistemas de señalización y se concluye que el de tonos multifrecuentes
es el mejor.
Las frecuencias utilizadas se han
estandarizado, y permiten un total de 16 “dígitos”.
Comúnmente se utilizan solamente 12 de estas
16 combinaciones posibles, comprendiendo los
dígitos del 0 al 9 y los símbolos “*” y “#”. La figura
muestra las frecuencias propuestas en el
artículo de L. Schenker
En la actualidad, existen circuitos integrados que implementan la generación y detección
de estos tonos, conocidos como DTMF (Dual – Tone Multi Frecuency)
Esta señalización, que se mantiene ampliamente difundida en la actualidad, tiene varias
ventajas frente a la señalización decádica o por pulsos:
Es más rápida, ya que los tonos pueden ser decodificados en tiempos muy cortos (recordar
que en la señalización decádica, el “0” requiere de 1 segundo para ser “discado”)
Permite tener hasta 16 “caracteres” (aunque normalmente se utilizan 12)
Es posible implementar señalizaciones “de punta a punta”. La señalización decádica es
entre el aparato telefónico y la central o PBX. Nunca “llega” hasta el destino. En cambio, la
señalización DTMF, que consiste en tonos audibles, pueden llegar, una vez establecida la
conversación, hasta el teléfono destino (es decir, de “punta a punta”). Esto es
especialmente útil en varias aplicaciones empresariales (como poder “discar” sobre
mensajes de atención automática, por ejemplo).
No se requieren partes móviles en los aparatos telefónicos.
Indicación del progreso de la llamada
Una vez determinado el destino, el mismo puede estar disponible (“libre”), ocupado, o
puede ser inaccesible por diversas causas. Los sistemas telefónicos indican el estado del destino a
quien origina la llamada mediante diversos mecanismos. Los más comunes consisten en el envío
de diversos tipos de tonos audibles, los que pueden ser fácilmente diferenciados e identificados por
su cadencia y / o frecuencia. Por ejemplo, estamos acostumbrados a que un destino libre se
indique con un tono de “constancia de llamada”, consistente en una cadencia en la que el tono es
escuchado por aproximadamente un segundo seguido de un silencio de aproximadamente cuatro
segundos. De manera similar, estamos acostumbrados a que un destino ocupado se indique con
un “tono de ocupado”, con una cadencia más rápida, de aproximadamente un segundo de tono
seguido de un segundo de silencio.
Otros tipos de estados del destino pueden ser señalizados con diversos tipos de tonos y
cadencias o con mensajes pregrabados (por ejemplo “el número que ha seleccionado no es
correcto....”). Es de hacer notar que este tipo de señalización no está estandarizada, y puede diferir
notoriamente entre distintos equipos, ya sean empresariales (PBX) o públicos.
Actualmente, algunas compañías telefónicas públicas, especialmente del área celular,
ofrecen señalizar la “constancia de llamada” con música o mensajes personalizados. Este tipo de
señalización, ampliamente difundida, es suficiente si quien inicia la llamada es una persona, la que
puede fácilmente interpretar los distintos tonos, cadencias o mensajes, aunque los mismos varíen
notoriamente en distintos escenarios. Sin embargo, esto presenta ciertas desventajas, o
problemas, cuando quien debe interpretar el progreso de la llamada es una máquina. Esta
señalización se basa en la interpretación del audio, algo muy sencillo para el cerebro humano, pero
bastante complejo para una máquina.
La señalización por “corriente de bucle” no prevé ningún tipo de señal eléctrica, sencilla de detectar
con electrónica simple, para indicar el progreso de una llamada.
Si el destino está libre, eventualmente atenderá la llamada. Cabe preguntarse cómo se
entera de esto quien origina la llamada. En la mayoría de los casos, en la señalización por
“corriente de bucle” no existe ninguna señal hacia el originador para indicar que una llamada fue
atendida, salvo la voz de quien contesta, con su clásico “¡Hola?”. Nuevamente esto puede
significar un problema si quien debe “enterarse” de esta situación es una máquina (por ejemplo,
una PBX). Para solucionar este problema, se ha implementado un mecanismo, en la señalización
por “corriente de bucle”, llamado “Inversión de Polaridad”.
El mecanismo denominado “Inversión de Polaridad” (“Battery Reversal”) consiste en que la
central telefónica (generalmente las centrales públicas) indiquen el momento en que una llamada
es atendida por medio de la inversión de la polaridad del par telefónico del originador de la
llamada.
La situación se esquematiza en las siguientes figuras:
Desde una línea origen (que puede ser, por ejemplo, una línea urbana pública conectada a
una PBX) se marca el número del destino deseado. El teléfono destino está libre, y timbra. La
polaridad de la línea telefónica del origen es la indicada en la figura superior a éste párrafo
(secuencia 1).
El destino atiende la llamada. En ese momento la central telefónica (si tiene activado el
mecanismo de “inversión de polaridad) invierte la polaridad de la línea telefónica del origen
(secuencia 2). Esta “señal” hace que la corriente de bucle en el origen cambie de sentido, lo que
puede ser detectado fácilmente mediante electrónica sencilla por el originador de la llamada. Esta
señal puede ser utilizada, por ejemplo, para comenzar la temporización y / o tasación de la
llamada.
El origen corta la comunicación, liberando la línea telefónica. La central telefónica retorna la
polaridad de la línea a su estado original (secuencia 3).
Indicación de recepción de una nueva llamada
Desde hace más de un siglo, los teléfonos notifican la recepción de una nueva llamada
mediante un timbre o campanilla. El sistema de “campanilla” fue ideado y patentado por Thomas A.
Watson (el asistente de Graham Bell) en 1878, dos años después de presentada la primer patente
de Bell, y ya con la primer central telefónica funcionando en New Haven, Connecticut, con 21
abonados. Los primeros teléfonos disponían de una campanilla, accionada por un electroimán que
era a su vez accionado por una corriente alterna. Esta corriente alterna, generada en la central
telefónica, es transmitida por el par de cobre hasta el aparato telefónico. La generación de la
corriente de timbrado se puede lograr mediante una fuente de tensión alterna, la que se suma a la
fuente de continua.
Esta corriente alterna, o “corriente de campanilla”, llega hasta el aparato telefónico que se
encuentra “colgado”, es decir, con el relé de la horquilla abierto. Un circuito consistente en un
condensador y una campanilla en serie entre sí, y puestos en paralelo con el par telefónico,
permiten el pasaje de la corriente alterna y bloquean el pasaje de la corriente continua. Esto
permite que la campanilla reciba la corriente alterna necesaria para accionarla, mientras el aparato
telefónico permanece “colgado”.
Esta sencilla señalización se mantiene hasta el momento en la “señalización por corriente
de bucle”. Los teléfonos modernos disponen, en lugar de una campanilla, un circuito electrónico
que detecta la señal de timbrado, y genera una señal de audio hacia un parlante. De la misma
manera, las PBX que reciben líneas urbanas de las centrales públicas, pueden detectar mediante
circuitos electrónicos esta “corriente de campanilla”. La señal de campanilla es de
aproximadamente 90 V AC, y 20 o 25 Hz. La siguiente figura muestra una gráfica típica de la
tensión en función del tiempo en bornes del terminal telefónico cuando está recibiendo señal de
“campanilla”.
Conexión de teléfonos analógicos a las centrales telefónicas
Los teléfonos analógicos se conectan a las centrales telefónicas públicas, o a las centrales
telefónicas privadas (PBX) a través de un par de cobre. Este par de cobre es conectado en la
central telefónica, en interfaces apropiadas. Estas interfaces disponen de las funciones conocidas
generalmente como “BORSCHT”:
Battery: Alimentación de continua (típicamente –48 VDC)
Overvoltage Protection: Protección de sobrevoltaje
Ringing: Generación de “corriente de campanilla”
Supervision: Supervisión de la corriente de bucle
Codec: Codificador / Decodificador (conversor analógico/digital y digital/analógico)
Hybrid: Circuito “híbrido” (conversor de 2 a 4 hilos)
Test: Relé o punto de Verificación (Test)
Tecnologías de terminales telefónicos
Las tecnologías de los terminales telefónicos han evolucionado desde el comienzo de la
telefonía. Durante muchas décadas, los teléfonos eran únicamente analógicos, tal como fueron
descritos en las secciones anteriores. En el ámbito corporativo se desarrollaron los primeros
teléfonos digitales. Los primeros teléfonos de este tipo incorporaron un canal de señalización digital
entre el teléfono y la central telefónica (la PBX), manteniendo el canal de audio analógico,
utilizando dos pares de cobre para su funcionamiento (uno para los datos, digitales, y otro para el
audio, analógico). Estos teléfonos, conocidos como “híbridos”, eran “propietarios” o “cautivos” de
cada fabricante y modelo de PBX, ya que el protocolo de señalización utilizado no estaba
estandarizado. Los teléfonos “híbridos” fueron sustituidos por teléfonos completamente “digitales”,
en los que el audio es digitalizado en el propio teléfono, y multiplexado con la señalización, es
enviado hacia la central telefónica por un único par de cobre.
En el ámbito de la telefonía pública, se desarrollaron teléfonos digitales sobre la base del
protocolo ISDN. En su momento, sobre fines de la década de 1980, se esperaba que este tipo de
tecnologías reemplazaran rápidamente a los teléfonos analógicos, ya tenían más funciones y
servicios para los usuarios, incluyendo la presentación del número que llama (“captor” o “caller ID”),
servicios de datos, etc. Sin embargo, la tecnología ISDN no tuvo la expansión esperada para el
reemplazo de los terminales analógicos, y hoy en día conviven ambas tecnologías de terminales
fijos.
La rápida evolución de la telefonía móvil trajo aparejada la masificación de los teléfonos
celulares. En 2003 la cantidad de líneas celulares alcanzaron a la cantidad de líneas fijas en
América, y a partir de ese año la cantidad de teléfonos móviles ha superado ampliamente a la
cantidad de terminales fijos. Las tecnologías móviles también tuvieron una evolución analógica a
digital. Actualmente la tecnología digital, tanto de la señalización como del audio, está ampliamente
difundida para los terminales móviles. Finalmente, recientemente han comenzado a difundirse los
teléfonos IP, tanto de hardware como de software. En este tipo de terminales se realiza la
digitalización de la voz en el propio teléfono se lo convierte al protocolo de red IP. La señalización
también se envía por la red IP, en protocolos estandarizados (como H.323, SIP, Megaco) o
propietarios.
Redes de Acceso
El acceso juega un rol de gran importancia en las redes de telecomunicaciones La evolución
de las tecnologías de acceso han ido facilitando el despliege de nuevas redes y servicios,
permitiendo mayores anchos de banda y movilidad. En la presente sección se realizará únicamente
un breve resumen de las tecnologías de redes de acceso. La tecnología de acceso con más años
en las redes de telecomunicaciones es la basada en cables de cobre. Los operadores telefónicos
con varios años en el mercado tienen, por lo general, una extensa red de acceso tendida, basada
en cables conductores de cobre, que llegan desde los abonados hasta las centrales telefónicas.
Esta red de acceso, que ha significado una inversión importante, ha sido la base para la conexión
de los terminales telefónicos analógicos y digitales (ISDN). Las redes de acceso de cobre
presentan una arquitectura en estrella, partiendo de cables multipares desde las centrales
telefónicas, hasta puntos de distribución primarios, secundarios y/o terciarios. Finalmente un par de
cobre llega hasta la conexión del terminal, dentro de las residencias o empresas. Este tipo de
redes de acceso, originalmente diseñadas para servicios telefónicos analógicos, está siendo
utilizada actualmente para brindar servicios de datos de alta velocidad, a través de las tecnologías
que se conocen como “Digital Subscriber Loop” o bucle digital de abonado. Entre estas tecnologías
se encuentran ADSL, HDSL, VDSL y otras. En forma genérica, todas ellas se engloban dentro de
las tecnologías conocidas como xDSL. Todas las tecnologías xDSL permiten comunicación de
datos en forma bidireccional. Sin embargo, algunas son “asimétricas” y otras “simétricas”, en lo que
respecta a las velocidades de transmisión de datos en cada sentido. La gran demanda de servicios
y de ancho de banda ha llevado a la necesidad de utilizar redes de acceso de mayor capacidad.
Para ello se están utilizando tecnologías de fibra óptica y/o de cables coaxiales. Estos últimos, los
cables coaxiales, han sido utilizados históricamente por los prestadores de servicios de TV cable,
originalmente en arquitecturas unidireccionales de gran ancho de banda. Actualmente estos cables
están siendo utilizados en forma bidireccional, para brindar también sobre ellos servicios de datos y
de telefónica. Las redes de acceso de fibra óptica funcionan, muchas veces, junto con la red de
acceso de cobre. Como ejemplos se puede citar:
FTTC: Fiber To The Curb, o “fibra hasta la acera”. Esta arquitectura lleva tendidos de fibra
óptica hasta puntos cercanos a los usuarios finales (por ejemplo, un tendido de fibra por
“manzana”), y desde allí, por medio de equipos apropiados, se cambia a tecnología de
cobre.
FTTB: Fiber To The Building, o “fibra hasta el edificio”. Es similar al anterior, llevando un
tendido de fibra hasta un edificio, donde internamente luego se termina la distribución con
cobre.
FTTH: Fiber To The Home, o “fibra hasta el hogar”, donde se lleva el tendido de fibra hasta
la residencia del usuario final.
Cuando se requiere movilidad, o cuando no es posible llegar hasta el terminal en forma
cableada, es necesario utilizar tecnologías inalámbricas. Existen por tanto redes de acceso
inalámbricas para servicios fijos y para servicios móviles, con características diferentes. Un ejemplo
de tecnologías de acceso para servicios fijos es el WLL (Wireless Local Loop). Un ejemplo de
tecnologías de acceso para servicios móviles es el GSM, 3G o más recientemente 4G. Un resumen
de la evolución del ancho de bandas disponibles con las diferentes tecnologías de redes de
acceso, tanto cableadas
como inalámbricas, se
puede ver en la siguiente
figura:
Conmutación
Los procesos de conmutación son los encargados de establecer las conexiones entre los
diferentes nodos o terminales de la red. Se puede definir como el proceso para establecer una
conexión individual desde un punto de entrada (Usuario “A”), hacia un punto de salida (Usuario
“B”), como se esquematiza en la siguiente figura.
El usuario “A”, mediante un proceso de selección, determina con que usuario “B” desea
conectarse. Esta conexión se realiza mediante el proceso de conmutación, En forma general se
pueden diferenciar dos tipos de arquitecturas de conmutación:
Conmutación de circuitos: En esta modalidad se establece un camino “confiable y seguro”
de punta a punta, el que se mantiene durante toda la comunicación.
Conmutación de paquetes: Cada mensaje es enviado sin establecer previamente una
conexión entre origen y destino.
La conmutación de circuitos ha sido la históricamente utilizada en los sistemas telefónicos. Por
otra parte, la conmutación de paquetes ha sido diseñada y desarrollada más recientemente para la
transmisión de datos. En telefonía, la el proceso de conmutación ha evolucionado. Inicialmente
consistía en un proceso manual, utilizando “operadoras” para establecer y liberar las conexiones.
Sobre fines de la década de 1880 se diseñaron las primeras centrales telefónicas con conmutación
automática. Para operar el primer sistema automático se requerían teléfonos con botones, que
debían ser presionados tantas veces como el dígito que se deseaba discar. Los sistemas de
“disco” fueron introducidos recién en 1896, y requería de los teléfonos de “dos hilos”, y un cable de
tierra adicional. El sistema de disco conocido hasta hace pocos años, con teléfonos de 2 hilos sin
necesidad de cable de tierra, fue originalmente diseñado en 1908. Con la digitalización y la
posibilidad de utilización de componentes semiconductores, la conmutación automática analógica
dio lugar a la conmutación digital, utilizando técnicas del tipo TDM (Time Division Multiplexing).
Estas tecnologías fueron implementadas inicialmente en PBXs, en el área corporativa a principios
de la década de 1970, y pocos años después en el área pública. La tecnología TDM está dejando
su lugar a la VoIP (Voz sobre IP), y cambiando el proceso de conmutación telefónico de circuitos,
al de paquetes, típicamente utilizada para datos.
Centrales de conmutación públicas
Las centrales de conmutación públicas atienden típicamente a más de 10.000 usuarios o
abonados. La tecnología clásica utilizada es la TDM, o conmutación de circuitos.
En forma muy general, este tipo de centrales se puede clasificar en
Centrales de conmutación local: Este tipo de centrales atiende a abonados finales, y posee
conexión con la red de acceso fija. La conexión entre dos abonados conectados a la
misma central se realiza en forma local. La conexión entre un abonado de una central local
y otro abonado de otra central local se realiza por medio de la red de transmisión y
transporte.
Centrales de tránsito: Son centrales telefónicas que interconectan otras centrales locales, o
internacionales, pero que no tienen abonados finales directamente conectados.
Centrales Internacionales: Son las centrales de tránsito que conectan enlaces
internacionales
Centrales celulares: Son las que prestan servicios de conmutación a abonados celulares.
Un ejemplo de una red de conmutación se muestra en la siguiente figura.
Las centrales de conmutación públicas
basadas en tecnologías TDM están dejando su lugar a una nueva generación de centrales,
conocidas como “soft switchs”, basadas en tecnología IP. En estos sistemas, los abonados
analógicos o digitales TDM (por ejemplo, ISDN), se conectan a la red a través de gateways
(pasarelas), que convierten tanto el audio como la señalización en protocolos de red IP. La
conmutación en este caso se realiza por medio de switches de datos, de alta capacidad. El
procesamiento generalmente se realiza en servidores comerciales, no propietarios. La siguiente
foto muestra un soft switch, ubicado dentro de Racks o cabinas estándar de 19”. Su diseño es por
lo general más compacto (desde el punto de espacio físico) que las clásicas centrales TDM.
Centrales de conmutación privadas
La comunicación de voz en las empresas ha sido una necesidad permanente, desde los
inicios de la telefonía. Las soluciones de comunicaciones brindadas a las empresas han
evolucionado, desde la instalación de un único teléfono para toda una empresa a finales del siglo
XIX, hasta los actuales sofisticados sistemas de comunicaciones.
Los primeros sistemas telefónicos empresariales automáticos fueron conocidos con el
nombre de “Key Systems”, o “Sistemas de Teclas”. Estos sistemas electromecánicos, que
comenzaron a difundirse en la década de 1920, consistían en conectar varias líneas urbanas a
distintos botones o teclas de un mismo aparato telefónico. Cada aparato telefónico era conectado
con varios cables. Típicamente por cada línea telefónica se utilizaban 3 pares: Uno para la línea
telefónica, otro para señalización y otro para controlar una luz asociada a la tecla de la línea
telefónica. En una caja central, conocida como “KSU” (Key Service Unit), se realizaban todas las
conexiones y empalmes necesarios. En 1958, las Compañías Bell lanzaron al mercado el “Call
Director”, un sistema “key system” que requería 150 pares para cada uno de sus aparatos
telefónicos. Generalmente cada tecla asociada a una línea disponía de una indicación luminosa,
que indicaba si la línea estaba libre u ocupada. Cuando se deseaba realizar una llamada, se
oprimía un botón de línea urbana libre. Las llamadas podían ser “transferidas” entre “teléfonos”
indicando a otra persona que oprima el botón correspondiente a la línea en cuestión. Viendo un
aparato telefónico de uno de estos sistemas, queda claro el nombre de “sistema de teclas” (o “key
system”). Este tipo de arquitectura, muy simple desde el punto de vista conceptual, comenzó a
tener sus dificultades. A medida que las empresas crecían, necesitaban más líneas urbanas, lo que
implicaba disponer de más teclas en los “teléfonos”. Cada nueva línea debía ser cableada hasta
cada teléfono. Las teclas de los teléfonos eran mecánicas, y el desgaste continuo inducía a fallas y
falsos contactos frecuentemente. Con
más de 10 o 12 líneas, los “Key
Systems” se convertían en
sistemas muy poco manejables.
Los “Key Systems” dejaron su lugar a las PBX (Private Branch Exchange), o “Centralitas
Telefónicas”. Las PBX clásicas, también conocidas como PABX (Private Access Branch Exchange)
centralizan en una “caja” las líneas urbanas y los “internos”, o teléfonos. Cada teléfono se conecta
con uno o dos pares a la PBX. Las funciones de conmutación (conectar líneas a teléfonos, o
teléfonos entre sí) se realiza en forma centralizada, en la PBX. Las primeras PBX consistían en
sistemas electromecánicos. En la siguiente generación de sistemas PBX se utilizó tecnología de
conmutación digital TDM. La primer PBX con conmutación digital fue diseñada en 1972, por
Northern Telecom (luego Nortel, actualmente Avaya) Las PBX con conmutación digital están
dejando su lugar a sistemas con tecnología de VoIP (Voz sobre IP). Sobre el año 2000 fueron
comercializadas las primeras PBX que combinaban tecnología de conmutación digital y VoIP,
conocidas como sistemas “híbridos”. Poco después comenzaron a tener difusión los sistemas
basados únicamente en telefonía IP (“Full IP”). La PBX, en cualquiera de las posibles tecnologías,
es en estos momentos el sistema de comunicación de voz más popular en las empresas a nivel
mundial.
Transmisión y Transporte
La transmisión es el proceso de transportar información entre dos puntos de una red. En
las redes de telecomunicaciones, los sistemas de transmisión interconectan puntos distantes, por
ejemplo, centrales telefónicas públicas o privadas. Entre ellas es necesario enviar un gran número
de canales de conversación (aunque no tantos como la cantidad de terminales o abonados
conectadas a cada central, ya que estadísticamente es muy improbable que todos estén hablando
a la vez a terminales o abonados de otras centrales). En todo caso, la cantidad de enlaces de
conversación entre centrales puede ser de centenas o millares. Es por ello necesario utilizar
técnicas de multiplexación, que permitan transmitir sobre un mismo enlace una cantidad importante
de canales independientes.
La transmisión se puede realizar por diferentes medios físicos, entre los que se mencionan, a
modo de ejemplo:
Pares de cobre
Cables coaxiales
Fibras ópticas
Comunicaciones por Satélites
Radio enlaces
Las primeras tecnologías de transmisión y transporte estaban basadas en tendidos de cables
de cobre, generalmente utilizando cables multipares (es decir, varios pares de cobre en
compartiendo un mismo envoltorio. Sobre estos pares se transmitía el audio analógico, y también
la señalización. Dada la distancia existente (típicamente decenas de kilómetros), muchas veces
eran utilizados pares diferentes para transmisión y recepción, de manera de poder incluir
amplificadores unidireccionales en cada sentido. Otro(s) par(es) eran utilizados para la señalización
de cada canal, utilizando históricamente señalización E&M, R1 o R2.
Tipo de flujo de datos:
Transmisión en paralelo (centronics): todos los bits que componen un carácter se
envían simultáneamente con un circuito físico para cada uno. Ejemplo: la impresora.
Transmisión en serie: una sola línea contiene los bits enviados. Se emplea en largas
distancias. Los bits de control y sincronización están intercambiados. Es necesario discernir
cuando comienza la transmisión y cuando termina. Hay dos formas de transmitir los caracteres en
serie:
Transmisión síncrona:
se usa para gran velocidad
los datos se transmiten a velocidad constante
no son necesarios los bits de comienzo y fin de caracter
los caracteres se almacenan en un búffer hasta que está completo, momento en que la
información es enviada rápidamente.
Transmisión asíncrona:
Llamada también start-stop, cada grupo de bits va precedido y seguido por bits de control.
El bit de arranque suele ser 0. Se utiliza en sistemas que funcionen simultáneamente y a baja
velocidad.
Modem y sus aplicaciones
Inicialmente del término inglés modem, es un acrónimo de „modulador/demodulador‟. Se
trata de un equipo, externo o interno (tarjeta módem), utilizado para la comunicación de
computadoras a través de líneas analógicas de transmisión de voz y/o datos. El módem convierte
las señales digitales del emisor en otras analógicas, susceptibles de ser enviadas por la línea de
teléfono a la que deben estar conectados el emisor y el receptor. Cuando la señal llega a su
destino, otro módem se encarga de reconstruir la señal digital primitiva, de cuyo proceso se
encarga la computadora receptora. En el caso de que ambos puedan estar transmitiendo datos
simultáneamente en ambas direcciones, emitiendo y recibiendo al mismo tiempo, se dice que
operan en modo full-duplex; si sólo puede transmitir uno de ellos y el otro simplemente actúa de
receptor, el modo de operación se denomina half-duplex. En la actualidad, cualquier módem es
capaz de trabajar en modo full-duplex, con diversos estándares y velocidades de emisión y
recepción de datos.
Para convertir una señal digital en otra analógica, el módem genera una onda portadora y
la modula en función de la señal digital. El tipo de modulación depende de la aplicación y de la
velocidad de transmisión del módem. Un módem de alta velocidad, por ejemplo, utiliza una
combinación de modulación en amplitud y de modulación en fase, en la que la fase de la portadora
se varía para codificar la información digital. El proceso de recepción de la señal analógica y su
reconversión en digital se denomina demodulación. La palabra módem es una contracción de las
dos funciones básicas: modulación y demodulación. Además, los módems se programan para ser
tolerantes a errores; esto es, para poder comprobar la corrección de los datos recibidos mediante
técnicas de control de redundancia (véase CRC) y recabar el reenvío de aquellos paquetes de
información que han sufrido alteraciones en la transmisión por las líneas telefónicas.
Interfaces
Punto en el que se establece una conexión entre dos elementos, que les permite trabajar
juntos. La interfaz es el medio que permite la interacción entre esos elementos. En el campo de la
informática se distinguen diversos tipos de interfaces que actúan a diversos niveles, desde las
interfaces claramente visibles, que permiten a las personas comunicarse con los programas, hasta
las imprescindibles interfaces hardware, a menudo invisibles, que conectan entre sí los dispositivos
y componentes dentro de los ordenadores o computadoras. Las interfaces de usuario cuentan con
el diseño gráfico, los comandos, mensajes y otros elementos que permiten a un usuario
comunicarse con un programa. Las microcomputadoras disponen de tres tipos básicos de
interfaces de usuario (que no necesariamente son excluyentes entre sí): la interfaz de línea de
comandos, reconocible por los símbolos A o C del sistema MS-DOS, que responde a los comandos
introducidos por el usuario; la interfaz controlada por menús utilizada en muchas aplicaciones (por
ejemplo Lotus 1-2-3) ofrece al usuario una selección de comandos, permitiéndole elegir uno de
ellos presionando la tecla de la letra correspondiente (o una combinación de teclas), desplazando
el cursor con las teclas de dirección o apuntando con el mouse (ratón); y la interfaz gráfica de
usuario, una característica de los equipos Apple Macintosh y de los programas basados en
ventanas (como los del entorno Windows), representa visualmente los conceptos, por ejemplo un
escritorio, y permite al usuario no sólo controlar las opciones de los menús, sino también el
tamaño, la posición y el contenido de una o más ventanas o áreas de trabajo que aparezcan en
pantalla.
En el interior de las computadoras, donde el software funciona a niveles menos visibles,
existen otros tipos de interfaces, como las que hacen posible que los programas trabajen con el
sistema operativo y las que permiten al sistema operativo trabajar con el hardware de la
computadora. En hardware se entienden por interfaces las tarjetas, los conectores y otros
dispositivos con que se conectan los diversos componentes a la computadora para permitir el
intercambio de información. Existen, por ejemplo, interfaces estandarizadas para la transferencia
de datos, como el RS-232-C y el SCSI, que permiten interconectar computadoras e impresoras,
discos duros y otros dispositivos.
El Modelo OSI
La ISO ha definido un modelo de 7 capas que describe cómo se transfiere la información
desde una aplicación de software a través del medio de transmisión hasta una aplicación en otro
elemento de la red.
Capa Física
La capa física tiene que ver con el envío de bits en un medio físico de transmisión y se
asegura que éstos se transmitan y reciban libres de errores. También describe los eléctricos y
mecánicos asociados con el medio y los conectores así como los tiempos aprobados para enviar o
recibir una señal. También especifica si el medio permite la comunicación simplex, half duplex o full
duplex.
Capa de Enlace.
En esta capa se toman los bits que entrega la capa física y los agrupa en algunos cientos o
miles de bits para formar los frames. En este nivel se realiza un chequeo de errores y si devuelven
acknowledges al emisor. La Capa de Enlace es la encargada de detectar si un frame se pierde o
daña en el medio físico. De ser éste el caso, debe de retransmitirlo, aunque en ocasiones dicha
operación provoca que un mismo frame se duplique en el destino, loa que obliga a esta capa a
detectar tal anomalía y corregirla. En este nivel se decide
Capa de Red.
Se encarga de controlar la operación de la subred. Su tarea principal es decidir cómo hacer
que los paquetes lleguen a su destino dados un origen y un destino en un formato predefinido por
un protocolo. Otra función importante en este nivel es la resolución de cuellos de botella. En estos
casos se pueden tener varias rutas para dar salida a los paquetes y en base a algunos parámetros
de eficiencia o disponibilidad se eligen rutas dinámicas de salida. cómo accesar el medio físico.
Capa de Transporte.
La obligación de la capa de transporte es tomar datos de la capa de sesión y asegurarse
que dichos datos llegan a su destino. En ocasiones los datos que vienen de la capa de sesión
exceden el tamaño máximo de transmisión (Maximum Transmission Unit o MTU) de la interfaz de
red, por lo cual es necesario partirlos y enviarlos en unidades más pequeñas, lo que origina la
fragmentación y ensamblado de paquetes cuyo control se realiza en esta capa. Otra función en
esta capa es la de multiplexar varias conexiones que tienen diferentes capacidades de transmisión
para ofrecer una velocidad de transmisión adecuada a la capa de sesión. La última labor
importante de la capa de transporte es ofrecer un mecanismo que sirva para identificar y diferenciar
las múltiples conexiones existentes, así como determinar en qué momento se inician y se terminan
las conversaciones (esto es llamado control de flujo).
Capa de Sesión.
Esta capa establece, administra y finaliza las sesiones de comunicación entre las entidades
de la capa de presentación. Las sesiones de comunicación constan de solicitudes y respuestas de
servicio que se presentan entre aplicaciones ubicadas en diferentes dispositivos de red. Estas
solicitudes y respuestas están coordinadas por protocolos implementados en esta capa. Otro
servicio de este nivel es la sincronización y el establecimiento de puntos de chequeo. Por ejemplo,
si se hace necesario transferir un archivo muy grande entre dos nodos que tienen una alta
probabilidad de sufrir una caída, es lógico pensar que una transmisión ordinaria nunca terminaría
porque algún interlocutor se caerá y se perderá la conexión. La solución es que se establezcan
cada pocos minutos un punto de chequeo de manera que si la conexión se rompe más tarde se
pueda reiniciar a partir del punto de chequeo, lo cual ahorrará tiempo y permitirá tarde o temprano
la terminación de la transferencia.
Capa de Presentación.
La capa de presentación provee servicios que permiten transmitir datos con alguna sintaxis
propia para las aplicaciones o para el nodo en que se está trabajando. Como existen
computadores que interpretan sus bytes de una manera diferente que otras (Big Endian versus
Little Endian), es en esta capa donde es posible convertir los datos a un formato independiente de
los nodos que intervienen en la transmisión.
Capa de Aplicación.
En esta capa se encuentran aplicaciones de red que permiten explotar los recursos de
otros nodos. Dicha explotación se hace, por ejemplo, a través de emulación de terminales que
trabajan en un nodo remoto, interpretando una gran variedad de secuencias de caracteres de
control que permiten desplegar en el terminal local los resultados, aun cuando éstos sean gráficos.
Una situación similar se da cuando se transmiten archivos de un computador que almacena sus
archivos en un formato dado a otro, que usa un formato distinto. Es posible que el programa de
transferencia realice las conversiones necesarias de manera que el archivo puede usarse
inmediatamente bajo alguna aplicación.
PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN
Los protocolos son como reglas de comunicación que permiten el flujo de información entre
computadoras distintas que manejan lenguajes distintos, por ejemplo, dos computadores
conectados en la misma red pero con protocolos diferentes no podrían comunicarse jamás, para
ello, es necesario que ambas "hablen" el mismo
idioma, por tal sentido, el protocolo TCP/IP fue creado
para las comunicaciones en Internet, para que
cualquier computador se conecte a Internet, es
necesario que tenga instalado este protocolo de
comunicación
TCP/IP El protocolo
TCP/IP (Transmition Control Protocol/Internet
Protocol) hace posible enlazar cualquier tipo
de computadoras, sin importar el sistema
operativo que usen o el fabricante. Este protocolo fue desarrollado originalmente por el ARPA
(Advanced Research Projects Agency) del Departamento de Defensa de los Estados Unidos.
Actualmente, es posible tener una red mundial llamada Internet usando este protocolo. Este
sistema de IP permite a las redes enviar correo electrónico (e-mail), transferencia de archivos
(FTP) y tener una interacción con otras computadoras (TELNET) no importando donde estén
localizadas, tan solo que sean accesibles a través de Internet.
Características Arquitectura de Interconexión de Redes en TCP/IP
Protocolos de no conexión en el nivel de red.
Conmutación de paquetes entre nodos.
Protocolos de transporte con funciones de seguridad.
Conjunto común de programas de aplicación.
Para entender el funcionamiento de los protocolos TCP/IP debe tenerse en cuenta la
arquitectura que ellos proponen para comunicar redes. Tal arquitectura ve como iguales a todas las
redes a conectarse, sin tomar en cuenta el tamaño de ellas, ya sean locales o de cobertura amplia.
Define que todas las redes que intercambiarán información deben estar conectadas a una misma
computadora o equipo de procesamiento (dotados con dispositivos de comunicación); a tales
computadoras se les denominan compuertas, pudiendo recibir otros nombres como enrutadores o
puentes.
Direcciones IP
Longitud de 32 bits.
Identifica a las redes y a los nodos conectados a ellas.
Especifica la conexión entre redes.
Se representan mediante cuatro octetos, escritos en formato
decimal, separados por puntos.
Para que en una red dos computadoras puedan comunicarse entre sí ellas deben estar
identificadas con precisión Este identificador puede estar definido en niveles bajos (identificador
físico) o en niveles altos (identificador lógico) de pendiendo del protocolo utilizado. TCP/IP utiliza
un identificador denominado dirección Internet o dirección IP, cuya longitud es de 32 bytes. La
dirección IP identifica tanto a la red a la que pertenece una computadora como a ella misma dentro
de dicha red.
Clases de Direcciones IP
Clases Número de Redes Número de Nodos Rango de Direcciones IP
A 127 16,777,215 1.0.0.0 a la 127.0.0.0
B 4095 65,535 128.0.0.0 a la 191.255.0.0
C 2,097,151 255 192.0.0.0 a la
223.255.255.0
Tomando tal cual está definida una dirección IP podría surgir la duda de cómo identificar
qué parte de la dirección identifica a la red y qué parte al nodo en dicha red. Lo anterior se resuelve
mediante la definición de las "Clases de Direcciones IP". Para clarificar lo anterior veamos que una
red con dirección clase A queda precisamente definida con el primer octeto de la dirección, la clase
B con los dos primeros y la C con los tres primeros octetos. Los octetos restantes definen los
nodos en la red específica.
Protocolos Token Passing
Estos protocolos se pueden considerar como un conjunto de líneas punto a punto simplex
que interconectan nodos en un anillo, que puede ser lógico y/o físico. Los frames se transmiten en
un determinado sentido dentro del anillo y dan la vuelta completa, lo que para efectos prácticos
implica que la red funciona como un medio broadcast. Cada estación de la red puede funcionar en
uno de los dos modos siguientes:
Modo escucha.
Cada frame que se recibe del nodo anterior se transmite al siguiente.
Modo transmisión.
El nodo emite un frame hacia el siguiente nodo, y paralelamente, recibe y procesa los bits
que le llegan del nodo anterior en el anillo.
En un determinado momento, sólo un nodo de la red puede estar en modo transmisión, y los
demás deben estar a la escucha. Si no hay tráfico en la red todos los nodos están escuchando.
La transmisión inalámbrica
Actualmente han aparecido redes locales basadas en ondas de radio e infrarrojos.
Típicamente una LAN inalámbrica está formada por un conjunto de estaciones base, unidas entre
sí por algún tipo de cable, y una serie de estaciones móviles que comunican con la estación base
más próxima. El conjunto de estaciones base forma en realidad un sistema celular en miniatura.
Una red de este tipo presenta nuevos problemas al control de acceso al medio, entre estos cabe
destacar que no puede darse por sentado que todos los nodos tienen acceso a escuchar si
cualquiera de los posibles emisores está utilizando el canal (recordar que el alcance es limitado),
por lo tanto, el sensar el canal puede no llegar a útil. Además de esto, es necesario considerar que
no resulta práctico tener un canal (frecuencia) para transmitir y otro distinto para recibir. Por otra
parte, deben considerarse aspectos provenientes de la naturaleza de la situación: en primer lugar,
las transmisiones son omnidireccionales y, en segundo lugar, las colisiones ocurren en el radio del
receptor, pues no son "importantes'' para el emisor como es en el caso de CSMA/CD. Finalmente,
un elemento no menor a considerar tiene que ver con la potencia consumida por un elemento que
continuamente esté sensando el canal para transmitir. Esto, en el caso de usuario móviles
implicaría un excesivo consumo de baterías, situación que no es deseada. Las consideraciones
anteriores llevan a la generación de dos nuevos problemas a resolver en las comunicaciones
inalámbricas. Si se supone lo siguiente: existen cuatro nodos A, B, C y D situados en línea y
separados, por ejemplo, 10 metros (Figura a)), el alcance máximo de cada uno de ellos es un poco
mayor que la distancia que los separa, por ejemplo, 12 metros; y el protocolo de transmisión a
utilizar será CSMA (notar que esto expresamente lleva a sensar el canal antes de transmitir). La
secuencia de sucesos para transmitir un frame podrían ser la siguiente: A desea transmitir datos a
B, al detectar el medio lo encuentra libre y comienza la transmisión. A está transmitiendo a B y C
también desea transmitir datos hacia B, detecta el medio y lo encuentra libre (C no escucha a A
pues esta a 20 m de distancia), por lo tanto, C empieza a transmitir. El resultado es una colisión en
el receptor B que no es detectada ni por A ni por C. Esto se conoce como el problema de la
estación oculta (Figura b)). Si ahora, con la misma distribución de nodos, ocurre lo siguiente: B
desea transmitir datos hacia A, detecta el medio libre e inicia la transmisión. A continuación, C
desea transmitir datos hacia D, y como detecta que B está transmitiendo espera a que termine
para evitar una colisión. El resultado es que una transmisión que en principio podría haberse hecho
sin interferencias (ya que A no puede escuchar a C y D no puede escuchar a B) no se lleva a cabo,
reduciendo así la eficiencia del sistema. Esto se conoce como el problema de la estación expuesta
(Figura c)). Notar que la trasmisión puede llevarse a cabo si no se sensa el canal, y no existirán
problemas de colisiones, debido a que estás tienen efecto sólo en el receptor, el cual es
inalcanzable en este caso.
PROCESO DE DIGITALIZACIÓN DE LA SEÑAL ANALÓGICA.
Es la transcripción de señales analógicas en señales digitales, con el propósito de facilitar
su procesamiento (codificación, compresión, etc.) y hacer la señal resultante (la digital) más
inmune al ruido y otras interferencias a las que son más sensibles las señales analógicas.
Modulación:
Es una técnica de modulación que permite transmitir información a través de una onda
portadora variando su frecuencia. En aplicaciones analógicas, la frecuencia instantánea de la señal
modulada es proporcional al valor instantáneo de la señal moduladora.
La modulación de la portadora para que pueda transportar impulsos se puede efectuar a
nivel bajo o alto. En el primer caso, la señal de frecuencia audio del micrófono, con una
amplificación pequeña o nula, sirve para modular la salida del oscilador y la frecuencia modulada
de la portadora se amplifica antes de conducirla a la antena; en el segundo caso, las oscilaciones
de radiofrecuencia y la señal de frecuencia audio se amplifican de forma independiente y la
modulación se efectúa justo antes de transmitir las oscilaciones a la antena. La señal se puede
superponer a la portadora mediante modulación de frecuencia (FM) o de amplitud (AM).
La forma más sencilla de modulación es la codificación, interrumpiendo la onda portadora a
intervalos concretos mediante una clave o conmutador para formar los puntos y las rayas de la
radiotelegrafía de onda continua.
La onda portadora también se puede modular variando la amplitud de la onda según las
variaciones de la frecuencia e intensidad de una señal sonora, tal como una nota musical. Esta
forma de modulación, AM, se utiliza en muchos servicios de radiotelefonía, incluidas las emisiones
normales de radio. La AM también se emplea en la telefonía por onda portadora, en la que la
portadora modulada se transmite por cable, y en la transmisión de imágenes estáticas a través de
cable o radio.
En la FM, la frecuencia de la onda portadora se varía dentro de un rango establecido a un
ritmo equivalente a la frecuencia de una señal sonora. Esta forma de modulación, desarrollada en
la década de 1930, presenta la ventaja de generar señales relativamente limpias de ruidos e
interferencias procedentes de fuentes tales como los sistemas de encendido de los automóviles o
las tormentas, que afectan en gran medida a las señales AM. Por tanto, la radiodifusión FM se
efectúa en bandas de alta frecuencia (88 a 108 MHz), aptas para señales grandes pero con
alcance de recepción limitado.
Las ondas portadoras también se pueden modular variando la fase de la portadora según
la amplitud de la señal. La modulación en fase, sin embargo, ha quedado reducida a equipos
especializados. El desarrollo de la técnica de transmisión de ondas continuas en pequeños
impulsos de enorme potencia, como en el caso del radar, planteó la posibilidad de otra forma
nueva de modulación, la modulación de impulsos en tiempo, en la que el espacio entre los
impulsos se modifica de acuerdo con la señal.
La información transportada por una onda modulada se devuelve a su forma original
mediante el proceso inverso, denominado demodulación o detección. Las emisiones de ondas de
radio a frecuencias bajas y medias van moduladas en amplitud. Para frecuencias más altas se
utilizan tanto la AM como la FM; en la televisión comercial de nuestros días, por ejemplo, el sonido
va por FM, mientras que las imágenes se transportan por AM. En el rango de las frecuencias súper
altas (por encima del rango de las ultra altas), en el que se pueden utilizar anchos de banda
mayores, la imagen también se transmite por FM. En la actualidad, tanto el sonido como las
imágenes se pueden enviar de forma digital a dichas frecuencias.
Modulación por pulsos codificados (PCM)
Puede ser descrita como un método de conversión de analógico a digital. Esta conversión
está basada en tres principios: Muestreo, Cuantificación y Codificación.
a) Muestreo: Consiste en tomar valores instantáneos de la señal analógica a intervalos de tiempo
determinados. Se toma el doble de la frecuencia de la señal.
b) Cuantificación: Los continuos valores de amplitud de la señal muestrada son descompuestas
por un número finito de amplitudes. Las amplitudes alineadas están divididas dentro de intervalos y
todas las muestras cuyas amplitudes caen dentro de un intervalo específico son dadas por la
misma amplitud de salida. Por ejemplo con una resolución de 8 bits se pueden tener 256 distintos
valores de amplitud.
c) Codificación: Los procesos de muestreo y cuantificación producen una representación de la
señal original. Para la codificación se usa un código de informática, tomando en cuenta que dicho
código debe tener mayor capacidad de sincronización, mayor capacidad para la detección de
errores y mayor inmunidad al ruido. Esta etapa usa un CODEC (codificador - decodificador).
La modulación tipo PCM se usa extensivamente en la telefonía digital (en los SPC, Storage
Program Control que usan el multiplexeo por división de tiempo, TDM). Se nombra a un canal de
64 kbps como un Clear Channel o un Toll Quality. Sin embargo se suele usar velocidades de 32,
16, 8 y hasta 4 kbps para meter dos, cuatro, ocho y hasta 16 conversaciones telefónicas en un solo
canal de 64 kbps.
Ventajas de la comunicación digital
Se pueden lograr mayores distancias.
Es menos sensible al ruido.
Mejor utilización del ancho de banda (Con el uso de un MUX).
Mayor privacidad y seguridad de la información.
Se pueden integrar voz y datos en el mismo medio de comunicación.
Desventajas de la comunicación digital
Los niveles de la señal de cuantificación están igualmente espaciados.
Los niveles de la señal de amplitudes pequeñas se distorsionan.
Se tienen errores de cuantificación.
Multiplexaje:
Técnica utilizada en comunicaciones y operaciones de entrada y salida para transmitir
simultáneamente a través de un único canal o una sola línea varias señales diferentes. Para
mantener la integridad de cada una de las señales a lo largo del canal, el multiplexado permite
separarlas por tiempo, espacio o frecuencia. El dispositivo utilizado para combinar las señales se
denomina multiplexor.
TDM Time Division Multiplexing
Es la intercalación en tiempo de muestras de diferentes fuentes de tal forma que la
información de esas fuentes sea transmitida en serie sobre un mismo canal de comunicación. Es el
método de combinar diversas señales muestradas en una secuencia definida.
Para multiplexar canales de audio se usan MUX estáticos o estadísticos. Los primeros
asignan un tiempo determinado a cada canal, aún y cuando no estén en uso. Los estadísticos, por
el contrario, sólo asignan tiempo a los canales que se encuentran en uso. Se suelen multiplexar 30
canales de voz (64 kbps), reservando 2 canales para señalización y control, en un canal de 2048
Mbps.
Jerarquías digitales
La tecnología digital TDM permitió la multiplexación de varios canales de voz en “tramas
digitales”, las que conforman “jerarquías digitales”. La primera de estas jerarquías es la conocida
como PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy, o Jerarquía Digital Plesiócrona). Este modo de
funcionamiento permite formar tramas aún cuando no existe sincronismo entre el reloj de cada uno
de los componentes que son multipexados. Esto hace necesario un proceso de “justificación”,
necesario para soportar las posibles variaciones de frecuencia en cada uno de las tramas
originales.
El primer nivel en la jerarquía PDH es el conocido como T1 en Estados Unidos y Japón y
E1 en Europa y América Latina. Una trama T1 multiplexa 24 canales de 64 kbits/segundo en una
trama de 1.544 Mb/s. Una trama E1 multiplexa 30 canales de 64 kbits/segundo en una trama de
2.048 Mb/s. Ambas tramas incluyen, además de lo canales de información, información de
sincronismo y señalización. Un esquema de multiplexación de la jerarquía PDH se muestra en la
siguiente figura
Cuando existe un esquema de sincronismo centralizado, y todos los componentes de la red
toman el reloj de una misma referencia, se puede establecer una jerarquía de multiplexación digital
sincrónica, conocida como SDH (Synchronous Digital Hierarchy, o Jerarquía Digital Sincrónica).
Esto fue posible sobre la década de 1990. SDH es un estándar que define redes de transmisión
con una estructura de trama totalmente especificada en todos los niveles, independiente del
fabricante, y que posee un conjunto de características muy útiles, respecto a PDH.
El primer nivel en la jerarquía SDH es el STM-1, a una velocidad de 155 Mb/s. Una traman
STM- 1 puede multiplexar diversos tipos de canales, tramas o información, incluyendo tramas PDH,
cada una de ellas apropiadamente encapsulada en “contenedores”. Un esquema conceptual de la
forma como se arman las tramas SDH se muestra en la siguiente figura:
Señalización
Para establecer una comunicación telefónica entre dos dispositivos, es necesario
implementar protocolos de señalización, que permitan indicar el número discado, la atención de
una llamada, etc. Esta necesidad de señalización ha estado presente desde los orígenes de la
telefonía, y ha evolucionado, con el crecimiento de las redes y la evolución de las tecnologías. La
señalización existe a todos los niveles en las redes de telecomunicaciones y de telefonía.
Señalización digital
Con el avance de la electrónica y la comunicación de datos, es natural pensar que la
señalización telefónica, basada en corrientes y voltajes, evolucione hacia una señalización digital,
más rica en funciones. En 1976 la tecnología de la digitalización de la voz estaba madura, y es
instalada la primera central telefónica pública que realizaba digitalización de la voz y conmutación
digital. Sin embargo, la digitalización se producía dentro de la central telefónica. Los aparatos
telefónicos continuaban siendo analógicos, con señalización por corriente de bucle. A comienzos
de la década de 1980 se comenzaron a sentar las bases conceptuales para una nueva red
telefónica, con tecnología digital hasta los terminales de abonado. Esto dio origen a la primera
versión de la recomendación I.120 de la CCITT (actualmente ITU-T), que describe lineamentos
generales para implementar un nuevo concepto en telefonía: ISDN (“Integrated Services Digital
Networks”) o RDSI (“Red Digital de Servicios Integrados”). Con ISDN se proponía llegar
digitalmente hasta los abonados, y brindar servicios de valor agregado de telefonía y datos.
Para poder llegar en forma digital hasta los aparatos telefónicos, es necesario definir
también un protocolo de señalización digital, entre el aparato y la central telefónica. El protocolo
diseñado en ISDN consiste en el establecimiento de un canal de datos (llamado en la terminología
ISDN “canal D”), sobre el cual, el aparato y la central telefónica puedan intercambiar mensajes.
Esta estructura de mensajes fue estandarizada en las recomendaciones ISDN.
La siguiente tabla resume los mensajes utilizados en la señalización ISDN
El establecimiento y liberación de una llamada se realiza mediante el intercambio de
mensajes entre el dispositivo (teléfono) y la central telefónica El intercambio se da entre el terminal
(teléfono) y la central telefónica, no entre ambos extremos. Esto se esquematiza en el siguiente
diagrama.
Donde se incluye únicamente el establecimiento de la llamada. La arquitectura de ISDN se
basa en el modelo OSI, de capas. La capa 1 o capa física establece como son los formatos de las
“tramas” ISDN. Estas tramas tienen 48 bits de largo, de los cuales 36 contienen datos y 12 se
utilizan para control y sincronismo. La capa 2 o capa de enlace, realiza el control de errores y el
control de flujo. Esta capa es llamada LAPD (Link Access Protocol on the D Channel). La capa 3, o
capa de red, es la que permite el intercambio de información entre origen y destino, mediante la
implementación de la mensajería descrita anteriormente.
Señalización IP
Las nuevas tecnologías de VoIP implementan la señalización telefónica requerida sobre las
redes IP. Son relevantes varios estándares, entre los que destacan
H.323 y SIP. El primero (H.323) traslada a las redes IP la señalización ISDN. El segundo (SIP)
propone un nuevo estándar de señalización, utilizando los conceptos de HTTP. También existen
protocolos propietarios sobre IP.
Señalización entre centrales públicas y centrales privadas
1 Señalización analógica por “corriente de bucle”
Dado que la señalización por corriente de bucles es la más difundida, la gran mayoría (por
no decir todas) de las centrales privadas (PBX o Key Systems), soportan esta señalización.
Mediante circuitos adecuados, las centrales privadas emulan el comportamiento de los teléfonos
analógicos, detectando corriente de campanilla, cerrando el bucle para iniciar una llamada,
discando por pulsos o tonos, etc.
2 Señalización digital ISDN
La señalización ISDN consiste en un protocolo de mensajes que se implementan sobre un
canal digital. Este canal digital puede contener la señalización de uno o varios canales telefónicos
de voz. El servicio conocido como “Servicio Básico” o BRI (Basic Rate Interface) es brindado por la
mayoría de las centrales públicas, y soportado por gran cantidad de centrales telefónicas privadas.
Otro servicio estandarizado de ISDN es el denominado “Servicio Primario” (“PRI – Primary Rate
Interface). El servicio PRI brinda 30 canales de voz, en una trama E1 . La señalización se envía en
el canal 16, como se esquematiza en la siguiente figura
Señalización digital R2
La señalización R2 digital utiliza también una trama digital E1 de 2.048 kb/s, similar a la
ISDN PRI. Se diferencia de ésta última en el uso del canal de señalización. Al igual que en ISDN
PRI, cada canal de voz tiene asociado un “time slot” de 64 kb/s. 30 canales de voz son
multiplexados en el tiempo, junto con un canal de señalización y otro canal de sincronismo (ambos
de 64 kb/s), dando lugar a una “trama” digital de 2 Mb/s con 32 canales:
Cada canal tiene asociado 4 bits (conocidos como bits ABCD) que se utilizan para la
señalización de línea (básicamente emulan la señal de campanilla y la corriente de bucle del
canal). Cada trama incluye la señalización correspondiente a 2 canales. Cada canal, por tanto,
refresca su señalización cada 16 tramas (125 μs x 16 = 2 ms) Cada trama es unidireccional, por lo
que un enlace E1 cuenta con 2 tramas, una de “ida” y otra de “vuelta”.
Los bits ABCD de señalización se utilizan para indicar el estado de la línea. Por ejemplo,
cuando el canal N se encuentra libre, los bits ABCD asociados al canal N toman los valores 1011,
tanto en la trama de “ida” como en la de “vuelta”. Cuando la PBX quiere iniciar una llamada por el
canal N, cambia el valor de sus bits ABCD correspondientes al canal N al valor 0011 (“Seizure”) en
la trama de “ida”. La central pública reconoce la toma de línea con los valores 0011 (“Seizure
Acknowledge) en la trama de “vuelta”. Una vez “tomado” un canal, la PBX debe discar el numero
deseado. Esto es realizado mediante la señalización de “registro” R2 (MFC-R2). Esta señalización
consiste en el intercambio de tonos, a través del canal de audio, entre la PBX y la central pública.
Señalización IP
El protocolo SIP está comenzando a ser utilizado por los operadores de telefonía pública
para brindar servicios de acceso a la red por VoIP. En los lugares donde se presta este tipo de
servicio, se entrega una conexión IP, típicamente Ethernet, sobre la que se brinda el servicio de
toncales IP.
Señalización entre centrales públicas
Los sistemas de transmisión y transporte que interconectan las centrales públicas están
acompañados de un sistema de señalización, necesario para el establecimiento y liberación de
canales, envío de información de contexto, etc. Históricamente, la señalización utilizada estaba
asociada a cada canal de audio, y era enviada en forma conjunta con este. Este tipo de
señalización (por ejemplo E&M analógica, R2 analógica o R2 digital) fue reemplazada por un
sistema o red de señalización independiente y paralela a la red que transporte el audio o el
contenido de las conexiones. Esta red de señalización, está basada en los conceptos de ISDN,
introducidos sobre la década de 1980. La red de señalización entre centrales públicas más
difundida es la conocida como SS7 (Signaling System Number 7). Es típicamente el sistema de
señalización actualmente utilizado internamente en las redes ISDN, celulares y IN (“Inteligent
Networks” o “Redes Inteligentes”).
En la siguiente figura se esquematiza una red de señalización SS7 típica. Esta red incluye los
siguientes componentes:
SSP (Service Switching Point): Son los nodos encargados de conectar los terminales de la
red
STP (Signaling Transfer Point): Son ruteadores de señalización SS7. Deciden la ruta a
tomar para cada mensaje de señalización SS7
SCP (Signaling Control Point): Brindan servicios de almacenamiento y procesamiento de
datos, como por ejemplo la facturación (“Billing”), traducción de números (por ejemplo
0800, 0900), etc.
La señalización entre centrales públicas puede también ser enviada sobre redes IP.
SIGTRAN (proveniente de “SIGnaling TRANsport” es un nuevo protocolo de señalización, que
básicamente paquetiza la señalización SS7 y la envía sobre redes de paquetes basadas en IP.
Utiliza el protocolo SCTP (Stream Control Transmission Protocol) definido en el RFC 4960.
Telefonía Celular
El Término “Comunicaciones Móviles” describe cualquier enlace de radiocomunicación
entre dos terminales, de los cuales al menos uno está en movimiento, o detenido, pero en
localizaciones indeterminadas, pudiendo el otro ser un terminal fijo, tal como una estación base.
Esta definición es de aplicación a todo tipo de enlace de comunicación, ya sea móvil a móvil o fijo a
móvil. Los terminales inalámbricos constituyen uno de los segmentos más innovadores en el
mercado de las comunicaciones móviles.
El teléfono celular consiste en un dispositivo de comunicación electrónico con las mismas
capacidades básicas de un teléfono de línea telefónica convencional. Además de ser portátil es
inalámbrico al no requerir cables conductores para su conexión a la red telefónica.
Trunking
Se llama "trunking" a un conjunto de
varios canales combinados, que ofrece automáticamente la estación móvil de cualquier canal que
esté libre, para que origine o reciba llamadas. Con esta técnica se aprovechó mucho mejor el
espectro de frecuencias y así aumentó la eficiencia del tráfico telefónico. El sistema funcionó bien
en la década del setenta, tras la construcción de sintetizadores de frecuencia que sintonizaban
varias frecuencias al mismo tiempo.
SMC: Sistema Móvil Celular
La solución para todos los problemas presentados en el sistema móvil convencional
residen en la creación estructural de las celdas (células), que contienen transceptores que operan
en potencia baja, en que poseen frecuencias distintas y consiguen capturar la señal de un abonado
que esté dentro de su radio de acción. Surgió entonces el SMC (Sistema Móvil Celular), en el que
son distribuidas celdas que contienen, cada una, un equipo de radio transmisor/receptor
denominado EBRF (Estación Base de Radiofrecuencia).
Celdas
Una celda es el área determinada que recibe la cobertura de una EBRF y que mantiene la
calidad de transmisión y recepción dentro de los estándares establecidos por el sistema.
Para entender mejor el tema, imaginemos que el terreno que rodea la antena de la EBRF es todo
plano y que no hay obstáculo alguno, el área abarcada por el transmisor será circular. Sin
embargo, en la práctica, no es así, porque tenemos edificos, desniveles, árboles, etc. y la situación
se presenta diferente. Aparecen regiones donde la EM (Estación Móvil) no consigue captar la señal
proveniente de la EBRF, llamadas Regiones de Sombra. Como representación gráfica se adoptó el
formato de un hexágono y los hexágonos agrupados uno al lado del otro tal como podemos
observar en la figura
Existen celdas sectorizadas en las cuales, las antenas se montan de tal forma que tengan 3
sectores de actuación, o sea, la torre posee 3 grupos de antenas, cada una cubre 120 grados. De
esta forma, un grupo de antenas será responsable por el primer grupo de canales, otro lo será por
el segundo y el último por el tercer grupo de canales, queda la EBRF como responsable por 3
sectores. Pero no siempre funciona de esa forma, puede ocurrir que se quiera cubrir solamente
una determinada área, ahí se utilizará, por ejemplo, un solo sector. Para cubrir una ciudad, por
ejemplo, se aglomeran varias celdas
Cluster
La cantidad total de los canales que la banda de frecuencias requiere se distribuye entre
varias celdas. A ese aglomerado de celdas se le da el nombre de cluster, que puede ser de
distintos tipos o patrones de reutilización, a saber: K = 3, K = 4, K = 7 etc.
Hand-off
Término usado cuando el canal de voz de una EM es desviado hacia otro canal, mientras dura
el movimiento de esa EM, efecto controlado por la CCC. Esto ocurre en el momento en que hay
degradación en la señal enviada por la EM a EBRF, en las siguientes situaciones:
Cuando la EM sale de los límites de la celda/sector, o la señal queda debajo de la CCC,
como constantemente está midiendo esa señal, conmuta la EM hacia otro canal
perteneciente a la nueva celda/sector, con niveles más altos para la comunicación.
Cuando hay degradación en la RSR (Relación Señal/Ruido); o sea: el ruido continuo en el
canal de voz es mayor que la señal de referencia emitida.
Roaming
Término que significa desplazarse e indica la utilización de una llamada telefónica celular
móvil, en una CCC que no es la original del abonado celular móvil. En otras palabras, es cuando
un abonado móvil utiliza una CCC que no es la propia, en la que está debidamente registrada para
efectuar y para recibir una llamada telefónica. Es como si el abonado alquilara un canal de la CCC
visitada y se lo llama "visitante". La CCC visitada recibirá el anuncio de llegada del visitante a
través del roaming automático; es decir: el aparato celular manda una señal hacia la CCC de
alquiler y ésta le devuelve, a través del canal de control, la identificación del área visitada y en el
display del ROAM aparece el mensaje. Ya reconocido el visitante, al solicitar o recibir una llamada,
la CCC visitada entra en contacto con la CCC de registro del abonado y obtiene su archivo de
abonado, que contiene informaciones personales, como ESN (Electronic Serial Number), el número
de serie del aparato celular, que fue grabado por el fabricante, la categoría del abonado, etc. Ese
reconocimiento se hace con el número telefónico del visitante, y las dos CCC son conectadas
mediante un canal apropiado para el intercambio de informaciones.
El Sistema Móvil Celular
Un sistema móvil celular (SMC) básicamente está formado por 3 partes:
Estación Base de Radiofrecuencia (EBRF),
Central de Conmutación y Control (CCC) y
Estación Móvil (EM)
La EBRF es una interface entre la CCC y las EMs; sus funciones básicas son:
o Para datos: convierte la señalización propietaria que la une a CCC en el protocolo
AMPS entre EBRF y EMs.
o Para voz: convierte las señales digitalizadas de voz que transitan en los enlaces
entre CCC y EBRF, en señales analógicas para la transmisión FM entre EBRF y
EMs.
o Para supervisión de canal de radio: monitorea los canales de voz en conversación
para comparar la intensidad RF de la señal y la RSR de la señal de voz, que indica
a la CCC cuando los valores medidos están fuera de las especificaciones, para
que ésta aplique los procedimientos de Handoff.
La EBRF puede conectar a la CCC en forma análoga o digital. Si es conectada en forma
análoga, los datos se trasmiten vía MODEM a una velocidad de hasta 9.6 kbit/s, considerada muy
lenta, por lo tanto la ideal es la forma digital, que logra trasmitir a una tasa de 64 kbps (64.000 bit
por segundo). La cantidad de canales de voz que puede tener una EBRF varia conforme el
modelo, pero tiene una media de 128 canales de voz.
Central de Conmutación y Control (CCC): La CCC es una central telefónica automática del
tipo CPA (central de programa almacenado), que tiene las mismas funciones que una central de la
red fija, pero con software apropiado para SMC. Como se trata de una central que tiene que
monitorear las EMs, que se desplazan entre las celdas, controlar sus EBRFs y hacer todo el
procesamiento de las informaciones, contiene equipamiento adicional. Una CCC ejecuta muchas
funciones además de las conexiones telefónicas.
Administración de todo el sistema
Análisis estadístico del tráfico
Habilitación de servicio y tarifación
Supervisión de las EBRs y de los canales de radio correspondencias.
Testeo y localización de fallas y sistemas
Análisis de los datos de las EMs y control de funciones
Estación Móvil (EM):
La EM es el usuario con la correspondiente terminal móvil (teléfono celular), la terminal
está formada por un transceptor, una unidad de control y una antena. Actualmente existen
infinidades de modelos en el mercado, con varias funciones incorporadas. Sin embargo existen
algunas funciones comunes a todos los equipos a saber;
Teclado de escritura de letras y número de llamadas y acceso a las funciones de servicios
especiales.
Discado con el auricular en la posición de reposo.
Auto bloqueo, se trata de una llave o código que impide el uso del equipo por personas no
autorizadas, a menos que se ingrese una señal etc.
* El Mobile Switching Center (MSC): Es quien realiza las funciones telefónicas en la red. Controla
las llamadas de y hacia otros sistemas telefónicos y de datos tales como la red de telefonía fija
(PSTN), la red de servicio integrados (ISDN). Es quien coordina la comunicación entre los Media
Gateways. Cuando se intenta establecer una llamada hacia un teléfono celular, un MSC actúa
como GATEWAY-MSC. El GATEWAY-MSC
* El Radio Network Controller (RNC): Maneja todas las funciones relacionadas con las ondas de
radio del sistema, es quien asigna los canales de radio y quien se encarga de que la llamada sigua
establecida aunque el teléfono se cambie de celda
* El Base Transciever Station (BTS): Es la Interface de radio, aquí residen las antenas de
comunicación. El rango de cobertura de las antenas es comúnmente llamado celda. En un BTS
generalmente se montan 3 celdas.
* El Home Location Register (HLR). Es una base de datos centralizada donde se almacenan y se
manejan las subscripciones de los teléfonos de la red. Aquí se almacena la información referente al
subscriptor hasta que su subscripción es cancelada. Dentro de los datos almacenados aquí se
encuentran:
La identidad del subscriptor.
La Última localización del subscriptor.
Los servicios a los cuales tiene acceso.
* El Media Gateway: Es quien administra y conecta los recursos para medios de comunicación.
Existen Media Gateway para Voz, Datos y Video. Las conexiones son requeridas y liberadas por el
MSC.
Localización del móvil por la red.
Las celdas siempre transmiten la identificación de cada teléfono (figura A) de manera tal
que en la medida que el teléfono se mueve, éste es identificado por la celda que corresponde a la
zona de ubicación (figura B).
Figura A Figura B
La identificación del teléfono por una celda se hace a través de un controlador de Radio
Enlace (RMC) y por el correspondiente Switch (MSC) (figura C). Dicho de otra manera, cuando el
teléfono entra en zona de cobertura de una celda, se piden los datos del subscriptor a la base de
datos HLR a través de un RMC y de un MSC (figura C). Cuando la base de datos reconoce la
identificación del móvil, de inmediato le da de baja a la última ubicación que tenía en memoria y fija
los datos de la nueva ubicación. Luego, el HLR manda al swicht MSC los datos del abonado
(servicios contratados, tipos de controladores, crédito disponible, etc.) de manera tal que ahora el
teléfono está en condiciones de realizar llamadas desde una nueva ubicación (bajo el control de
una nueva celda).
Figura C Figura D
Establecimiento de una Llamada
Cuando se recibe una solicitud de llamada a un móvil, los datos se envían a un swicht
“concentrador” llamado Gateway MSC. Este concentrador va buscar a la base de datos (HLR) toda
la información del teléfono al que se está llamando (figura A) para saber la posición del celular
buscado. Como el HLR tiene información de todos los celulares, le pide a otro swicht (MSC) que
proporcione un enrutamiento temporal para establecer la comunicación en base a los datos
almacenados (sobre la posición tanto del móvil, que llama como del teléfono buscado, figura B).
Figura A Figura B
De esta manera se encuentra al MSC que tiene el enlace del teléfono buscado y, por
medio del HLR se establece una comunicación entre el MSC que pide la comunicación y el MSC
del teléfono al que se está llamando. (Figura C). Tenga en cuenta que aquí han intervenido dos
tipos de MSC, por un lado el Gateway MSC que es el que tiene los datos de los teléfonos y por otro
lado un Media Gateway que es el que dice qué tipo de enrutamiento se realiza, es decir, si es un
canal de datos, de voz, de video, etc. (figura D). Es decir que, una vez que se encontraron todos
los datos de los dos teléfonos, el Gateway MSC selecciona un Media Gateway específico (de voz,
datos o video) y enrruta la llamada mediante un enlace temporal.
Figura C Figura D
Al recibir la llamada, el MSC envía al celular llamado la señal de alerta para que sepa que
es requerida una comunicación (figura E) por medio de un RNC. Una vez que el celular responde,
se establece la comunicación a través de un canal de radio (figura F).
Figura E Figura F
Estructura Celular
En vez de establecer una sola trayectoria de comunicación de alta potencia entre dos
puntos, el sistema celular divide una región geográfica en áreas relativamente pequeñas (celdas).
Cada celda cuenta con una estación que está equipada con un sistema de radio de baja potencia y
equipo controlado por computadora para enlazar cada celda con una oficina móvil de conmutación
telefónica (OMCT) centralizada. Los usuarios finales no se comunican directamente con la OMCT
sino con su estación de celda más cercana, posteriormente cada estación de celda se comunica
con la OMCT regional. De esta manera se puede crear una red de muchas estaciones de radio
independientes en un área muy grande.
Funcionamiento del Teléfono Celular
Los teléfonos celulares pueden descomponerse en tres módulos bien definidos como se muestra
en la figura, que son: el módulo de radio (RF = radio frecuencia), el módulo de audio (AF
audiofrecuencias) y el módulo lógico de control (CPU).
Módulo de RF
El módulo de RF tiene a su cargo todas las señales que entran o salen del teléfono celular,
como se muestra en la figura. El circuito receptor de RF filtra y demodula las señales recibidas. La
salida del módulo de RF se aplica al módulo de AF. A diferencia de los radiorreceptores
tradicionales en los que se usa sintonización manual para definir el canal deseado, el teléfono
celular usa un circuito sintetizador de frecuencia de precisión que puede ajustarse a cualquiera de
los 666 canales celulares asignados. El canal seleccionado en un momento dado está determinado
por el módulo lógico de control. Conforme su teléfono celular se mueve de una celda a otra, las
frecuencias de transmisión y recepción se cambian tomando en cuenta los canales disponibles de
la nueva celda. Las instrucciones que indican qué frecuencias cambiar son recibidas como señales
de información y son procesados por un módem en el módulo lógico de control del teléfono celular.
Las señales de voz
provienen del módulo de AF y
las señales de información provenientes de la unidad lógica de control se envían al circuito
transmisor de RF que las coloca sobre la portadora de RF apropiada, las filtra, las amplifica y las
aplica a la antena. La frecuencia portadora de RF está determinada por la celda particular en que
se encuentre.
El circuito sintetizador de frecuencia de canal por lo general consta de un oscilador de base
que trabaja conjuntamente con un sintetizador de frecuencia de recepción y un oscilador de
frecuencia de transmisión. El sintetizador de frecuencia de recepción recibe una señal digital de
control de módulo lógico de control y produce un voltaje proporcional a la frecuencia deseada. Un
oscilador controlado por voltaje, o Vco, convierte el voltaje proporcional en la señal del oscilador. El
circuito de portadora de transmisión es similar. Las señales digitales de control del módulo lógico
de control establecen un voltaje que es proporcional a la frecuencia deseada. El voltaje
proporcional excita a un Vco que produce la frecuencia del oscilador.
Módulo de AF
El módulo de AF es responsable de la conversión de las señales de FI (frecuencia
intermedia) provenientes del módulo de RF en señales de voz que se puedan oír en el receptor del
teléfono celular. Generalmente se incluye un segundo elemento receptor para producir señales de
advertencia, tales como las señales de llamada. Los tonos de DTMF y la voz provenientes de un
micrófono se filtran, se mezclan y se aplican al módulo de RF para ser modulados, junto con las
señales de control provenientes de un módem en el módulo lógico de control. Una porción de la
voz transmitida regresa al receptor como tono local. Las funciones de transmisión y recepción de
AF están bajo control directo del módulo lógico de control.
Módulo lógico de control
Como puede verse en el diagrama a bloques de la figura, el módulo lógico de control es
base de un teléfono celular. El módulo lógico de control tiene una estructura similar a la de una
computadora personal. La CPU principal controla el teléfono celular con base en un conjunto de
instrucciones permanentes (su programa) grabadas en una memoria permanente (ROM). Se
incluye una memoria temporal (RAM) que almacena variables tales como el canal de uso, el valor
seleccionado de potencia del transmisor, etc., así como los resultados de cualquier comparación
lógica u operación matemática requeridos cuando el programa del teléfono no esté corriendo.
Se usa una memoria borrable (EPROM) para almacenar información que es exclusiva de
cada teléfono, tal como el número asignado al teléfono celular. A este tipo de memoria algunas
veces se le denomina MAN, o módulo de asignación de número. La CPU tiene el control directo de
los módulos AF y de RF, así como el generador de DTMF.
Puesto que un teléfono celular es una parte activa de la red celular, debe estar en contacto
constante con la red. Además de las señales de voz y de DTMF, el teléfono celular debe transmitir
y recibir información de la estación de celda en uso. Un CI de módem se usa para añadir
información a la señal transmitida e interpretar las órdenes e información provenientes de la red
celular. La CPU también se hace cargo del funcionamiento del CI del controlador celular. El
controlador celular generalmente es un ASIC sofisticado que es responsable de interconexión con
el sistema de presentación visual y de teclado del teléfono celular. El controlador celular realiza los
ajustes de los sintetizadores de frecuencia de transmisión y recepción en el módulo de RF.
Generaciones de la Telefonía Celular
Es importante contar con un marco de referencia común desde las diferentes generaciones
puedan ser explicadas y desde donde su proceso evolutivo pueda ser entendido. Vamos a
considerar que la arquitectura de estos sistemas se encuentra compuesta por cuatro bloques
básicos:
El equipo de usuario, desde donde éste se conecta a la red y a través del cual recibe sus
servicios.
La red de acceso, constituida por el subsistema de estaciones base, permite la movilidad
del usuario dentro del área de cobertura de la red.
El núcleo de la red, constituido por el subsistema de conmutación, responsable por el
establecimiento de la trayectoria a través de la cual el intercambio de información tiene
lugar.
El bloque de las otras redes, redes de cobertura amplia (WAN), con las cuales la red
celular se interconecta (RDSI, RTPC, etc.).
En cada una de las fronteras, de cada uno de estos bloques funcionales, debe existir una
interfaz que haga posible el intercambio de información. En dicha evolución se aprecia el
cumplimiento de las necesidades del mercado para tener acceso múltiple al canal de
comunicación, así como la necesaria migración de los sistemas analógicos a sistema digital con el
fin de permitir mayor volumen de usuarios y ofrecer los niveles de seguridad que se demandaban.
Los servicios móviles han evolucionado en generaciones, en cada una de ellas resulta plenamente
reconocible un conjunto de características que las definen. La primera generación fue la de los
servicios analógicos, la segunda, la de los servicios digitales, y la tercera, la de los servicios
multimedia.
Criterio 1G 2G 3G
Servicios Voz Voz y SMS Voz y Datos
Calidad de Servicio (QoS) Baja Alta Alta
Nivel estandarización Bajo Fuerte Fuerte
Velocidad de Transmisión Baja Baja Alta
Tipo de Conmutación Circuitos Circuitos Paquetes IP
Tabla 1: Comparación entre diferentes generaciones de servicios móviles.
Generación Cero (0G)
Representa a la telefonía móvil previa a la era celular. Estos teléfonos móviles eran
usualmente colocados en autos o camiones, aunque modelos en portafolios también eran
realizados. Por lo general, el transmisor (Transmisor-Receptor) era montado en la parte trasera del
vehículo y unido al resto del equipo (el dial y el tubo) colocado cerca del asiento del conductor.
Eran vendidos a través de WCCs (Empresas Telefónicas alámbricas), RCCs (Empresas Radio
Telefónicas), y proveedores de servicios de radio doble vía. El mercado estaba compuesto
principalmente por constructores, celebridades, etc. Esta tecnología, conocida como
Autoradiopuhelin (ARP), fue lanzada en 1971 en Finlandia; conocida ahora como el país con la
primera red comercial de telefonía móvil.
Primera generación (1G)
La 1G de la telefonía móvil hizo su aparición en 1979, si bien proliferó durante los años 80.
Introdujo los teléfonos “celulares”, basados en las redes celulares con múltiples estaciones de base
relativamente cercanas unas de otras, y protocolos para el “traspaso” entre las celdas cuando el
teléfono se movía de una celda a otra.
La transferencia analógica y estrictamente para voz son características identificadoras de
la generación. Con calidad de enlaces muy reducida, la velocidad de conexión no era mayor a
(2400 bauds). En cuanto a la transferencia entre celdas, era muy imprecisa ya que contaban con
una baja capacidad (Basadas en FDMA, Frequency Division Multiple Access), lo que limitaba en
forma notable la cantidad de usuarios que el servicio podía ofrecer en forma simultánea ya que los
protocolos de asignación de canal estáticos padecen de ésta limitación.
FDMA
Con respecto a la seguridad, las medidas preventivas no formaban parte de esta primitiva
telefonía celular. La tecnología predominante de esta generación es AMPS (Advanced Mobile
Phone System), desarrollada principalmente por Bell. Si Telefonía celular 10 bien fue introducida
inicialmente en los Estados Unidos, fue usada en otros países en forma extensiva. Otro sistema
conocido como Sistema de Comunicación de Acceso Total (TACS) fue introducido en el Reino
Unido y muchos otros países. Si bien había diferencias en la especificación de los sistemas, eran
conceptualmente muy similares.
La información con la voz era transmitida en forma de frecuencia modulada al proveedor
del servicio. Un canal de control era usado en forma simultánea para habilitar el traspaso a otro
canal de comunicación de serlo necesario. La frecuencia de los canales era distinta para cada
sistema. MNT usaba canales de 12.5KHz, AMPS de 30KHz y TACS de 25KHz. A su vez, el tamaño
de los aparatos era mayor al de hoy en día; fueron originalmente diseñados para el uso en los
automóviles. Motorola fue la primera compañía en introducir un teléfono realmente portátil. Estos
sistemas (NMT, AMPS, TACS, RTMI, CNetz, y Radiocom 2000) fueron conocidos luego como la
Primera Generación (G1) de Teléfonos Celulares. En Setiembre de 1981 la primera red de
telefonía celular con roaming automático comenzó en Arabia Saudita; siendo un sistema de la
compañía NMT. Un mes más tarde los países Nórdicos comenzaron una red NMT con roaming
automático entre países.
Segunda generación (2G)
Si bien el éxito de la 1G fue indiscutible, el uso masivo de la propia tecnología mostró en
forma clara las deficiencias que poseía. El espectro de frecuencia utilizado era insuficiente para
soportar la calidad de servicio que se requería. Al convertirse a un sistema digital, ahorros
significativos pudieron realizarse. Un número de sistemas surgieron en la década del 90' debido a
estos hechos, y su historia es tan exitosa como la de la generación anterior. La Segunda
Generación (2G) de telefonía celular, como ser GSM, IS136 (TDMA), iDEN and IS95 (CDMA)
comenzó a introducirse en el mercado. La primera llamada digital entre teléfonos celulares fue
realizada en Estados Unidos en 1990.
En 1991 la primera red GSM fue instalada en Europa. La generación se caracterizó por
circuitos digitales de datos conmutados por circuito y la introducción de la telefonía rápida y
avanzada a las redes. Usó a su vez acceso múltiple de tiempo dividido (TDMA) para permitir que
hasta ocho usuarios utilizaran los canales separados por 200MHz. Los sistemas básicos usaron
frecuencias de banda de 900MHz, mientras otros de 1800 y 1900MHz. En la Figura se aprecia la
Arquitectura del Sistema GSM.:
Arquitectura del Sistema GSM.
Nuevas bandas de 850MHz fueron agregadas en forma posterior. El rango de frecuencia
utilizado por los sistemas 2G coincidió con algunas de las bandas utilizadas por los sistemas 1G
(como a 900Hz en Europa), desplazándolos rápidamente. La introducción de esta generación trajo
la desaparición de los “ladrillos” que se conocían como teléfonos celulares, dando paso a
pequeñísimos aparatos que entran en la palma de la mano y oscilan entre los 80 y 200gr. Mejoras
en la duración de la batería, tecnologías de bajo consumo energético.
El sistema 2G utiliza protocolos de codificación más sofisticados y se emplea en los
sistemas de telefonía celular actuales. Las tecnologías predominantes son: GSM (Global System
por Mobile Communications); IS136 (conocido también como TIA/EIA136 o ANSI136) y CDMA
(Code Division Multiple Access) y PDC (Personal Digital Communications). Los protocolos
empleados en los sistemas 2G soportan velocidades de información por voz más altas, pero
limitados en comunicación de datos. Se pueden ofrecer servicios auxiliares, como datos, fax y SMS
(Short Message Service). La mayoría de los protocolos de 2G ofrecen diferentes niveles de
encriptación. En Estados Unidos y otros países se le conoce a 2G como PCS (Personal
Communication Services).
Generación 2.5 G
Una vez que la segunda generación se estableció, las limitantes de algunos sistemas en lo
referente al envío de información se hicieron evidentes. Muchas aplicaciones para transferencia de
información eran vistas a medida que el uso de laptops y del propio Internet se fue popularizando.
Si bien la tercera generación estaba en el horizonte, algunos servicios se hicieron necesarios
previa a su llegada.
El General Packet Radio Service (GPRS) desarrollado para el sistema GSM fue de los
primeros en ser visto. Hasta este momento, todos los circuitos eran dedicados en forma exclusiva a
cada usuario. Este enfoque es conocido como “Circuit Switched”, donde por ejemplo un circuito es
establecido para cada usuario del sistema. Esto era ineficiente cuando un canal transfería
información sólo en un pequeño porcentaje. El nuevo sistema permitía a los usuarios compartir un
mismo canal, dirigiendo los paquetes de información desde el emisor al receptor. En la Figura se
aprecia la Arquitectura de la Red GPRS:
Arquitectura de la Red GPRS
Esto permite el uso más eficiente de los canales de comunicación, lo que habilita a las
compañías proveedoras de servicios a cobrar menos por ellos. Aún más cantidad de mejoras
fueron realizadas a la taza de transferencia de información al introducirse el sistema conocido
como EDGE (Enhanced Data rates aplicado a GSM Evolution). Éste básicamente es el sistema
GPRS con un nuevo esquema de modulación de frecuencia. Mientras GPRS y EDGE se aplicaron
a GSM, otras mejoras fueron orientadas al sistema CDMA, siendo el primer paso de CDMA a
CDMA2000 1x.
2.5G provee algunos de los beneficios de 3G (por ejemplo conmutación de datos en paquetes) y
puede usar algo de la infraestructura utilizada por 2G en las redes GSM and CDMA. La tecnología
más comúnmente conocida de 2.5G es GPRS (nombrada anteriormente), que provee transferencia
de datos a velocidad moderada usando canales TDMA no utilizados en la red GSM.
Algunos protocolos, como ser EDGE para GSM y CDMA2000 1xRTT para CDMA, califican
oficialmente como servicios "3G" (debido a que su taza de transferencia de datos supera los 144
kbit/s), pero son considerados por la mayoría como servicios 2.5G (o 2.75G, que luce aún más
sofisticado) porque son en realidad varias veces más lentos que los servicios implementados en
una red 3G. Mientras los términos "2G" y "3G" están definidos oficialmente, no lo está "2.5G". Fue
inventado con fines únicamente publicitarios. El nivel de enlace de datos ha sido subdividido en
dos subniveles: El LLC y el Control del enlace de radio y control de acceso al medio
(RLC/MACRadio Link Control/Médium Access Control).
El subnivel LLC proporciona un enlace lógico altamente fiable entre el móvil y su SGSN
asignado. Para permitir la introducción de soluciones de radio alternativas sin mayores cambios
será tan independiente del protocolo RLC/MAC como sea posible.
La funcionalidad del protocolo se fundamenta en LAPDm utilizada en el nivel de
señalización GSM. El subnivel RLC/MAC se encarga de proporcionar servicios de transferencia de
información sobre la capa física de interfaz de radio GPRS, de definir los procedimientos de acceso
múltiple sobre el medio de transmisión que consistirá en varios canales físicos, de la transmisión de
bloques de datos a través del interfaz aéreo y es responsable por el protocolo de corrección de
errores BECBackward Error Correction que consiste en la retransmisión selectiva de bloques con
errores no corregibles ARQ.
La capa física, entre el móvil y la BTS, se divide en dos subcapas: la subcapa de enlace
físico (PLPhysical Link sub Layer) y la subcapa física de radiofrecuencia (RFLPhysical RF
SubLayer). La subcapa de enlace físico (PLLPhysical Link subLayer) proporciona los servicios
necesarios para permitir la transmisión de información sobre un canal físico entre el móvil y la BSS.
Estas funciones incluyen el montaje de las unidades de datos, la codificación de los datos y la
detección y corrección de errores. La capa física de radiofrecuencia (RFL Physical RF Sub Layer)
cumple con la recomendación 05 de GSM y se encarga de realizar la modulación y la
demodulación de las ondas físicas. Muchos de los proveedores de servicios de telecomunicaciones
se moverán a las redes 2.5G antes de entrar masivamente a la 3. La tecnología 2.5G es más
rápida, y más económica para actualizar a 3G.
Tercera generación (3G)
No mucho luego de haberse introducido las redes 2G se comenzó a desarrollar los sistemas 3G.
Como suele ser inevitable, hay variados estándares con distintos competidores que intentan que su
tecnología sea la predominante. Sin embargo, en forma muy diferencial a los sistemas 2G, el
significado de 3G fue estandarizado por el proceso IMT2000. Este proceso no estandarizó una
tecnología sino una serie de requerimientos (2 Mbit/s de máxima taza de transferencia en
ambientes cerrados, y 384 kbit/s en ambientes abiertos, por ejemplo).
a) UMTS: Hoy en día, la idea de un único estándar internacional se ha visto dividida en múltiples
estándares bien diferenciados entre sí.
Existen principalmente tres tecnologías 3G. Para Europa existe UMTS (Universal Mobile
Telecommunication System) usando CDMA de banda ancha (WCDMA). Este sistema provee
transferencia de información de hasta 2Mbps.
En la Figura se muestra la arquitectura UMTS en bloques funcionales
Arquitectura UMTS. Bloques funcionales
La Red de Radio Acceso Terrestre UMTS UTRAN considera la incorporación de dos
nuevos elementos: El Controlador de Radio de la Red (RNC Radio Network Controller) y el Nodo B.
La UTRAN contiene múltiples Radio Network Systems (RNSs), y cada RNS es controlado por un
RNC, el cual conecta uno o más nodos B, cada uno de los cuales puede proveer servicio a
múltiples celdas. El RNC y el Nodo B en la red UMTS tienen funciones equivalentes a la función de
la BSC y la BTS en las redes GSM/GPRS. Resulta entonces posible compartir la infraestructura
civil (torres y demás) entre ambas arquitecturas, solo que en el caso de UMTS, para lograr la
cobertura planeada se deben adicionar nuevos emplazamientos, igualmente, la red núcleo se
puede compartir, según la versión de GSM que tenga el operador.
Este componente es la unidad de transmisión / recepción que permite la comunicación
entre las radio celdas, se encuentra físicamente localizado en el sitio donde existe una BTS GSM
para reducir los costos de implementación. Se conecta con el equipo del usuario (UE) a través de
la interfaz de radio Uu utilizando WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) y soportando
los modos FDD y TDD simultáneamente.
Mantenimiento de los teléfonos celulares
Lo primero que debemos hace al enfrentarnos a la reparación de teléfonos celulares es
tratar de tener un método o secuencia lógica algunos fabricantes de equipos entregan estas
secuencias en los manuales de servicio estas secuencias unas veces vienen en diagramas de flujo
donde me dice si no funciona tal cosa entonces probar tal otra o seguir tal otro paso hasta
encontrar la falla y solucionar el problema. Todo esto con el fin de lograr el éxito en la reparación y
también para ahorrar tiempo en el proceso de búsqueda del problema. Ahora veremos esta
secuencia aplicándolo a la búsqueda de la falla de un celular que no prende, pon mucha atención:
Falla: el celular no prende
Paso1: Localizar la tecla de encendido y revisar su estado la falla más frecuente es la tecla
quebrada o el pulsador interno despegado del circuito o malo y ya no hace contacto.
Paso2: Verificar la batería, puede estar descargada con voltaje 0.Voltios. Si es este el caso
reiniciar la batería con una fuente que aporte un poco más del voltaje de la batería puede ser con
un adaptador de voltaje de unos 6 voltios o una fuente especial conectarla por poco tiempo y luego
ponerla a cargar en el celular o cargador un universal.
Paso3: Si la condición anterior está ok entonces revisar con mucho detenimiento que el equipo no
tenga humedad, si se llegara a notar algún rastro de humedad proceder a limpiarlo con alcohol
isopropílico para que evapore la humedad y quite hongos, sulfato o cualquier líquido que le haya
caído al celular.
Paso4: Si en el celular este no es el problema tampoco, revisar la tarjeta en búsqueda de posibles
elementos despegados por causa de caídas que es lo más común y proceder a resoldar con el
equipo de aire caliente; muchísimas fallas se corrigen con este procedimiento.
Paso 5: por ultimo conectarlo al computador y verificar si hay alguna conectividad esto nos da una
idea de que su procesador está bien y sería cuestión de flashear el teléfono celular.
Virus en los celulares
Hace algunos años atrás se preveía o pronosticaba que muy pronto los virus
afectarían no solo a los computadores sino también a los teléfonos celulares, ahora vemos
que esto ya es una realidad cada día encontramos más noticias donde se habla de dicha
problemática y es que estamos en un mundo donde los delincuentes informáticos no
descansan.
Estos virus creados por este tipo de personas son capaces de apoderarse de ciertos recursos
del celular como el bluetooth o del celular completamente esto con el fin de clonar tarjetas
simcard, robar información tal como los mensajes y llamadas entrantes y salientes tal es el
caso del software de la empresa SpyCam para hacer diversas tareas de espionaje a través
de los celulares o para causarle daño al equipo o para robar dinero.
Tipos de celulares pueden sufrir ataques de virus
Cualquier teléfono celular puede ser apto para sufrir estos ataques, pero los más
sensibles son los más avanzados que vienen a ser los que tienen sistema operativo y
capacidad de conexión a internet. En los teléfonos que no son smarphones el virus se
instala en la memoria bien sea la extraíble o en la interna.
Como son los smartphones, Blacberry, Treo, Iphone. Estos son los más susceptibles
debido al sistema operativo que traen instalado Blackberry, Symbian, Windows Mobile. El virus
entra al celular bien sea en los medios extraíbles tales como las tarjetas sdcard, vía
bluetooth, en aplicaciones que instalemos desde el computador, o vía internet.
Que fallas provocan por los virus en los teléfonos celulares y como se corrigen
Los virus en los teléfonos celulares provocan diversas fallas unas sencillas y otras
fatales para el equipo o el bolsillo del usuario. Una de las más comunes es que descargan
la batería del equipo muy rápido, debido a que consumen casi todos los recurso del celular,
otra muy común es que el teléfono celular cuando se intenta grabar algo dice que no tiene
memoria aunque si tenga espacio. Otra de las más comunes en los teléfonos sencillos que
no son smartfhones y que cuando tienen algún virus presentan fallas de espacio dicen que
su memoria está llena y no dejan almacenar más datos: esta falla se puede corregir primero
haciendo un escaneo con el antivirus a la tarjeta y si no se logra detectar el virus entonces
formateando la memoria extraíble, o en último caso un fullreset al teléfono celular.
Otras fallas es que los virus provocan Bloqueos al en el equipo, haciendo necesario
desconectar la batería para poder reiniciarlo. Se ponen lentos cuando estamos ejecutando
alguna aplicación.
Recomendaciones:
Tener el bluetooht siempre o cuando no lo estés usando desactivado porque ese
es un puerto por donde nos pueden mandar virus y mucha basura de propaganda no
deseada o nuestro celular puede ser tomado por algún hacker. Igual que el puerto infrarrojo
para los teléfonos celulares que disponen de él. También hay que tener cuidado con el
“smshishing”, o phishing pero telefónico. Se trata de un mensaje de texto que simula provenir de
un banco, y pide que se envíen por la misma vía las claves de acceso a la cuenta personal. O
informándonos que nuestra cuenta ha sido bloqueada y que para desbloquearla debemos
introducir nuevamente nuestras claves, por ningún motivo enviar las claves.
Cuidado con los mensajes que prometen premios y cuidado con un virus que se
hace aparecer como un antivirus tal es el caso del virus “Zombie” virus que ha afectado a
miles de usuarios en china, el virus se instala sin que el usuario se dé cuenta y roba toda la
información de la tarjeta sim y luego reenvía el mismo virus a los contactos que encontró en
la tarjeta sim hasta encontrar un abonado que tenga saldo de dinero para robarlo.
Cuidado al navegar por internet al navegar por internet no andar instalando en
nuestro teléfono celular todo tipo de aplicaciones sin saber su procedencia, y poner
cuidado con las páginas que se visitan.
Otra recomendación es conocer que tipos de antivirus venden originales para
nuestro teléfono celular y mantenerlo actualizado entre los más comunes tenemos: McAffe
Virus Scan Mobile, Norton SmartPhone Mobile, F-Secure Mobile Anti-Virus, AVG Mobile
Security, Kaspersky Mobile Security y Avast PDA Edition.
Herramientas para reparar celulares
Juego de desarmadores:
Para poder destapar el teléfono celular bien sea para hacerle mantenimiento
cambiar carcaza o para cambiar algún componente malo es la herramienta más básica pero
la más necesaria.
Pinzas diversas y tercera mano:
Son muy importantes para poder coger elementos pequeños y en el proceso de
soldado nos ayudan mucho también con los componentes que están muy calientes
Cautín o soldador:
Con el cautín ya empezamos a corregir ciertas fallas tales como soldar componentes
que estén despegados , cambiar micrófonos, parlantes en fin una infinidad de cosas.
Multimetro:
Esta herramienta es muy importante con el podemos chequear el estado de
diversos componentes, parlantes, baterías, continuidad entre pistas, didodos, cargadores, fusibles,
conectores etc..
Fuente de voltaje:
La fuente de voltaje nos permite hacer el reseteo de las baterías y también cargarlas
aunque venden cargadores universales y también se utiliza para probar los motorcitos
vibradores
Cables diversos:
Los cables de datos del celular permiten hacer ciertos trabajo como flasheo en
ciertos celulares bajar aplicaciones, otros cables son los que acompañan a las cajas de
servicio como la smartclip, seetool, Nbox, nspro etc
Lavadora ultrasónica:
La lavadora por ultrasonidos es otra herramienta bien importante ya que nos permite
lavar el celular cuando a este le ha caído algún líquido como gaseosa, se ha ido al baño, o
está sulfatado por la humedad.
Pistola de aire caliente o estación de soldadura:
Esta herramienta también permite reparar cantidad de fallas ya que muchas de las
fallas en los teléfonos celulares de deben a caídas y se abren los circuitos internamente o
pierden contacto y toca hacer un proceso de soldadura nuevamente para corregir esta falla,
también se utiliza para cambiar los componentes defectuosos como son componentes de
montaje superficial que solo es posible cambiarlos con este tipo de soldadores.
Soldadora profesional:
La soldadora profesional permite hacer trabajos más complejos tales como reebaling
y hacer el proceso de soldadura más eficiente; ya que esta máquina cuenta con sensores
de temperatura y genera precalentamiento para no dañar la tarjeta que se está trabajando.
Cajas de flasheo:
Las cajas de flasheo permiten quitar códigos de seguridad, abrir bandas, flashear para
cuando el software se ha dañado y liberar teléfonos celulares , permiten corregir muchísimas
fallas y las hay para cada marca de teléfono móvil, para la smartclip para reparar los
Motorola, la setool3 para flashear los Sony Ericsson, la caja nspro para los teléfonos Samsumg,
la caja universal sirve para varias marcas etc.También hay ciertas interfaz que con un poco
de conocimiento en electrónica se pueden armar.
Manilla antiestática:
La manilla antiestática también en muy importante y necesaria para no ir a dañar
los equipos con el voltaje que cargamos en nuestro cuerpo en forma de electricidad
estática Por que los equipos de telefonía celular son hechos con microelectrónica son muy
sensibles a estos voltajes que pueden alcanzar valores muy altos; esta manilla se puede
construir o comprar ya que su valor es muy económico.
Guantes:
Los guantes antiestáticos cumplen la función de también de asilar el cuerpo del
equipo que se esté trabajando y minimizar las cargas antiestáticas y también la función de
higiene pues los celulares son foco de multiples bacterias y sobre todo cundo los dejar
caer a lugares tales como el baño etc.
Extractor de Humo:
También es otra herramienta útil que se utiliza para ionizar el ambiente y disminuir
las cargas estáticas en el ambiente y al mismo tiempo para extraer el humo cunado se
está trabajando con las estaciones de soldadura
Microscopio:
El microscopio también es una herramienta que se ido haciendo popular
últimamente en los centros de servicio técnico de reparación de teléfonos celulares por que
como cada vez son más pequeños los circuitos se hace indispensable tener este tipo de
herramientas por ejemplo se puede reparar un flex con la ayuda del microscopio y un cautín
de punta bien delgada y alambre esmaltado bien delgado.
Computador:
El computador también es otra herramienta que no puede faltar para quien repara
celulares porque con él se pueden hacer flasheo con los cables , las cajas van conectadas
al computador, hay microscopios Que también van conectados al computador , algunas
desoldadoras también van conectadas al computador , y lo más importante con conexión a
internet para el cargo de créditos a las cajas y Para leer los planos de los equipos así
como también los manuales de servicio, y consultar fallas diversas.
CONCLUSIÓN
El proceso de la comunicación puede ser entre elementos conectados entre si. Las redes
que permiten todo esto son equipos avanzados y complejos. Su eficacia se basa en la confluencia
de muy diversos componente que han evolucionado con las nuevas tecnologías. El diseño e
implementación de una red mundial de comunicaciones es uno de las grandes proezas de la
tecnología de las últimas décadas. La red telefónica estudia los procedimientos para establecer un
enlace entre dos equipos para determinar los dispositivos que se está establecen en el menor
tiempo posible y con la mayor calidad posible, en el momento en que un usuario establece
comunicación con otro. Esta forma parte de la manera más compleja de un sistema mayor
denominada red de telecomunicaciones, formada por sistemas de transmisión, equipos de
comunicación que permiten la trasmisión de señales mediante cables o medios ópticos.
Históricamente el teléfono fue pensado como un invento de Graham Bell, pero lo cierto es
que él ha sido simplemente quien lo patentó, siento un invento realizado por el inventor Antonio
Muucci, quien lo utilizaba simplemente para comunicarse de su habitación a la oficina, a una
distancia de dos piso, sin dinero para poder transfórmalo en un producto masivo. Dando el
sustento de la forma de comunicación utilizada a diario en nuestros hogares, hoy el día los
sistemas de comunicación basados en las tecnologías actuales de trasmisión y recepción de dato
ha dado paso el desarrollo de equipos de nueva generación de Smartphones o Teléfonos
inteligente, que permiten contar con distintas funcionalidades adicionales, no solo realizar y recibir
llamadas, sino también disfrutar de contenidos multimedia y servicio de navegación WEB.
Esta tecnología se encuentra evolucionando, ofreciendo no solo nuevas versiones de
software destinadas a un mayor rendimiento y accesos a nuevas prestaciones, sino también que
nos permite actualizar la configuración de nuestros equipos ya adaptarse a las nuevas
necesidades.
Bibliografía
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Bellamy, John. (1996). "DIGITAL TELEPHONY" Wiley, 1° edición, New York.
Lati, Robert. (1986). "SISTEMAS DE COMUNICACIÓN". Mc Graw-Hill, 1° edición, México.
Wayne, T. (1996). Sistemas de comunicaciones electrónicas. 2° edición. Prentice hall. México.
