Unidad 2: Red Telefónica Pública Conmutada(PSTN)

Material Profesor

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Temario

Red de Telefonía Pública

Elementos de su arquitectura

Topología de la Red de Conmutación Telefónica

Telefonía Digital

Conexión entre Centrales

Plan de Numeración

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

Red de Telefonía Pública

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Funciones de base

Distribución

Codificación

Conmutación

Transmisión

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Funciones de base

Distribución Colecta la voz del emisor y distribuye la voz al receptor sobre el lazo

de abonado Se manejan señales analógicas sobre un par de cobre Direccionamiento físico de la terminal telefónica

Codificación (Telefonía Digital) La central telefónica que colecta la voz transforma esta señal

analógica en una señal digital Digitalización PCM (G.711):

Ancho de banda: 4 KHz. 8000 muestras/segundo y 8 bits/muestra => 64 Kbps.

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Funciones de base

Conmutación Encuentra una ruta entre los dos abonados Uso de la conmutación de circuitos

Una vez que se establece la conexión, se tiene un circuito de transmisión bidireccional dedicado entre los dos abonados.

Este circuito tiene un ancho de banda de 300-3400 Hz y presenta un retardo de propagación constante

Red jerárquica a nivel mundial Plan de Numeración

Número 10 cifras

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Funciones de base

Transmisión Transporta la señal de voz codificada

Jerarquías de multiplexaje plesiocrona PDH síncrona SDH

Elementos de su Arquitectura

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Red de Acceso

Abonado Dispositivos que se conectan a la red Terminal de usuario (teléfono, modem, faxes, etc)

Lazo local o de abonado enlace entre el abonado y la red (centro de conmutación más próximo) Normalmente está constituido por un par trenzado (varias decenas de km)

Centrales Centros de conmutación de la red encargada de enlazar usuarios pertenecientes a

la misma zona o habilitar enlaces en el backbone para llamadas a larga distancia. Si los abonados se conectan directamente a ellos se llaman centrales finales Un misma central final puede servir a miles de abonados

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Red Troncal

Red de conmutación (backbone) conjunto de centrales de conmutación unidas entre si que

ofrecen cobertura nacional e internacional

Red de Transporte (Líneas principales o troncales) son las líneas que unen los conmutadores del backbone Pueden transportar múltiples circuitos de voz usando

multiplexación en frecuencia (FDM) o en tiempo (TDM)

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Nodo de Conmutación

Consta fundamentalmente de 3 partes: Conmutador digital

Proporciona un camino para la señal de una forma transparente entre dos dispositivos que estén conectados.

Interfaz de red Incluye las funciones y el hardware necesario para

conectar los dispositivos a la red.

Unidad de control Realiza las siguientes tareas: Establece las conexiones: gestiona y confirma la

petición, determina si el destino está libre y construye el camino a través del conmutador.

Mantiene la conexión Libera la conexión en respuesta a una solicitud de

las estaciones o por causas propias

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La Central Telefónica El objetivo básico de la central telefónica es establecer el enlace entre dos

abonados que desean establecer una comunicación

Para ello dispone de un conjunto de órganos de transmisión de tráfico, etapas de conmutación y medios de control y señalización, que permiten la interconexión de líneas de abonado y/u otros circuitos de telecomunicación, conforme lo requieren los diferentes abonados que llaman

Sus funciones básicas son: Concentrar el tráfico que proviene de fuentes con baja actividad sobre

medios de transmisión comunes Encaminar la información de una fuente hacia el destino, según un

itinerario fijo o variable a través de la red

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Funciones básicas

Función de espera Debe reconocer cuando un usuario quiere comunicar con otro, es decir cuando el

abonado procede a descolgar su aparato

Función de aviso Debe indicar al abonado, mediante diversos tonos, el proceso que sigue su llamada (si

tiene éxito, se completa o es rechazada) Tonos más comunes:

“invitación a marcar” (el abonado sabe que dispone de línea) “llamada” (se ha completado la llamada y el abonado llamado está libre) “ocupado” el abonado llamada tiene establecido otra comunicación “línea muerta” el número marcado no tiene asignado ningún abonado

Función de recepción de información numérica Necesaria para el intercambio de información (marcación) entre el abonado y la central

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Funciones básicas Función de control

Encargada de establecer la comunicación interpretando la información recibida y elaborando las órdenes necesarias para gobernar las selecciones que son consecuencia de la numeración recibida, al mismo tiempo que efectúa la prueba de ocupación de los diversos órganos de la central.

Función de selección Encargada de elegir la ruta que ponga en comunicación a dos abonados pertenecientes a la

misma central o a distintas centrales. Función de transmisión

Encargada del intercambio de información y señalización. Función de supervisión

Una vez establecida la comunicación, detecta y corrige cualquier incidencia en los diferentes elementos que intervienen en ella.

Funciones auxiliares Tarificación, identificación de abonadas, transferencia de llamadas , prioridades, rutas

alternativas, etc

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La Central Pública (CO, Central Office)

Es un dispositivo que interconecta circuitos de los usuarios en un área local (p.e. Ciudad) La CO es un edificio en el que se concentran la líneas telefónicas

de todos los usuarios y constituye un medio de interconexión La CO ofrece a todos los usuarios (abonados) una conexión entre sí

Sin embargo ninguna CO cuenta con los recursos para conmutar a todos los usuarios simultáneamente. Sería muy costoso e innecesario, pues la mayor parte del tiempo, únicamente un porcentaje reducido de abonados ocupan el teléfono al mismo tiempo

Congestión o bloqueo, en casos excepcionales -> “Probabilidad de bloqueo”

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

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

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Línea Análoga (Comercial)

Corresponde a un canal de voz.

Permite conectar cualquier dispositivo o aparato telefónico análogo compatible Teléfonos convencionales, facsímiles, módems, visores de Caller ID, etc, Centrales multilíneas y otras centralitas Permite optar a servicios adicionales (Conferencia, transferencias de llamadas,

casilla de voz, etc.)

Para conexiones a Internet admite usualmente velocidades máximas de 56 Kb/s (módem V.90)

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Línea Análoga: Conexiones Puertas

Interfaces físicas y eléctricas entre la CO y una Troncal o Línea de terminal

Línea Trayectoria de comunicación entre CO y equipo terminal

(teléfono) Analógicas o digitales

Instalación Telefónica Interior

Acometida

Red de acceso

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Línea Análoga: Conexiones

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Línea Análoga: Conexiones El teléfono es conectado al sistema por un par de alambres llamado Tip & Ring

Término que indica los extremos de transmisión y de recepción de un circuito de lazo local de dos hilos

El usuario descuelga (“Off Hook”) para marcar Esto causa que el loop se cierre indicando que está listo para marcar

La Central mantiene un voltaje un el lazo de abonado, nominalmente 48 V dc, llamado voltaje de batería

Cuando el teléfono esta descolgado, un interruptor en la central corta el paso de corriente. Al descolgar el teléfono se cierra este interruptor y empieza a fluir corriente en el circuito local (loop) y se inicia el procedimiento para producir el tono de discar

R(ing)

T(ip)

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Red Telefónica Pública Conmutada

Cada CO está conectada a las demás CO en una amplia red de comunicaciones conocida como “Red Telefónica Pública Conmutada”

Lazo Local (Local Loop)Líneas de 2 hilos (Tip & Ring) Central Office

- Termina el Local Loop- Termina la Troncal

Línea Línea

Troncales

CO PSTNCO

Topología de la Red de Conmutación Telefónica

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Introducción

Las redes telefónicas tienen una estructura altamente jerárquica Para poder interconectar entre sí las centrales telefónicas es preciso disponer de

mecanismos que permitan multiplexar diferentes conversaciones sobre un mismo canal físico

De lo contrario habría que tender cables de muchos pares para dar cabida a la gran cantidad de comunicaciones que se establecen entre ellas

Dicha multiplexación ha de ser mayor a medida que se asciende en la jerarquía, ya que el número de comunicaciones crece conforme se sube de nivel.

La multiplexación puede realizarse básicamente de dos maneras: por frecuencia (FDM) o por tiempo (TDM). Generalmente se utiliza la TDM ya

que se puede utilizar de forma más eficiente en redes digitales, que son las habituales hoy en día

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Topología Jerárquica El acceso a la red se efectúa conectando el terminal telefónico al Centro de Conmutación Local

(CL) El CL se conecta a la denominada Central Primaria (CP) mediante circuitos de baja

frecuencia o sistemas de transmisión múltiplex Las centrales primarias se conectan a las Centrales Secundarias y estas a la Terciarias, etc.

Ventajas : Disminuye el número de enlaces con respecto a un red totalmente mallada Facilita la tarificación, el crecimiento de la red y el encaminamiento

Desventajas: No hay redundancia Cuanto más se sube de nivel más recursos intervienen y por tanto el control del

establecimiento de llamada es más complejo. Soluciones: Establecimiento de rutas directas entre centrales del mismo nivel jerárquico y a

través de centrales tandem

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Topología Jerárquica

Estructura tradicional Centrales primarias, secundarias, terciarias y cuaternarias

Jerárquica Estructurada en niveles

Local Tránsito Internacional

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Jerarquía de las Centrales Telefónicas

Clase 1 Centro Regional

Clase 2 Centro Seccional / Distrital

Clase 3 Centro Primario

Clase 4 Centro de Factuación

Clase 5 Central/End Office (CO o EO)

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Clase 5 Clase 5

Clase 4

Clase 3

Clase 4

Conmutación de Circuitos

Jerarquía de las Centrales Telefónicas

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Estructura jerárquica del sistema telefónico de AT&T

1

8910

543

2

6

7

676665321

2301 228 2291

2 3

1300129912981 2 3

1 2 3 4 5

200 millones de teléfonos

19.000 centrales finales

1.300 centrales de facturación

230 centrales primarias

67 centrales seccionales

10 centrales regionales(completamenteinterconectadas)

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Estructura Jerárquica

Tránsito y Local

Centrales de Tránsito

Centrales Locales

Centrales Locales

Central Internacional

Centrales Locales

Centrales de Tránsito

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Circuito Telefónico Internacional

CL CP

ABONADO

A

CLCP

ABONADO

BRED LOCAL RED TRONCAL

RED INTERNACIONAL

CS CSCTer CT CT CTer

Circuito a 2 hilos

Circuito a 4 hilos

Teléfono

Bobina híbrida

CL Centro local

CP Centro primario

CS Centro secundario

CTer Centro terciario

CT Centro de tránsito internacional

Nota: En el caso de centrales locales digitales el paso de dos a cuatro hilos se hace en ellas

Telefonía Digital

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Telefonía Digital

La telefonía digital para la interconexión de centrales se empezó a introducir en la década de 1960, fundamentalmente por los siguientes motivos: Simplifica la multiplexación de conversaciones en un mismo cable (los equipos

son más baratos) La señal digital se puede regenerar mediante repetidores, que no degradan la

señal. En el caso de transmisión analógica se tenían que utilizar amplificadores que introducían una distorsión por lo que había que limitar el número máximo de amplificadores por los que podía pasar la señal

Permite mayores capacidades, ya que es posible multiplexar más conversaciones sobre un mismo cable

Con sistemas de transmisión avanzados se pueden aplicar técnicas de compresión con lo que se consigue aumentar aún más la capacidad

En 1972 se instalan las primeras centrales digitales privadas PBX

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Telefonía Digital

En 1976 es instalada la primer central telefónica pública que realizaba digitalización de la voz y conmutación digital La digitalización se producía dentro de la central telefónica. Los

aparatos telefónicos continuaban siendo analógicos, con señalización por corriente de lazo

A comienzos de la década de 1980 se sentaron las bases conceptuales para una nueva red telefónica, con tecnología digital hasta los terminales de abonado: ISDN (“Integrated Services Digital Networks”) Con ISDN se proponía llegar digitalmente hasta los abonados, y

brindar servicios de valor agregado de telefonía y datos

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Telefonía Digital

Hoy en día casi toda la infraestructura de comunicación entre centrales telefónicas es digital Por tanto cuando dos abonados establecen una comunicación

telefónica a través de la red su conversación esta siendo digitalizada mediante un codec en la central telefónica de la que dependen, de forma que la comunicación discurre de forma digital en todo el trayecto excepto el lazo de abonado de cada uno de ellos

Asi pues entre centrales telefónicas una conversación ocupa un canal de 64 Kb/s

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Topología

CentralLocal

CentralLocal

Centralde Tránsito

CentralTelefónicaprimaria

Centralde Tránsito

Lazo deabonado

Lazo deabonado

Enlaces entrecentrales

CódecCódec

SeñalAnalógica

(300-3.400 Hz)

SeñalDigital

(64 Kb/s)

SeñalAnalógica

(300-3.400 Hz)

Teléfonoanalógo

Teléfonoanalógo

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CODEC Comercial

Conexión entre Centrales

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Conexión entre Centrales La llamada que sale de nuestra central tiene que llegar hasta la central donde está la persona o

teléfono destino

No es posible realizar un mallado total

Se hace necesaria la multiplexación del enlace troncal entre centrales: Sistema TDM: Time Division Multiplex

Circuito exclusivo para la comunicación

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Switches y Multiplexers

Switch es una matriz de rutas que proporcionan una ranura de tiempo (Time

Slots) para la transmisión libre de error

Multiplexers (MUX) Permitir a varios usuarios compartir el medio físico de la transmisión Para transportar varias conversaciones (o comunicaciones de datos)

por un mismo troncal físico: TDMA (Time Division Multiplex Access) FDMA (Frequency Division Multiplex Access) CDMA ( Code Division Multiplex Access) WDM (división por longitud de onda)

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TDM y FDM

La multiplexación por división en tiempo (TDM, Time Division Multiplexing) permite que varias señales compartan una única línea de transmisión

separándolas en el tiempo en diferentes intervalos temporales (slots) Las muestras se organizan secuencialmente para formar una trama de n slots Un slot puede corresponder a un bit/byte/bloque de datos El origen y el destino de los datos son conocidos en cada slot por lo que se

NO requiere direccionamiento

FDM (Frequency Division Multiplex) Multiplexión por división en frecuencias Haciendo uso de modulaciones enviamos cada canal en una banda de

frecuencias distinta. Luego en cada receptor se debe demodular para devolver la transmisión a banda base, o a su banda natural

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Multiplexación: TDMA y FDMAFDMA

Frecuencia

TiempoTDMA

Frecuencia

Tiempo

4 usuarios

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FDM: Multiplexión por división en frecuencias

API 2004 42

TDM: Time Divition Multiplexing

A4

A3

B4

B3

C4

C3

MUX B2 A2 FR C1 B1 A1B3 FR

SALIDA DEL MUX

CONTROL DE TIEMPO

DIGITAL

FRAME

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División en el espacio Las rutas son físicamente independientes Muchos puntos de cruce Es ineficiente el uso de puntos 1

23456789

10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Matriz de conexiones opuertas semiconductoras

habilitadas por una Unidad de Control

Matriz de conexiones opuertas semiconductoras

habilitadas por una Unidad de Control

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División en el espacio - Telefonía

Lazo deabonado

Troncal Troncal Troncal

Lazo deabonado

Central acceso

Central accesoConexión temporal

Central tránsito

Medios de transmisión

Central tránsito

Plan de Numeración(Dial Plan)

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Definición Físicamente es un documento escrito que tiene por objeto definir los lineamientos

para administrar ordenada y razonablemente los recursos del Plan de Numeración

Entre su contenido se puede mencionar: los formatos y esquemas de numeración para servicios, procedimientos de

marcación, consideraciones futuras del Plan, detalle de la clasificación de la numeración, etc.

Técnicamente es un conjunto estructurado de dígitos decimales que permiten identificar redes comerciales de telecomunicaciones, servicios especiales y usuarios finales y que ha su vez se encuentra identificado dentro del Plan p.e. Código Interurbano

Esto impone colocar una cifra que anteceda al número de abonado para indicar que queremos salir del área

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Plan de Numeración

Plan de Internacional de Numeración de las Telecomunicaciones Públicas UIT-T (E.164)

Define la estructura de números y la funcionalidad para cuatro categorías principales de números que se utilizan en las telecomunicaciones públicas a saber: las zonas geográficas, los servicios mundiales, las redes y los grupos de países

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Zonas Primarias CODIGO DE AREA

ZONA PRIMARIA

2 SANTIAGO32 VALPARAISO33 QUILLOTA34 LOS ANDES35 SAN ANTONIO41 CONCEPCIÓN42 CHILLAN43 LOS ANGELES45 TEMUCO51 LA SERENA52 COPIAPO53 OVALLE55 ANTOFAGASTA57 IQUIQUE58 ARICA61 PUNTA ARENAS63 VALDIVIA64 OSORNO65 PUERTO MONTT67 COIHAIQUE71 TALCA72 RANCAGUA73 LINARES75 CURICO

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Numeración uniforme y no uniforme

NumeraciónUniforme

NumeraciónNo Uniforme

Siempre se marca la misma cantidad de

dígitos

La cantidad de dígitos depende del destino de

la llamada

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Plan de Marcación Uniforme

Una red formada por varias PBX puede configurarse deficientemente, modo que llamar a un anexo en otra PBX podría implicar marcar una serie larga de y confusa de números, y crear frustración en los usuarios. Un Plan de Marcación Uniforme permite que una persona que llama marque otro anexo interno en cualquier PBX en la red con un mínimo de dígitos, tal vez tres o cuatro

El sistema determina hacia donde enrutar la llamada, convierte los dígitos y selecciona la facilidad más adecuada, todo esto sin el conocimiento del usuario. En cuanto a lo que el usuario debe saber, la llamada podría haberse colocado en un anexo en el escritorio más próximo.

API 2004 51

Plan de Marcación Uniforme Capacidad de la red para usar un set números internos abreviado (anexos)

5XXX

PBX

7xxx

PBX

6xxx

PBX