Modulo Telefonia

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERA 299009 TELEFONIA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGA E INGENIERA

CURSO DE TELEFONA

299009 - TELEFONIA

Eleonora Palta Velasco

(Director Nacional)

Revisor: Fernando Can

Evaluador: Rememberto Carlos Moreno Herazo

POPAYN

Julio de 2013


INTRODUCCIN El curso Telefona correspondiente al componente profesional del Programa de Ingeniera electrnica tiene como objetivo inducir al estudiante en el campo de las telecomunicaciones partiendo de sus bases conceptales, su evolucin y adaptacin a travs de la historia. El curso tiene 3 crditos acadmicos los cuales comprenden el estudio independiente y el acompaamiento tutorial, con el propsito de:

1. Fundamentar los principios tericos sobre la telefona, y la estructura y conceptualizacin de la conmutacin en general.

2. Inducirlo en el reconocimiento de los planes tcnicos fundamentales, alcances de la telefona IP y sistemas comerciales de conmutacin.

3. Ubicar al estudiante en la operatividad, mantenimiento de centrales y evolucin de los servicios telecomunicativos. Este curso esta compuesto por tres unidades didcticas a saber: Unidad 1. Introduccin a la conmutacin: Aqu se parte del concepto de telefona, las soluciones que en cuanto a comunicaciones se vinieron a experimentar, llegando a la identificacin de los componentes bsicos de una central integrando sus sistemas de conmutacin Unidad 2. Planes tcnicos fundamentales y sistemas comerciales: se profundiza en los trminos de sealizacin, sincronizacin, numeracin, tasacin, entre otros; para desembocar en lo que representa la telefona IP, y los parmetros electromecnicos y digitales que caracterizan una central. Unidad 3. Operacin, mantenimiento y evolucin tecnolgica: Esta unidad concluye describiendo conceptos avanzados de telefona y la incursin en los servicios avanzados como MPLS/GMPLS. Se profundiza en el manejo de las centrales digitales.


INDICE DE CONTENIDO UNIDAD No.1: INTRODUCCION A LA CONMUTACION Captulo No. 1. Introduccin a la Telefona Introduccin Leccin No. 1 Conceptos Bsicos Conceptos Bsicos de Telefona. Historia de las Telecomunicaciones Leccin No. 2 El problema de las telecomunicaciones El Problema Bsico de las Telecomunicaciones Alternativas para el establecimiento de la Comunicacin. Leccin No. 3 Sistemas telefnicos Tipos de Sistemas Telefnicos Unidades Constitutivas de una Central Telefnica Leccin No. 4 La llamada telefnica Proceso de Llamada Bsico Leccin No. 5 Principios bsicos Conceptos de Trfico y Congestin Tarifacin y Numeracin Leccin No. 6 Elementos Bsicos de una red telefnica El Aparato Telefnico La Red Externa Captulo No. 2 Introduccin a la conmutacin Introduccin Leccin No. 7 Principios bsicos de Conmutacin Concepto de Conmutacin Conmutacin de paquetes Conmutacin de circuitos Leccin No. 8 Otros sistemas de conmutacin Conmutacin de clulas Conmutacin de mensajes Conmutacin de rfagas. Conmutacin ptica de Rfagas. Captulo No. 3 Estructura de Conmutadores Introduccin Leccin No. 9 Estructura de conmutadores de circuitos. Conmutadores Digitales Conmutadores bsicos S y T


Leccin No. 10 Conmutador T Conmutador T para varios MIC Redes multietapa. Leccin No. 11 Aplicaciones de Conmutadores T y S Conmutadores bidimensionales, estructuras TS, STS, TST, TSSST. Anlisis de bloqueo, redundancia y verificacin. Leccin No. 12 Estructura de conmutadores de paquetes y de clulas. Arquitecturas de conmutadores de paquetes sencillas (memoria compartida. Optimizaciones de paquetes sencillos Bus compartido Leccin No. 13 Tipos de procesamiento Procesamiento centralizado VS distribuido. Leccin No. 14 Otros sistemas de conmutacin Routers con switching fabric. Leccin No. 15 Nuevas Arquitecturas Arquitecturas de conmutadores de paquetes complejas (knock-out, banyan, batcher-banyan, benes).


LISTADO DE TABLAS Tabla 1.1. Estructura de la tarificacin del servicio telefnico bsico Tabla 1.2 Operadores de diferentes zonas Tabla 1.3 Tarifacin Tabla 1.4. Sealizacin MF (de abonado a central)


LISTADO DE GRFICOS Y FIGURAS

Figura 1.1. Elementos bsicos de un sistema de telecomunicaciones (operacin simplex). Figura 1.2. Sistema bsico dplex de telecomunicaciones Figura 1.3. Comunicacin Smplex Figura 1.4. Comunicacin Semiduplex Figura 1.5. Comunicacin dplex Figura 1.6. Central telefnica Figura 1.7. Circuito telefnico simple Figura 1.8. Emisin de una onda de sonido sobre un circuito telefnico simple Figura 1.9. rbol de la tabla de enrutamiento (tomada del libro Introduccin a las telecomunicaciones modernas de Enrique Herrera Prez). Figura 1.10. Circuitos simplificados de aparato telefnico y oficina central. (Tomado de http://es.wikipedia.org/) Figura 1.11. Circuito de conversacin simplificado. (Tomado de http://es.wikipedia.org/) Figura 2.1 Enfoque basado en datagramas Figura 2.2 Conmutador de circuitos Figura 2.3 Conmutador plegado Figura 2.4 Red de conmutacin de circuitos Figura 2.5 Conmutador de barras cruzadas. Figura 2.6 Conmutador multietapa Figura 2.7. Unidad de control para lneas dplex Figura 3.1. Diagrama circuital simplificado de un conmutador S con control por la salida. (Tomada del documento Telefona Digital de lvaro Rendn Universidad del Cauca). Figura 3.2. Representacin esquemtica del conmutador S con control por la salida para 4 MICs. (Tomada del documento Telefona Digital de lvaro Rendn Universidad del Cauca). Figura 3.3. Diagrama circuital simplificado de un conmutador S con control por la Entrada. (Tomada del documento Telefona Digital de lvaro Rendn Universidad del Cauca). Figura 3.4. Representacin esquemtica del conmutador S con control por la entrada para 4MICs. (Tomada del documento Telefona Digital de lvaro Rendn Universidad del Cauca). Figura 3.5. Descripcin funcional del conmutador T Figura 3.6. Operacin funcional bsica del conmutador T. (Tomada del documento Telefona Digital de lvaro Rendn Universidad del Cauca). Figura 3.7. Representacin circuital simplificada de un conmutador T con Control por la Salida. (Tomada del documento Telefona Digital de lvaro Rendn Universidad del Cauca). Figura 3.8. Representacin Esquemtica del conmutador T Control por la salida


Figura 3.9. Representacin circuital simplificada de un conmutador T con control por la entrada. (Tomada del documento Telefona Digital de lvaro Rendn Universidad del Cauca). Figura 3.10. Representacin esquemtica del conmutador T con control por la entrada Figura 3.11. Conmutador T para varios MICS (Tomada del documento Telefona Digital de lvaro Rendn Universidad del Cauca). Figura 3.12. a) Conmutador de accesibilidad total. b) Conmutador de accesibilidad restringida. Figura 3.13. Bloqueo Figura 3.14. Matriz cuadrada de orden N. Figura 3.15. Matriz triangular Figura 3.16. Red a 2 etapas Figura 3.17. Matriz de conmutacin de tres etapas. Figura 3.18. Numero optimo de matrices para la condicin de no bloqueo. Figura 3.19. Grafo de Lee de una red de tres etapas. Figura 3.20. Grafico de probabilidades de una matriz Figura 3.21. Red de interconexin STS genrica Figura 3.22. Ejemplo de funcionamiento de una red STS Figura 3.23. Red de interconexin TST genrica Figura 3.24. Posible implementacin de la matriz T Figura 3.25. Ejemplo de funcionamiento de una red TST Figura 3.26. Arquitectura tpica de un conmutador con bus compartido. Figura 3.27 Diagrama de bloques genrico de un conmutador knock-out Figura 3.28 Diagrama de bloques de un bus interface Figura 3.29 Diagrama de bloques de un concentrador 8x4 Figura 3.30. Funcionamiento de shifter en el bus interface Figura 3.31. Estructura de un conmutador Banyan. Figura 3.32 Red Batcher Banyan 8x8 Figura 3.33 Red de interconexin con redes Batcher Banyan en serie


UNIDAD No.1: INTRODUCCION A LA CONMUTACION Captulo No. 1. Introduccin a la Telefona INTRODUCCIN A LA CONMUTACIN Las Telecomunicaciones son las encargadas de llevar adelante el servicio de proveer comunicaciones elctricas a distancia. El servicio es soportado por una industria que depende de una cantidad enorme de ingenieros y cientficos con especializacin creciente. El servicio telefnico puede ser pblico o privado. El ejemplo ms especfico de un servicio abierto a la correspondencia pblica es el telfono incorporado a una compaa telefnica, cuando est basado en la empresa privada, o la administracin de la telefona cuando el gobierno es el propietario. La mayor parte de la industria de las telecomunicaciones se dedica a la red telefnica. La ingeniera de telecomunicaciones se ha analizado tradicionalmente en dos segmentos bsicos: transmisin y conmutacin. Justificacin La telefona ha permitido que el planeta marche en una sola sincrona frente a la modernizacin, la adquisicin de nuevos avances, y la actualizacin equitativa de culturas. La telefona ha dado paso a nuevas tecnologas como Internet, la comunicacin mvil, la transferencia de datos, entre muchas que en la actualidad se encuentran en desarrollo. Frente a este hecho, es necesario que los ingenieros electrnicos y de telecomunicaciones profundicen sus conocimientos en las bases de la telefona. Intencionalidades Formativas

in y composicin.

conmutacin y los elementos que estas involucran. Denominacin de captulos 1. Introduccin a la Telefona 2. Introduccin a la Conmutacin 3. Estructura de los conmutadores Dada la importancia de las comunicaciones en el presente siglo, se requiere que los profesionales de las reas de ingeniera electrnica y telecomunicaciones conozcan los principios fundamentales que rige la telefona. Desde su aparicin hasta nuestros tiempos.


Leccin 1: CONCEPTOS BASICOS DE TELEFONIA CONCEPTOS BASICOS DE TELEFONIA ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE COMUNICACIN Un sistema de comunicacin consta de los siguientes elementos: 1. Mensaje. Es la informacin a comunicar. Puede ser en forma de texto, nmero, audio, grficos. 2. Emisor. Dispositivo que enva los datos del mensaje. Por ejemplo una computadora, cmara, un telfono. 3. Receptor. Dispositivo que recibe el mensaje. Computadora, monitor. 4. Medio. Es el camino fsico por el cual viaja el mensaje. Algunos son el cable par trenzado, cable coaxial, fibra ptica, laser, microondas. 5. Protocolo. Conjunto de reglas que permiten la transmisin de datos. Representa un acuerdo entre los dispositivos. Adems de contar con los elementos bsicos de un proceso de comunicacin, se tienen en cuenta otros elementos que son imprescindibles cuando nos referimos a las comunicaciones desde un punto de vista informtico. Estos elementos son:

1. Los transductores: Un transductor es un dispositivo que se encarga de transformar la seal para adecuarla a la naturaleza del canal. Por ejemplo: Un transductor en una comunicacin telefnica sera el micrfono del terminal telefnico, que se encargara de transformar la voz humana (vibracin del aire) a una seal telefnica (pulso elctrico que se transmite por la lnea telefnica). 2. Moduladores y codificadores: Aunque la naturaleza de la seal sea la adecuada, en ocasiones se necesita de otro tipo de transformacin para que el aprovechamiento del canal sea ptimo. De estas transformaciones se encargan los moduladores y los codificadores. El modulador se encarga de realizar las transformaciones necesarias para que la seal, adems de adecuarse al canal, sea eficiente en cuanto al envo de informacin en esa seal (volvemos a distinguir entre seal e informacin). En el caso del codificador, la seal puede enviar informacin, pero esta informacin necesita de una transformacin a un formato entendible por emisor y receptor, as como ciertos mecanismos contra posibles errores, el codificador de este tipo de transformacin.

3. Elementos hardware que intervienen en el proceso de comunicacin: Nombraremos algunos elementos que aunque no son propios del proceso de comunicacin, en el caso de la informtica son requeridos para que dicha comunicacin sea posible. Este es el caso de los amplificadores,


repetidores de seal, concentradores, distribuidores, conmutadores, antenas, etc.

LINEAS DE COMUNICACIN Las lneas de comunicacin son las vas a travs de las cuales los circuitos de datos pueden intercambiar informacin. Cuando se interconectan dos o ms equipos de comunicacin a travs de lneas de comunicaciones se construye una red de comunicacin. Podemos clasificar las lneas de comunicaciones segn su topologa y segn su propietario. a) Segn la topologa de la conexin tenemos: 1. Lneas punto a punto: Son lneas que unen dos equipos sin posibilidad de que otros equipos soliciten informacin a travs de dichas lneas. 2. Lneas multipunto: Las lneas multipunto estn formadas por una red troncal constituida por un bus de comunicaciones comn a todos los equipos que se conectan a la red. b) Segn el propietario de las lneas: 1. Lneas privadas: Una lnea es privada cuando su propietario no es pblico. Una red de rea local utiliza lneas privadas. 2. Lneas pblicas: Las lneas son de titularidad pblica (normalmente de las compaas telefnicas). El usuario solamente contrata su uso en rgimen de alquiler. El uso de la red completa es compartido por todos los usuarios que contratan sus servicios. 3. Lneas dedicadas: La lnea es de titularidad pblica, pero slo se usa por los usuarios que la han contratado, normalmente los dos extremos de la lnea. CONCEPTO DE TELEFONIA La telefona es la ciencia que tiene por objeto 'la transmisin de sonidos a distancia'. Trata por tanto, del estudio y utilizacin de los medios y procedimientos para el transporte del sonido. Segn el medio de transmisin empleado, la telefona puede dividirse en: 1. Almbrica, si como medio de transmisin de la seal elctrica se utilizan hilos conductores, que de momento se denominan lnea.


2. Inalmbrica o telefona sin hilos, cuando la transmisin de la seal elctrica se realiza, aparentemente sin conductores (el conductor es el aire). REDES DE COMUNICACIONES La red telegrfica. Se nombra la red telegrfica como red de informacin por ser la primera de gran extensin que ha existido. Su primera demostracin de funcionamiento fue en 1838 en Estados Unidos. Se us para el envo de caracteres entre dos puntos distantes y el cdigo usado fue el Morse, aunque actualmente se usa el Baudot. En la actualidad funciona con un terminal similar a una mquina de escribir que recibe y emite la informacin a travs de la lnea telegrfica. Su velocidad de transmisin es de 50 baudios (bits por segundo). La red telefnica. Aunque en sus orgenes se dise para la transmisin de voz, se ha ido adaptando al envo de distintos tipos de informacin a travs de sus lneas. Su importancia ha radicado en su gran extensin y capilaridad (hoy da es raro que exista un sitio donde no llegue la lnea telefnica). Como elementos de esta red, nombraremos los terminales de la red (adaptados al servicio al que estn dedicados), las lneas telefnicas (que al llegar al terminal quedan reducidas a dos hilos de cobre, aunque entre terminal y terminal puedan existir otros muchos tipos de lneas) y por ltimos las centrales de conmutacin (necesarias para gestionar el camino entre terminales, as como la calidad del servicio proporcionado. Redes de rea local. Las redes de rea local o LAN (Local rea network) se caracterizan por tener una extensin limitada, una velocidad de transferencia relativamente alta y una tasa de errores relativamente baja. Las lneas usadas son privadas. Una red de rea local tiene dos funciones bien localizadas, que son compartir informacin y compartir recursos. En la segunda funcin se debe tener en cuenta un tipo especial de terminal de esta red, que es el servidor. Esencialmente, un servidor, ofrece servicios y para ello, est dotado de unas capacidades aadidas al resto de los ordenadores (equipos o terminales). Tenemos distintos tipos de servidores, que pueden existir en una red de rea local o no: 1. Servidor de discos: Ofrece espacio de almacenamiento compartido para los usuarios. Confiere niveles de seguridad a nivel de acceso y a nivel de posibles prdidas de datos. Suelen funcionar tambin como servidores de copias de seguridad. 2. Servidor de impresoras: Gestiona y comparte el uso de las impresoras de la red. Se suele usar menos en la actualidad por el auge y la economa de las impresoras de red.


3. Servidor de comunicaciones: Gestiona las comunicaciones de la red con el exterior de la misma. Acta tambin como filtro de posibles intrusos a la red.

4. Servidor de correo: El servidor de correo electrnico proporciona servicios de mensajera interna (correo local) as como comunicacin del servidor con el exterior (correo externo), suele tener buena comunicacin con el servidor de comunicaciones.

5. Servidores grficos: Este tipo de servidores tiene un uso muy especfico y se usa en situaciones altamente exigentes en cuanto a capacidad de clculo grfico, por lo que el mismo se centraliza en una mquina especializada para ello.

Redes de rea extendida. Una red de rea extensa o WAN (Wide rea network) se caracteriza por abarcar comunicaciones de equipos a grandes distancias. La velocidad es ms baja que la de rea local y tiene una tasa de transferencia ms limitada. Se suelen usar lneas pblicas, por el coste elevado que tendra el uso de lneas privadas. Como ejemplos de redes de rea extensa, nombraremos las siguientes redes: 1. La red RDSI (red digital de servicios integrados), que no soporta la transmisin de datos analgicos. Existen la RDSI-BE (banda estrecha) que soporta el uso de dos canales de 64 kbps ms otro de 16 kbps para sealizacin, y la RDSI-BA (banda ancha) que permite conexiones de hasta 2 Mbps. por agrupacin de canales de 64 kbps. 2. Las redes FDDI (Fiber distributed data interface). Que usan para las lneas fibra ptica. Alcanzan velocidades de 100mbps y distancias de 100 km. 3. Las lneas X.25 (que aunque estn dando paso a sus sucesores, siguen en uso en la actualidad). 4. Redes Frame Relay: Sucesoras de las redes X.25. 5. Redes ATM (Asynchronous transfer mode). Usadas para la implementacin de las RDSI-BA y relacionada con las xDSL (Digital Subscriber Line), donde x puede tomar varios valores como por ejemplo ADSL. 6. Redes de satlites: Su usan para la difusin de grandes volmenes de datos (distribucin broadcast), pero por el retardo que impone el camino de ida hasta el


satlite y su vuelta hacen que no se puedan usar en comunicaciones bidireccionales. Redes metropolitanas. Estn a medio camino entre las LAN y las WAN, tanto en caractersticas como en los protocolos de comunicaciones utilizados. Tienen una tasa de transferencia ms alta que las redes WAN y en cuando a su localizacin geogrfica se suelen limitar a una determinada poblacin. Su tasa de error es superior a la de las LAN, pero se mantiene muy por debajo de las WAN. Redes virtuales. Se crean configurando una red lgica dentro de una red fsica ms grande. Se emplean para aprovechar estructuras existentes sin incrementar su gasto de implantacin. Incluyen varios niveles de seguridad para aislar la informacin interna de los posibles intrusos, as como al resto de la red de los elementos del interior de la virtual. Redes inalmbricas. En la actualidad no todas las redes se crean tirando cables. Existen distintos tipos de redes inalmbricas, teniendo las infrarrojas y las bluetooth para tasas bajas de transferencia, las Wifi para las redes de rea local y las Wimax para redes metropolitanas. Cada una de ellas contiene distintos estndares de utilizacin y por tanto distintas caractersticas. HISTORIA DE LAS TELECOMUNICACIONES Los antecedentes del telfono se remontan a 1860 cuando el alemn Philippe Reiss desarroll un sistema que poda transmitir el sonido, pero incapaz de distinguir las palabras. El sistema de Reiss se basaba en la conjuncin de membranas, electrodos y una corriente alterna. El salto decisivo se debi a tres norteamericanos: Graham Bell, Elisha Gray y Thomas A. Edison. Graham Bell y Elisha Gray, cofundador de la Western Electric Company, trabajaban por separado en la posibilidad de utilizar distintas frecuencias para mejorar las comunicaciones telegrficas, mediante la transmisin simultnea de varios mensajes por el hilo telegrfico. El telfono de Bell constaba de un transmisor y un receptor unidos por un cable metlico conductor de la electricidad. Las vibraciones producidas por la voz en la membrana metlica del transmisor provocaban por medio de un electroimn oscilaciones elctricas que, transmitidas por el cable, eran transformadas por el electroimn del receptor en vibraciones mecnicas, que a travs de la membrana reproducan el sonido emitido desde el emisor. El 9 de julio de 1877 Graham Bell fundaba la Bell Telephone Company, y la Western Union Telegraph Company creaba su propia compaa de telfonos, encargando a Edison el desarrollo de un modelo alternativo al de Bell. El receptor de Edison amplificaba considerablemente


respecto del modelo de Bell la recepcin y difusin de la voz. En 1879 despus de discusiones tcnicas, jurdicas y geogrficas entre las compaas, la patente de Bell fue reconocida por los tribunales de justicia como la nica vlida, quedando la Bell Telephone Company como la empresa autorizada a explotar dicha innovacin tecnolgica. La adquisicin de la Western Electric, la mayor fbrica de material elctrico de los Estados Unidos, a la Western Union permiti a la Bell hacer frente al reto industrial que representaba el nuevo mercado telefnico, luego de que en 1881 no pudiera enfrentar la gran demanda. En 1884 se resolvi, por medio de los cables de cobre, el problema tcnico de los enlaces a larga distancia de las lneas telefnicas. En 1885, Vail asegur la primaca de la sociedad matriz sobre sus filiales, mediante la constitucin de una compaa dedicada a la construccin de las lneas telefnicas de larga distancia. Naca as la American Telephone and Telegraph Company (ATT), crendose una situacin de monopolio de hecho sobre el mercado telefnico estadounidense. La Bell Telephone controlaba monopolsticamente el mercado. Tecnolgicamente el control de la Bell se resolvi en dos etapas: 1. Mediante la compra de las nuevas patentes, que no eran utilizadas por la compaa para garantizar la rentabilidad de sus inversiones. 2. Mediante la constitucin de los Laboratorios Bell, dedicados al desarrollo tecnolgico en el campo de las telecomunicaciones. En enero de 1878 entraba en funcionamiento, en New Hawen -Connecticut-, la primera central telefnica estadounidense y se daban de alta los primeros abonados al nuevo servicio. En 1879 se inauguraba al pblico la primera lnea telefnica de larga distancia entre Boston y Providence. Ese ao 26.000 telfonos estaban en servicio en los Estados Unidos; en 1881 ms de 123.000 aparatos constituan la red telefnica. En 1884 se inauguraba la lnea telefnica entre Boston y Baltimore. La expansin del telfono en Europa fue ms lenta que en los Estados Unidos.


Leccin No. 2 El problema de las telecomunicaciones EL PROBLEMA BSICO DE LAS TELECOMUNICACIONES Para la transferencia efectiva de informacin entre dos puntos, deben existir 4 componente esenciales: 1. Un dispositivo de transmisin 2. Un mecanismo de transporte 3. Un dispositivo de recepcin 4. Eleccin en el transmisor del envo de la informacin compatible con el receptor Estos cuatro elementos constituyen un sistema de telecomunicaciones. Es fundamental la compatibilidad de informacin entre transmisor y receptor, la ausencia de esta provocara una mala comunicacin as se cuente con la efectividad de los otros tres componentes. La codificacin y el mtodo de transferencia de informacin sobre el mecanismo de transporte se conocen como protocolo. El protocolo define el procedimiento que se va a emplear al momento de instaurar la comunicacin. La parte mas pesada del diseo de un sistema de telecomunicaciones a menudo es la necesidad de asegurar la compatibilidad de protocolo. En algunos casos, esta necesita el suministro de dispositivos de interoperacin, que permita traducir o acondicionar el mensaje o informacin a transmitir. La figura ilustra los elementos fsicos de un sistema simple de telecomunicaciones. Como ya se dijo, estos elementos se deben complementar con el empleo de un protocolo compatible entre el emisor y el receptor. El sistema que se muestra en la figura permite la comunicacin en un solo sentido (operacin simplex) que tiene aplicacin en algunas formas de comunicacin.

Figura 1.1. Elementos bsicos de un sistema de telecomunicaciones

(operacin simplex). Otro sistema de comunicacin emplea la operacin bidireccional o dplex. Para este tipo se debe proveer un transmisor y un receptor en ambos extremos de la


conexin como se muestra en la figura. Por ejemplo un microtelfono contiene un micrfono (transmisor) y un audfono (receptor). El mecanismo de transporte puede ser alguno de toda una gama de medios diferentes que van desde el aire, sobre el cual se desplazan las ondas acsticas, hasta la tecnologa mas nueva de fibra ptica a travs de la cual se transmiten pulsos de luz. Adems, el mecanismo de transporte puede o no incluir un elemento de conmutacin.

Figura 1.2. Sistema bsico dplex de telecomunicaciones

La mayora de los mecanismos de transporte requieren codificar la informacin o los datos en una forma de seal apropiada para su envo sobre los medios elctricos de transmisin. ALTERNATIVAS PARA EL ESTABLECIMIENTO DE LA COMUNICACIN COMUNICACIN SMPLEX La transmisin simplex (sx) o unidireccional es aquella que ocurre en una direccin solamente, deshabilitando al receptor de responder al transmisor. Normalmente la transmisin simplex no se utiliza donde se requiere interaccin humano-mquina. Ejemplos de transmisin simplex son: La radiodifusin (broadcast) de TV y radio, el paging unidireccional, etc.

Figura 1.3. Comunicacin Smplex

COMUNICACIN SEMIDPLEX En las comunicaciones semidplex puede ser bidireccional, esto es, emisor y receptor pueden intercambiarse los papeles. Sin embargo, la bidireccionalidad no puede ser simultnea. Cuando el emisor transmite, el receptor necesariamente recibe. Puede ocurrir lo contrario siempre y cuando el antiguo emisor se convierta en el nuevo receptor.


Figura 1.3. Comunicacin Smplex

COMUNICACIN DPLEX O FULL DPLEX En este tipo de comunicacin es bidireccional y simultnea. Por ejemplo el telfono. En ella el emisor y el receptor no estn perfectamente definidos. Ambos actan como emisor y como receptor indistintamente. En una comunicacin dplex se dice que hay un canal fsico y dos canales lgicos

Figura 1.5. Comunicacin dplex COMUNICACIN SNCRONA Comunicacin sncrona es aquella en donde los dispositivos de envo y recepcin de la comunicacin son sincronizados utilizando un reloj que cronometra con precisin el tiempo que separa cada bit. Al verificar el tiempo el dispositivo receptor puede determinar si un bit se ha perdido o si un bit extra, usualmente inducido elctricamente, ha sido introducido en el flujo de bits. Cualquiera de los dispositivos pierde la seal de tiempo la comunicacin es terminada. En este tipo de transmisin, emisor y receptor envan y reciben los bits con una cadencia constante. Para sincronizar el comienzo y envo de los datos, se enva un carcter de sincronismo. Dicho carcter debe ser irrepetible aunque se desplacen los bits de datos, de forma que sea diferenciable en cualquier caso del resto de datos. Este tipo de transmisin es ms sensible a los fallos de sincronismo que el tipo asncrono, pero es ms eficiente porque necesita del envo de menos datos de sincronismo en relacin con los datos enviados. Existen distintos mtodos de sincronizar emisor y receptor, por lo que se distinguen los siguientes tipos de sincronismo: 1. Sincronismo de bit: En este tipo de sincronismo, se enva un bit para indicar cuando se inicia la transmisin. Dicho bit pone en marcha el reloj interno del


receptor. En la transmisin sncrona, es la propia seal de reloj, transmitida por al lnea junto con los datos, la que se encarga de efectuar el sincronismo de bit. 2. Sincronismo de carcter: Este tipo de sincronismo consiste en indica cuando comienza y cuando termina un carcter. En las transmisiones asncronas, esto se indica con los bits de inicio y parada, y en las sncronas con el carcter de sincrona. 3. Sincronismo de bloque: Es ms avanzado que los dos anteriores. Se define un conjunto de caracteres especiales que sirven para dividir el mensaje en bloques. Si los caracteres de inicio y final de bloque no se detectan cuando se debe, ha habido un fallo de sincrona. COMUNICACIN ASNCRONA Esta se desarroll para solucionar el problema de la sincrona y la incomodidad de los equipos. En este caso la temporizacin empieza al comienzo de un carcter y termina al final, se aaden dos elementos de seal a cada carcter para indicar al dispositivo receptor el comienzo de este y su terminacin. Al inicio del carcter se aade un elemento que se conoce como "Start Space"(espacio de arranque),y al final una marca de terminacin. Para enviar un dato se inicia la secuencia de temporizacin en el dispositivo receptor con el elemento de seal y al final se marca su terminacin. Emisor y receptor se ponen de acuerdo con cada carcter de datos que enven. El emisor enva una seal para indicar que se va a iniciar un nuevo carcter de datos, lo que pone en marcha un reloj interno en el receptor que indica los tiempos que debe tener en cuenta para dicha recepcin. Este tipo de transmisin es poco sensible a fallos de sincronismo, pero requiere del envo de ms datos que la transmisin sncrona.


Leccin No. 3 Sistemas telefnicos TIPOS DE SISTEMAS TELEFONICOS Para satisfacer diferentes necesidad de comunicacin, con el tiempo se han desarrollado diferentes sistemas de telecomunicaciones, estos son: 1. Telegrafa Fue el Primer Sistema de Comunicaciones basado en la Electricidad, fue inventado por un Norteamericano llamado Samuel Morse, aunque otros inventos haban trabajado sobre la idea de usar electricidad como forma de comunicacin el invento de Morse fue, el ms importante porque compaginaba mente humana y equipo de Comunicaciones. 2. Telefona La telefona fija o convencional, que es aquella que hace referencia a las lneas y equipos que se encargan de la comunicacin entre terminales telefnicos no portables, y generalmente enlazados entre ellos o con la central por medio de conductores metlicos. 3. Tlex dispositivo telegrfico de transmisin de datos, ya obsoleto utilizado durante el Siglo XX para enviar y recibir mensajes mecanografiados punto a punto a travs de un canal de comunicacin simple, a menudo un par de cables de telgrafo. Las formas ms modernas del equipo se fabricaron con componentes electrnicos, utilizando un monitor o pantalla en lugar de una impresora. El sistema todava se utiliza para personas sordas o con serias discapacidades auditivas, a fin de tipear o poner por escrito comunicaciones telefnicas. 4. Redes de datos. 5. Redes de computadoras locales y de rea amplia (LANs y WANs) 6. Redes integradas de voz y datos


UNIDADES CONSTITUTIVAS DE UNA CENTRAL TELEFONICA

Figura 1.6 Central telefnica La inteligencia telefnica, debido a su complejidad y tamao, no esta distribuida en los aparatos telefnicos, sino que esta concentrada en las centrales. El componente principal de una central telefnica es el denominado equipo de conmutacin, compuesto por una serie de rganos automticos y circuitos. Las centrales telefnicas incluyen los equipos que llevan a cabo las funciones de comunicacin, tales como identificacin, seleccin e interconexin. Las funciones de la central telefnica convencional se dividen tericamente en cinco bloques funcionales: 1. Sealizacin entrante 2. Procesamiento de seales 3. Conmutacin 4. Sealizacin saliente, y 5. Desconexin Las dos partes principales de la central telefnica son: LA UNIDAD DE CONMUTACION Lleva a cabo la conexin a travs de la central para enlazar al cliente que llama con el cliente llamado. La comunicacin es totalmente confidencial. La unidad de conmutacin no tiene ninguna funcin activa. La red de conmutacin consiste de una serie de contactos en forma de selectores o conmutadores para la conexin de trayectos de conversacin desde cualquier lnea que llama a cualquier lnea deseada. El elemento clave es llamado


distribuidor principal, el cual consiste de una armazn de hierro en la que se fijan unas tiras con terminales para soldar. Su red de contactos sirve como punto de conexin entre los cables que salen al exterior con los cables de la central. Para cada llamada, la unidad cierra un trayecto especfico de contactos a travs de la red. El lado de la central del distribuidor principal se conecta a los selectores, registros y otros componentes de la central. Cada una de las conexiones en el lado de la central tiene su nmero, el cual se denomina nmero del cliente. Por cada lnea de cliente es posible enchufar diferentes tipos de equipo de prueba del distribuidor principal. Tambin es posible desconectar temporalmente los clientes en dicho distribuidor. Esta manera de conectar las lneas de cliente a la central es prctica porque:

La conexin de clientes nuevos o la desconexin de clientes servidos se hace en un solo sitio de la central, el cual no es sensible ni fcil de daar, como lo son las partes activas operativas de la central. Un cliente que se traslade a otra residencia dentro del rea cubierta por la central local, (por consiguiente se conectar a la misma central en otra lnea) puede mantener su nmero telefnico, puesto que es fcil cambiar el hilo de interconexin en el lado de la lnea a la nueva lnea de cliente. La unidad de conmutacin efecta la conmutacin y la desconexin de los selectores. A su vez, ella se desconecta despus de que se cuelga el microtelfono de alguno de los clientes que estaban comunicados.

LA UNIDAD DE CONTROL Es la que controla todo el proceso para enlazar a los abonados entre s. Cada vez que el abonado llamado pertenece a otra central, inicia el enlace con sta. Esta unidad decide cmo debe pasar cada conexin por la red de conmutacin, de modo que sta pueda operar los contactos correctos. La unidad de control recibe las seales entrantes, las procesa, enva o inicia las seales salientes y desconecta sus propios circuitos. La primera funcin de la central para establecer una llamada telefnica es la sealizacin entrante, lo cual consiste en recibir una llamada del abonado que va


a llamar, enviar al telfono de ste el tono de discar y recibir los dgitos que marca el cliente. Cuando la unidad de control recibe las seales entrantes, las procesa. Este procesamiento conduce a dos resultados principales: primero, queda establecido el trayecto de la seal a travs de la unidad de conmutacin y comienza la etapa de conmutacin. En segundo lugar, quedan establecidas las seales salientes que deben enviarse, con lo cual la unidad de conmutacin procede a cerrar el trayecto. La unidad de control controla a la de conmutacin. La unidad de control tramita la seal para establecer la conexin con el cliente llamado y de inmediato se libera para quedar lista y repetir el proceso con la siguiente llamada que entre. La desconexin de los selectores despus de que ha concluido la conversacin y de que los dos abonados han colgado, se hace sin la intervencin de la unidad de control. Leccin No. 4 Llamada Telefnica PROCESO DE LLAMADA BASICO Al establecer una comunicacin telefnica, lo primero que se recibe es una seal desde la central telefnica al descolgar el telfono, que indica que la lnea est libre y dispuesta para realizar la llamada. A continuacin se procede con la marcacin del nmero del aparato receptor con el que se quiere establecer comunicacin. Este nmero es un cdigo que permite a la central telefnica identificar al aparato receptor. Una vez identificado el receptor, la central telefnica enva una seal de aviso al mismo. Esta seal alerta a la persona de que se est produciendo una llamada, de forma que el receptor descuelga el telfono y se establece as la comunicacin entre ambos interlocutores. Si, por el contrario, la lnea est ocupada y no es posible establecer la comunicacin en ese momento, la central enva al emisor una seal que le informa de tal situacin. El proceso de establecimiento de la llamada telefnica tiene lugar de forma casi instantnea, puesto que las centrales telefnicas se encuentran totalmente automatizadas. En los comienzos de la telefona la conexin era realizada por operadores de forma manual. Ms tarde se sustituy esta labor manual por conmutadores automticos de tipo electromagntico (rels). En la actualidad se utilizan elementos de conmutacin electrnicos capaces de realizar gran cantidad de conexiones de forma automtica y simultnea.


DESCRIPCIN La telefona es la transmisin de sonido, particularmente la voz, hacia un lugar distante. La telefona se logra mediante la conversin de las ondas de sonido de la voz del emisor en una onda elctrica equivalente. El sonido no es mas que vibraciones del aire que nos rodea, causadas por bolsas de alta o baja presin de aire que han sido generadas por alguna forma de vibracin mecnica, en este caso la vibracin de las cuerdas bucales humanas durante la emisin de voz. Las ondas de sonido en el aire que nos rodea provocan que los objetos vecinos vibren en simpata. El odo humano detecta el sonido mediante el uso de un diafragma muy sensitivo que vibra en sincrona con el sonido que lo impacta. El timbre de un sonido (que tan alto o bajo suena) depende de la frecuencia de vibracin del sonido. El rango de frecuencias tpico audible para el ser humano es de 20 a 20KHz. La figura ilustra un circuito telefnico simple, capaz de realizar la conversin de la onda de sonido a una onda elctrica. Consiste de un micrfono, una batera, una lnea telefnica y un audfono.

Figura 1.7. Circuito telefnico simple

Cuando no se habla sobre el micrfono, tanto el micrfono como el audfono, tienen una resistencia elctrica constante y, por lo tanto, una corriente elctrica estable fluye por el circuito. Cuando se habla sobre el micrfono, las ondas de sonido que inciden sobre el diafragma provocan que la resistencia elctrica del dispositivo vare ligeramente. El cambio de resistencia provoca el correspondiente cambio de corriente. La figura siguiente muestra este efecto con ms detalle. Como se observa el resultado es la creacin de una seal que varia casi en la misma forma que la onda de sonido original.


Figura 1.8. Emisin de una onda de sonido sobre un circuito telefnico simple

De manera inversa, en el audfono la seal elctrica se convierte a sonido. El audfono simple que se ilustra en la figura anterior se construye en base a un diafragma del audfono. Esto hace vibrar al aire circundante, reproduciendo la onda original de sonido. El proceso de conversin descrito es analgico ya que la forma de onda elctrica propagada a travs de la red analgica es anloga a la forma de onda original de sonido. Leccin No. 5 Principios Bsicos CONCEPTO DE TRFICO Y CONGESTION Los conmutadores o centrales telefnicas son conectados por los troncales. El nmero de los troncales que conectan el conmutador o central X con el conmutador o central Y es el nmero de los pares telefnicos o su equivalente usado en la conexin. Uno de los pasos de progresin ms importantes dentro de la telecomunicacin es determinar el nmero de los troncales requeridos en una ruta o una conexin entre los conmutadores o centrales. Se puede decir que se esta dimensionando la ruta. Para dimensionar correctamente una ruta, se debe tener cierta idea de su uso, es decir, cunta gente desear hablar inmediatamente sobre la ruta. El uso de una ruta de transmisin o de un conmutador nos trae al reino de la ingeniera del trfico, y el uso se puede definir por dos parmetros:

1. velocidad de llamadas, o el nmero de veces que una ruta o un camino del trfico se utiliza por perodo unitario; definida ms correctamente como " la intensidad de la llamada por la ruta del trfico durante la hora ms ocupada"

2. El tiempo de llamadas, o " la duracin de la ocupacin de una ruta del trfico por una llamada, " o a veces, " la duracin media de la ocupacin de unas o

3. ms rutas por llamadas."


Recordemos que una ruta del trfico es "un canal, una ranura de tiempo, una banda de frecuencia, una lnea, una troncal, un conmutador, o un excedente del circuito que las comunicaciones individuales pasan en secuencia." El trfico llevado es el volumen de trfico llevado realmente por un conmutador, y el trfico ofrecido es el volumen de trfico ofrecido a un conmutador. Para dimensionar un camino de trfico o para clasificar un conmutador o central telefnica, se debe saber la intensidad del trfico de la estacin ocupada en una hora de alta ocupacin. Medicin del trfico telefnico Si se define trfico telefnico como el agregado de llamadas sobre un grupo circuitos o troncales con respecto a la duracin llamada tanto como su cantidad, se puede decir que ese flujo de trfico (A) es: A = C x T donde C es la cantidad de llamadas por hora y T es la duracin de la llamada promedio. De esta frmula aparecera que la unidad del trfico sera llamada-minutos o llamada-horas. Es fundamental conocer como se reparte el trfico telefnico, conociendo que las llamadas aparecen en cualquier instante independiente unas de otras en un proceso aleatorio con una duracin variable. Earlang La unidad del trfico es el erlang, nombrado despus del matemtico dans, A. K. Erlang. El erlang es una unidad sin dimensiones. Un erlang de intensidad del trfico en un circuito del trfico significa una ocupacin continua de ese circuito en una hora. En vista de un grupo de circuitos, la intensidad del trfico en erlangs es el nmero de los segundos de la llamada por segundo o el nmero de las horas de la llamada por hora. Es la intensidad de trfico de un rgano o grupo de rganos en los que el tiempo de observacin coincide con el tiempo total de ocupacin, entendiendo por tal la suma de los tiempos de ocupacin parciales. Por definicin la ocupacin total durante una hora equivale a 1 Erlang. 1(Erlangs) = (1/T) n(t) . dt Siendo n(t) el numero de lneas ocupadas en un instante t. Tambin, lo podemos expresar como:


1(Erlangs) = (t x n)/60 En donde t es el tiempo medio o duracin de la llamada en minuto y n es el nmero de llamadas cursadas; as, si se realizan 20 llamadas con una media de 3 minutos, tenemos un Erlang. Calculo de Erlangs 1. 1 Erlang = Una llamada establecida durante una hora. 2. 0,5 Erl =0,5 horas de llamada o llamadas durante 30 minutos/hora (trafico muy alto). 3. 200 mErl = 0,2 x 60 = 12 minutos de llamada/hora (trafico alto). 4. 150 mErl = 0,15 x 60 = 9 minutos de llamada/hora (trafico medio). 5. 100 mErl = 0,1 x 60 = 6 minutos de llamada/hora (trafico bajo). TARIFACIN Y NUMERACIN TARIFACIN Aunque depende de cada operador, en general la tarificacin del servicio telefnico se estructura de la siguiente manera. Al establecer una comunicacin, el coste variable de la misma es muy dependiente del mbito geogrfico y del rango horario; as en funcin de la distancia entre extremos se definen cuatro tipos de llamadas: 1. Metropolitanas 2. Provinciales 3. Interprovinciales 4. Internacionales PERIODICIDAD CONCEPTO DESCRIPCION Al contratar el servicio Cuota de alta inicial Se aplica sobre el servicio bsico y cada una de las facilidades contratadas. Mensual Cuota fija mensual Se aplica sobre el servicio bsico y cada una de las facilidades contratadas. Cuota por consumo Segn nmero de llamadas, duracin de la comunicacin, destino y rango de horario.


Tabla 1.1. Estructura de la tarificacin del servicio telefnico bsico Para el mbito internacional se distinguen varias zonas de tarificacin segn su alejamiento, pero la definicin de estas varia ligeramente segn los operadores. En el caso de algunos operadores de telefona, se tienen las siguientes zonas: 0 Andorra 1 Unin Europea 2 Suiza, Islandia y Noruega 3 Resto de Europa y Magreb 4 Estados Unidos y Canad 5 Amrica del Sur 6 Japn, Australia, China y Arabia 7 Resto del mundo

Tabla 1.2 Operadores de diferentes zonas


Segn el rango de horario, se suelen contemplar al menos tres tarifas, aplicndose un descuento distinto en cada una: 1. Punta 2. Normal 3. Reducida Las horas y das en que se aplican cada una de las tarifas varan de operador a operador, pero la norma es que en horario comercial se aplique la Punta, fuera de ste la Normal y en fines de semana o festivos y por la noche, cuando las redes se encuentran menos saturadas, la Reducida. Cuando un usuario contrata una lnea dedicada para enlazar dos puntos fijos tiene garantizada una determinada velocidad de transmisin entre los extremos, durante las 24 horas del da, y la tarificacin es fija e independiente de la cantidad de informacin transmitida, por lo que cuanto mas hay, mejor ser su rendimiento. Este servicio se tarifica segn una cuota de alta inicial al contratar el mismo y una cuota fija de abono mensual, que son funcin de la distancia entre los extremos, de las caractersticas tcnicas del circuito y de la duracin del contrato, ya que en algunos casos existen descuentos si la duracin del mismo excede un determinado periodo CONCEPTO DESCRIPCION Cuota Inicial Pago inicial al contratar el servicio, funcin de la calidad y tipo de circuito. Facturacin mensual Cuota mensual de abono que depende de la distancia, velocidad y duracin del contrato

Tabla 1.3 Tarifacin

Las tarifas se basan en unas cuotas de abono mensual definidas en funcin de la distancia entre centrales terminales y en una cuota de acceso a las respectivas centrales.


NUMERACIN El abonado que llama puede marcar el nmero en el aparato telefnico, el cual lo emite hacia la central por medio de uno de los dos siguientes mtodos: 1. Marcacin por pulsos (de CD) 2. Marcacin por tonos El primer mtodo, mas antiguo y comn produce la conexin y desconexin del circuito de lnea con una secuencia muy rpida. Se generan as pulsos de CD que se emplean para indicar cada uno de los dgitos del numero de destino, tantos pulsos como dgitos se marquen, con excepcin del cero que equivale a diez pulsos. Los pulsos se emiten a razn de 10 pulsos/seg. As el digito 1 tomara un dcimo de segundo para su envo, mientras que el digito cero tomara un segundo. Entre cada digito se deja un espacio mas grande, de medio segundo, con el objeto de que la central pueda diferenciar entre las secuencias de pulsos que representan dgitos consecutivos del numero completo. El espacio se conoce como pausa interdigital. Tpicamente un nmero telefnico contiene diez dgitos y toma de 6 a 15 segundos su marcacin en el telfono, dependiendo de los valores de los dgitos reales. La marcacin por tonos (sealizacin de multifrecuencia MF) es mas reciente. Su empleo esta creciendo debido a que los dgitos se pueden emitir mas rpidamente (de 1 a 2 segundos) lo que reduce el tiempo de establecimiento de las llamadas. La central se sigue alertando con el cierre inicial del circuito de abonado, pero despus del tono de marcar los dgitos se forman con determinado nmero de rfagas cortas de tonos. En lugar de detectar los pulsos de CD, la central debe detectar la frecuencia de los tonos para determinar el valor de los dgitos del nmero de destino. Cada digito se representa como una combinacin de dos frecuencias de tonos puros. El empleo de dos tonos combinados reduce el riesgo de mala operacin sin ruidos interferentes se presentan en la lnea. La siguiente tabla muestra las frecuencias que se emplean. GRUPO DE FRECUENCIAS BAJAS GRUPO DE FRECUENCIAS ALTAS 1209 Hz 1336 Hz 1447 Hz 1633 Hz No se emplean 697 Hz 1 2 3 Reserva 770 Hz 4 5 6 Reserva 852 Hz 7 8 9 Reserva 941 Hz * 0 # Reserva Tabla 1.4. Sealizacin MF (de abonado a central) . Una vez que la central ha comenzado a recibir la informacin, puede ponerse a trabajar sobre el anlisis de dgitos. Este es el proceso mediante el cual la central puede determinar el enrutamiento apropiado de la llamada y el cobro por minuto que se debe hacer a la misma. Durante el anlisis de dgitos, la central compara el nmero marcado retenido en el registro con su propia lista de nmeros permitidos. Estos nmeros se guardan permanentemente en tablas de enrutamiento dentro de


la central. Las tablas de enrutamiento dan la identidad del nmero de central de la ruta de salida que se necesita para llegar al destino final. Las tablas de enrutamiento normalmente se construyen en base a la estructura de rbol que permite el anlisis en cascada del tren de dgitos. Esto se ilustra en la figura 1.9 en la que el abonado a de la central A desea llamar al abonado b de la central B. El nmero que el abonado a debe marcar es el 2226129. Los primeros tres dgitos representan el cdigo de rea, que identifica a la central B, y los ltimos cuatro dgitos identifican el abonado b especifico. Tambin se ilustra el rbol de la tabla de enrutamiento contenida en la central A. A medida que A recibe cada digito que marca el abonado a, se hace posible un paso mas del anlisis y cuando ya se ha analizado 222, se define la va de salida hacia la central B. En esta etapa, la trayectoria de conmutacin a travs de la central A se debe haber completado hacia la central B, de modo que los dgitos subsecuentes marcados pueden pasar directamente hacia B para su anlisis.

Figura 1.9 rbol de la tabla de enrutamiento (tomada del libro Introduccin a

las telecomunicaciones modernas de Enrique Herrera Prez). Leccin No. 6 Elementos bsicos de una red telefnica EL APARATO TELEFONICO FUNCIONES 1. Solicita el uso del sistema telefnico al levantar el microtelfono. 2. Indica que el sistema est disponible para el uso al recibir un tono, llamado tono de discar. 3. Enva al sistema el nmero telefnico a llamar. Este nmero se inicia por la persona que llama al marcar el nmero por medio del teclado o al girar el disco. 4. Indica el estado de la llamada en ejecucin al recibir tonos que indican este estado (llamando, ocupado, etc.) 5. Indica una llamada entrante al telfono llamado por medio de una campanilla o de otros tonos audibles.


6. Transforma el lenguaje de una persona que llama en seales elctricas para su transmisin a otro abonado a travs del sistema. Transforma las seales elctricas recibidas de un abonado distante al lenguaje para la persona llamada. 7. Ajusta automticamente los cambios en la fuente de alimentacin que recibe. 8. Seala al sistema cuando una llamada ha terminado al colgar la persona que llama el microtelfono.

Figura 1.10. Circuitos simplificados de aparato telefnico y oficina central. EL CIRCUITO LOCAL El telfono de cada abonado est conectado a una central que contiene equipos de conmutacin, equipos de sealizacin y bateras que suministran corriente continua para hacer funcionar el telfono como se visualiza en la figura anterior. Cada telfono est conectado a la central por medio de un lazo local de dos conductores, denominados un par. Uno de los conductores se llama T (del ingls tip) y el otro se llama R (del ingls ring), trminos que se refieren a las partes de punta (tip) y anillo (ring) del conector (plug) usado en los tableros de conmutacin antiguos. Las llaves en la central responden a los pulsos del discado o los tonos del telfono que llama para conectar el mismo al telfono llamado. Cuando se haya establecido la conexin, ambos telfonos se comunican por medio de lazos acoplados por transformadores, utilizando la corriente suministrada por las bateras de la central. El aparato telefnico consta de un transmisor, un receptor, una alarma acstica, un dispositivo marcador y un circuito supresor de efectos locales. Si se trata de un aparato de dos piezas, el transmisor (micrfono) y el receptor (auricular) van montados en el microtelfono, el timbre se halla en la base y el elemento de marcado y el circuito supresor de efectos locales pueden estar en cualquiera de


las dos partes, pero, por lo general, van juntos. Los telfonos ms complejos pueden llevar un micrfono y un altavoz en la pieza base, aparte del transmisor y el receptor en el microtelfono. En los telfonos inalmbricos, el cable del microtelfono se sustituye por un enlace de radio entre ste y la base, aunque sigue teniendo un cable para la lnea. Los telfonos mviles o celulares suelen ser de una sola pieza, y sus componentes en miniatura permiten combinar la base, el micrfono y el auricular en un elemento porttil que se comunica con una estacin remota de radio. No precisan lnea ni cables para el auricular. La alarma acstica de los telfonos se suele denominar timbre, referencia al hecho de que durante la mayor parte de la historia de estos equipos la funcin de alarma la proporcionaba un timbre elctrico.

Circuito de conversacin

Figura 1.11. Circuito de conversacin simplificado. (Tomado de http://es.wikipedia.org/) El circuito de conversacin consiste de cuatro componentes principales: la bobina hbrida, el auricular, el micrfono de carbn y una impedancia de 600 para equilibrar la hbrida. Estos componentes se conectan segn el circuito de la figura 1.11. La seal que se origina en el micrfono se reparte a partes iguales entre L1 y L2. La primera va a la lnea y la segunda se pierde en la carga, pero L1 y L2 inducen corrientes iguales y de sentido contrario en L3, que se cancelan entre s, evitando que la seal del micrfono alcance el auricular. La seal que viene por la lnea recorre L1, que induce una corriente igual en L2, de modo que por el micrfono no circula seal. Sin embargo, tanto L1 como L2 inducen en L3 la corriente que se lleva al auricular. El circuito de conversacin real es algo ms complejo: aade un varistor a la entrada, para mantener la polarizacin del micrfono a un nivel constante, independientemente de lo lejos que est la central local, y conecta el auricular a la impedancia de carga, para que el usuario tenga una pequea realimentacin y pueda or lo que dice. Sin ella, tendera a elevar mucho la voz.


Circuito de marcacin El circuito de marcacin mecnico esta formado por el disco, que, cuando retrocede, acciona un interruptor el nmero de veces que corresponde al dgito. El cero tiene 10 pulsos. El timbre va conectado a la lnea a travs del "gancho", que es un conmutador que se acciona al descolgar. Una tensin alterna de 75 V en la lnea hace sonar el timbre. Marcacin por tonos Como la lnea alimenta el micrfono a 48 V, esta tensin se puede utilizar para alimentar, tambin, circuitos electrnicos. Uno de ellos es el marcador por tonos. Tiene lugar mediante un teclado que contiene los dgitos y alguna tecla ms (* y #), cuya pulsacin produce el envo de dos tonos simultneos para cada pulsacin. Estos circuitos podan ser tanto bipolares (I2L, normalmente) como CMOS, y aadan nuevas prestaciones, como repeticin del ltimo nmero (redial) o memorias para marcacin rpida, pulsando una sola tecla. Timbre El timbre electromecnico, que se basa en un electroimn que acciona un badajo que golpea la campana a la frecuencia de la corriente de llamada (20 Hz), se ha visto sustituido por generadores de llamada electrnicos, que, igual que el timbre electromecnico, funcionan con la tensin de llamada (75 V de corriente alterna). Suelen incorporar un oscilador de periodo en torno a 0,5 s, que conmuta la salida entre dos tonos producidos por otro oscilador. El circuito va conectado a un pequeo altavoz piezoelctrico. Iniciando la comunicacin. Cuando el microtelfono del telfono descansa en la horquilla, el peso del microtelfono aprieta los botones de la llave del mismo hacia abajo y las llaves estn abiertas. Esta es la posicin de colgado. El circuito entre el microtelfono y la central est abierto; sin embargo el circuito de llamada (campana) del telfono est siempre conectado a la central, como vemos en la Figura 1.9. El capacitor, C, bloquea la circulacin de la corriente continua de la batera, pero deja pasar la seal de la campana de corriente alterna. El circuito de la campana ofrece una impedancia elevada para las seales de voz de tal manera que no tiene ningn efecto sobre ellos. Cuando se retira el tubo de su asiento, los botones provistos de resortes se levantan y la llave se cierra. Esto completa el circuito a la central y la corriente circula en el circuito. Esta es la condicin de descolgado. La seal de descolgado


informa a la central que alguien quiere hacer una llamada. La central devuelve un tono de discar al telfono llamado para comunicar a la persona que llama que la central est dispuesta a aceptar un nmero telefnico. El nmero telefnico puede ser referido tambin como una direccin. La parte del telfono con la que una persona habla, se denomina trasmisor. El mismo convierte la voz en variaciones de corriente elctrica que se pueden trasmitir a travs de sistemas de trasmisin hasta el receptor del telfono llamado. El transmisor consiste en una cpsula pequea de dos piezas, llena con miles de grnulos de carbn. El frente y la parte posterior son conductores metlicos que se encuentran aislados entre s. Un lado de la cpsula se mantiene fijo por medio de un soporte que es parte del gabinete del microtelfono, el otro lado est unido a un diafragma que vibra en respuesta a las variaciones de presin del aire producido por la voz que recibe. Si los grnulos son obligados a acercarse mas apretadamente, la resistencia de la cpsula disminuye. En cambio, si la presin sobre los grnulos es reducida, se alejan ms y la resistencia aumenta. La corriente que circula a travs de la cpsula del transmisor vara debido a las variaciones de la resistencia y de esta manera, la presin variable del aire que representa el habla, se convierte en una seal elctrica variable, apta para ser transmitida al abonado que llama. Otros transmisores de carbn pueden tener diferencias en su construccin, pero su funcionamiento es igual. Enviando un Nmero Algunos telfonos envan sus nmeros telefnicos por medio de pulsos de discado, mientras que otros lo hacen por medio de tonos de audio. Los telfonos que usaban el discado por pulsos, posean un disco rotativo arrollado por un resorte, de 10 agujeros para los dedos, espaciados en forma equidistante que abran y cerraban el circuito local en un ritmo predeterminado. La cantidad de pulsos de discado que resultan de una operacin del disco est determinada por cuanto se gira el disco antes de soltarlo. Los pulsos de discado fueron concebidos originariamente para operar sistemas de conmutacin electromecnicos. La inercia mecnica asociada con tales sistemas fij el lmite superior en el ritmo de funcionamiento de unas diez operaciones por segundo. De esta manera, los discos rotativos mecnicos de los telfonos fueron diseados para producir una tasa nominal de diez pulsos por segundo. La mayora de los telfonos modernos emplean el mtodo ms nuevo de usar tonos de audio para enviar el nmero telefnico. Esto slo se puede usar si la central est equipada para procesar los tonos, que en la actualidad es el estndar telefnico. En lugar del disco rotativo, estos telfonos tienen un teclado con 12


teclas para los nmeros del 0 al 9 y los smbolos * (asterisco) y # (numeral). Al apretar una de las teclas, un circuito electrnico genera dos tonos de salida que representan el nmero. Recepcin de la Llamada Cuando el abonado llamado descuelga el microtelfono en respuesta a una llamada, el circuito hacia este telfono se completa al cerrar su llave en el aparato y la corriente del circuito circula por el telfono llamado. Entonces la central retira la seal de llamada y el tono de retorno del circuito. Finalizacin de la Llamada La llamada es terminada cuando cualquiera de las partes cuelga el microtelfono. La seal de "colgado" indica a la central liberar las conexiones de la lnea. En algunas centrales, la lnea queda liberada cuando cualquiera de las partes cuelga. En otras, la conexin es liberada solo cuando el abonado que llam, cuelga. LA RED EXTERNA Definimos una red telefnica como un desarrollo sistemtico de medios de transmisin de interconexin arreglados de modo tal que cualquier suscriptor (abonado) pueda hablar con cualquier otro dentro de tal red. RED DE TELEFONIA BASICA Bsicamente la red de telefona bsica est conformada por tres grandes mdulos: 1. Mdulo de Acceso 2. Mdulo de Conmutacin 3. Mdulo Troncal El Mdulo de Acceso est integrado por segmentos de red en cable de cobre o de fibra ptica: 1. Segmento de Red Primaria 2. Segmento de Red Secundaria 3. Segmento de Dispersin El Mdulo de Conmutacin puede estar integrado por una sola central telefnica de conmutacin o por ms de una. La configuracin mnima de red permite la interconexin con las dems redes telefnicas adyacentes y/o complementarias.


Este mdulo est integrado por: 1. Etapa de abonado 2. Matriz de Conmutacin 3. Etapa Troncal 4. Procesamiento y control 5. Sealizacin 6. Sincronismo 7. Gestin Al Mdulo Troncal pertenecen todos los equipos e infraestructura necesarios para la conexin entre las diferentes centrales telefnicas de conmutacin, cuando hay ms de una central en la red, y para la interconexin de la red con las dems redes telefnicas adyacentes y/o complementarias, mediante fibra ptica con tecnologa SDH. SEGMENTO DE RED PRIMARIA Este segmento est comprendido entre los puntos de conexin (lado calle) de las regletas del Distribuidor General (Main Distribution Frame, MDF) y los puntos de conexin en las regletas del armario telefnico. El rea de cobertura se subdivide en segmentos rectangulares denominados reas de distrito. Cada distrito corresponde a un armario de alrededor de 300 pares primarios. Ejemplo, si dentro de un rea de cobertura, se proyectan 450 distritos, con un armario de 300 pares primarios en cada uno. Si cada distrito atiende hipotticamente 8 manzanas con 36 casas cada una y una lnea telefnica por cada casa, se tienen 288 lneas por distrito. Es decir que la central telefnica proyectada atiende: CANTIDAD DE LINEAS = 288 * 450 = 129.600 Se utilizan cables primarios de 2400 pares, los que van disminuyendo en cantidad de pares a medida que se van alimentando los armarios de 300 pares de cada distrito. El nmero de cables (NC) que salen del centro telefnico est dado por la relacin entre el nmero de lneas a instalar (N) y el nmero de pares por cable primario: NC = N / Cp = 129.600 / 2400 = 54 cables de 2400 pares


SEGMENTO DE RED SECUNDARIA Este segmento est comprendido entre los puntos de conexin del armario y los puntos de conexin en las cajas de dispersin de 10 pares instaladas en los postes. Se utilizan armarios Krone de 1200 pares cableados con 300 pares primarios y 400 pares secundarios. Considerando un armario por cada distrito, se requieren 450 armarios para el rea de cobertura. SEGMENTO DE DISPERSIN Este segmento est comprendido entre la caja de distribucin localizada en el poste y el punto de conexin en la caja mural (strip telefnico) en el lado del cliente. La utilizacin de la caja es del 80%, es decir, 8 pares por caja de 10 pares, con acometidas de no ms de 60 metros. SEGMENTO PRIMARIO DIRECTO EN COBRE Est comprendido entre los puntos de conexin (lado calle) de las regletas del Distribuidor General (MDF) y el strip telefnico en el lado del usuario, sin pasar por el armario, postes no cajas de dispersin. Este segmento es totalmente canalizado con cmaras cada 50 metros. Se utiliza este tipo de acceso para aquellos casos en que un mismo cliente asociado a un mismo strip telefnico, supere la demanda de 100 lneas. SEGMENTO SECUNDARIO DIRECTO EN COBRE Est comprendido entre los puntos de conexin del armario y el strip telefnico en el lado del usuario, sin pasar por los postes ni cajas de dispersin. Este segmento es totalmente canalizado con cmaras cada 50 metros. Se utiliza este tipo de acceso para aquellos casos en que un cliente asociado a un mismo strip telefnico, tenga una demanda entre 10 y 100 lneas telefnicas. Para el caso de clientes con red secundaria directa, y para distancias que no superen los 3 Km desde la central telefnica, se puede implementar el uso de tecnologas como la HDSL para instalar 30 lneas utilizando uno o dos pares de cobre.


CAPITULO: 2. INTRODUCCION A LA CONMUTACION Introduccin En el trmite de una llamada es necesario que su camino sea elegido por el sistema, este proceso se reconoce como conmutacin. Leccin No. 7 Principios bsico de Conmutacin CONCEPTO DE CONMUTACION La transmisin de datos entre dos sistemas de comunicacin separados por largas distancias se realiza a travs de una red de nodos intermedios. Este concepto que se utiliza en redes WAN tambin puede aplicarse a redes de menor dimensin dando redes LAN y MAN conmutadas. Una red conmutada consta de una serie de nodos interconectados, denominados conmutadores. Los conmutadores son dispositivos hardware y/o software capaces de crear conexiones temporales entre dos o mas dispositivos conectados al conmutador. En una red conmutada, algunos de estos nodos se conectan a dispositivos de comunicacin. El resto se utilizan solo para realizar el encaminamiento. Funciones del equipo de conmutacin: 1. Identificar al abonado solicitante 2. Analizar la informacin de seleccin 3. Seleccionar la va o canal a utilizar. 4. Iniciar la central subsiguiente. 5. Transferirle la informacin de seleccin. 6. Investigar el estado libre/ ocupado del abonado solicitante. 7. Informar al abonado A/B lo que le corresponde. 8. Establecer /liberar el enlace. 9. Supervisar la conexin. 10. Liberar los caminos establecidos cuando la comunicacin haya finalizado. Tres han sido los mtodos de conmutacin ms importantes: conmutacin de circuitos, de paquetes y de mensajes. Los dos primeros se utilizan en la actualidad, y el tercero ya no se utiliza en las comunicaciones generales, pero todava tiene aplicaciones en la red. CONMUTACION DE PAQUETES En una red de conmutacin de paquetes, los datos son transmitidos en unidades discretas formadas por bloques de longitud potencialmente variable denominados


paquetes. La red establece la longitud mxima del paquete. Las transmisiones grandes se dividen en paquetes. Cada paquete adems de los datos contiene una cabecera con informacin de control como cdigos de prioridad y las direcciones del origen y el destino. Los paquetes son enviados por la red de un nodo a otro. En cada nodo, el paquete es almacenado brevemente y encaminado de acuerdo a la informacin presente en su cabecera. La conmutacin de circuitos fue diseada en esencia para transmisin de voz, sobre ella la conmutacin de paquetes presenta las siguientes ventajas: 1. Eficiencia de la lnea. Se comparten enlaces formando colas. 1. Los enlaces entre nodos pueden usarse continuamente. 2. Cada nodo se conecta a la red a su propia velocidad. 3. Los paquetes son aceptados incluso cuando la red est ocupada. Tcnicas de buffering o de colas. 4. Se pueden utilizar prioridades (a mas prioridad, menos retardo). Hay dos enfoques tradicionales de la conmutacin de paquetes: datagramas y circuitos virtuales. Datagramas. En la conmutacin de paquetes basada en datagramas, cada paquete es tratado de forma independiente de los otros. Incluso cuando el paquete representa nicamente un trozo de una transmisin de varios paquetes, la red y las funciones de esta trata al paquete como si solo existiera l. La figura 3.1 muestra como se puede utilizar el enfoque basado en datagramas para entregar cuatro paquetes de la estacin A a la estacin X. En este ejemplo los cuatro paquetes o datagramas pertenecen al mismo mensaje pero pueden viajar por caminos diferentes para alcanzar su destino.

Figura 2.1 Enfoque basado en datagramas


Este enfoque puede hacer que los datagramas de una transmisin lleguen a su destino desordenados. El nivel de transporte tiene la responsabilidad, en la mayora de los protocolos, de reordenar los datagramas antes de pasarlos al puerto de destino. El enlace que comunica cada par de nodos puede contener varios canales. Cada uno de estos canales es capaz, a su vez, de transmitir datagramas de varios orgenes diferentes o del mismo origen. La multiplexacin se puede realizar utilizando TDM o FDM. En conclusin algunas caractersticas de la conmutacin basada en datagramas son: 1. Cada paquete es tratado independientemente 2. Los paquetes pueden tomar cualquier ruta 3. Los paquetes pueden llegar desordenados 4. Algn paquete puede perderse 5. El nodo destino debe reordenar paquetes y solicitar paquetes perdidos si la red ofrece servicio orientado a conexin). 6. Se gestiona por colas Enfoque basado en circuitos virtuales Aqu se mantiene la relacin que existe entre todos los paquetes que pertenecen a un mismo mensaje o sesin. Se elige al comienzo de la sesin una nica ruta entre el emisor y el receptor. Cuando se envan los datos, todos los paquetes de la transmisin viajan uno despus de otro por la misma ruta. Hoy en da, este tipo de transmisin se implementa de dos formas: circuitos virtuales conmutados (SVC) y circuitos virtuales permanentes (PVC). SVC Un circuito virtual conmutado es comparable conceptualmente a las lneas de marcacin en la conmutacin de circuitos. En este mtodo se crea un circuito virtual cuando se necesita y existe solo durante la duracin del intercambio especfico. Por ejemplo imaginemos que una estacin A quiere enviar 4 paquetes a la estacin X. En primer lugar, A solicita el establecimiento de una conexin con X. Una vez establecida la conexin, los paquetes son enviados uno despus de otro y en orden secuencial. Cuando el ltimo paquete es recibido se libera la conexin y el circuito virtual deja de existir. Cada vez que A desea comunicarse con X, se debe establecer una nueva ruta, que puede ser la misma cada vez o diferente segn las condiciones de la red.


PVC Los circuitos virtuales permanentes son comparables a las lneas dedicadas en la conmutacin de circuitos. En este mtodo se establece de forma continua un mismo circuito virtual entre dos usuarios. El circuito esta dedicado a los usuarios especificados. Nadie ms puede utilizarlo y, debido a que siempre esta disponible, se puede usar sin necesidad de establecer o liberar conexiones. CONMUTACION DE CIRCUITOS Una red diseada en torno a un nico nodo de conmutacin de circuitos consiste en un conjunto de estaciones conectadas a una unidad central de conmutacin. El conmutador central establecer un canal dedicado entre dos dispositivos que deseen comunicarse. La conmutacin de circuitos crea una conexin fsica directa entre dos dispositivos, tales como telfonos o computadoras. Un conmutador de circuitos es un dispositivo con n entradas y m salidas que crea una conexin temporal entre un enlace de entrada y un enlace de salida. El nmero de entradas no tiene que coincidir con el de salidas.

Figura 2.2 Conmutador de circuitos

Un conmutador plegado n-por-n puede conectar n lneas en modo full-dplex. Por ejemplo, puede conectar n telfonos de forma que cada telfono puede conectarse con cada uno de los otros.

Figura 2.3 Conmutador plegado


La conmutacin de circuitos se usa en redes telefnicas pblicas. La tcnica de conmutacin de circuitos se desarroll para trfico de voz aunque tambin puede gestionar trfico de datos de forma no muy eficiente. En la conmutacin de circuitos se establece un canal de comunicaciones dedicado entre dos estaciones, en donde, se reservan recursos de transmisin y de conmutacin de la red para su uso exclusivo en el circuito durante la conexin. La transmisin es transparente, ya que, una vez establecida la conexin parece como si los dispositivos estuviesen directamente conectados. Las comunicaciones mediante conmutacin de circuitos implican la existencia de un camino o canal de comunicacin dedicado entre dos estaciones, que es una secuencia de enlaces conectados entre nodos de la red. En cada uno de los enlaces fsicos se dedica un canal lgico para cada conexin establecida. La unidad de control cuyo elemento principal es el conmutador digital tiene la funcin de proporcionar una ruta transparente entre cualesquiera dos dispositivos conectados. La unidad de control realiza tres tareas: 1. Establece conexiones ante la solicitud de un dispositivo conectado a la red. Para establecer la conexin la unidad de control debe de gestionar y confirmar la peticin, determinar si la estacin destinataria est libre y construir una ruta a travs del conmutador. 2. Debe de mantener la conexin, para la transferencia de datos. Como el conmutador digital utiliza una aproximacin por divisin en de tiempo, esta tarea puede necesitar un control continuo de los elementos de conmutacin. 3. Debe de liberar la conexin por solicitud o por razones propias. Un ejemplo de conmutacin de circuitos se muestra en la figura 2.4. En lugar de conexiones punto a punto entre las tres computadoras de la izquierda (A, B, C) y las cuatro de la derecha (D, E, F, G), que requieren 12 enlaces, se puede emplear cuatro conmutadores para reducir el numero y la longitud de los enlaces. Aqu la computadora A se encuentra conectada mediante los conmutadores I, II, III a la computadora D. Cambiando las palancas del conmutador, se puede conseguir que cualquier computadora de la izquierda se conecte a cualquiera de la derecha.

Figura 2.4 Red de conmutacin de circuitos


La conmutacin de circuitos empleada hoy en da puede utilizar una de las siguientes dos tecnologas: conmutacin por divisin en el espacio o conmutacin por divisin en el tiempo. Conmutacin por divisin en el espacio Aqu las rutas de seal que se establecen son fsicamente independientes entre s (divididas en el espacio). Cada conexin necesita el establecimiento de un camino fsico a travs del conmutador que se dedique nicamente a la transferencia de seales entre los dos extremos. El bloque bsico de un conmutador consiste en una matriz de conexiones o puntos de cruce o puertas semiconductoras que una unidad de control puede habilitar o deshabilitar. Conmutadores de barras cruzadas Conecta n entradas con m salidas en una rejilla, utilizando microconmutadores electrnicos (transistores) en cada punto de cruce. (Ver figura 2.5). La principal limitacin aqu es el numero de puntos de cruce ya que correspondera al valor de nxm, adems la prdida de un cruce impide la conexin entre los dos dispositivos cuyas lneas se interseptan en ese punto de cruce, y en ocasiones las conexiones se usan de forma ineficiente aun cuando estn activos todos los dispositivos.

Figura 2.5 Conmutador de barras cruzadas. Conmutadores multietapas La utilizacin de conmutadores multietapas presenta ventajas frente a una matriz de una sola etapa. Este mtodo reduce el nmero de conexiones aumentando la utilizacin de las lneas de cruce. Muestra ms de una ruta a travs de la red para conectar extremos, incrementndose la seguridad en la red.


En un conmutador multietapa puede haber bloqueos, durante periodos de mucho trfico, aparece cuando una entrada no se puede conectar a la salida debido a que no existe un camino disponible entre ellas; todos los conmutadores intermedios se encuentran ocupados.

Figura 2.6 Conmutador multietapa Conmutacin por divisin en el tiempo La conmutacin por divisin en el tiempo utiliza multiplexacin por divisin en el tiempo para conseguir la conmutacin. Hay dos mtodos populares utilizados en la multiplexacin por divisin en el tiempo: el intercambio de ranuras temporales y conmutacin mediante bus TDM. Casi todos los conmutadores actuales emplean multiplexacin por divisin de tiempo para el establecimiento y el mantenimiento de los circuitos. La tcnica MDT sncrona permite que varias cadenas de bits de baja velocidad compartan una lnea de alta velocidad. Las entradas se muestrean por turnos y se organizan en ranuras o canales para formar la trama con tantos canales como entradas tiene el conmutador. La ranura puede ser un bit, un byte o un bloque mayor. En la figura 2.7 cada dispositivo se conecta al conmutador a travs de una lnea dplex. Las lneas se conectan a un bus digital de alta velocidad a travs de unas puertas controlables. A cada lnea de entrada se le asigna una ranura temporal. La puerta de una lnea se encuentra habilitada durante el periodo de la ranura asociada, permitiendo que una rfaga pequea de datos se dirija hacia el bus. Durante esa misma ranura se encuentra habilitada tambin una de las puertas de una lnea de salida.


Figura 2.7. Unidad de control para lneas dplex

A travs de las sucesivas ranuras se habilitan diferentes parejas de lneas de entra/salida, permitiendo diferentes conexiones sobre el bus. Los dispositivos conectados al bus consiguen la operacin dplex transmitiendo durante una ranura asignada y recibiendo durante otra. La asignacin de las lneas de entrada puede ser fija mientras que las de salida varan para permitir distintas conexiones. La duracin de la ranura debe de ser igual al tiempo de transmisin de la entrada ms el retardo de propagacin desde la entrada hasta la salida sobre el bus. Para no perder informacin suministrada por las lneas de entrada la razn de datos sobre el bus debe de ser suficientemente elevada, para que las ranuras completen el ciclo con suficiente rapidez. Combinaciones de conmutacin por divisin en el tiempo y en el espacio Cuando se compara la conmutacin por divisin en el tiempo y en el espacio, se observa que la ventaja de la conmutacin por divisin en el espacio es instantnea, y su desventaja se encuentra en el nmero de puntos de cruce necesarios para que la conmutacin por divisin en el espacio sea aceptable en trminos de bloqueo. La ventaja de la conmutacin por divisin en el tiempo se encuentra en que no necesita puntos de cruce, su desventaja es que el procesamiento de cada conexin crea retardos. Cada ranura debe almacenarse en la RAM y luego ser recuperada para transmitirla. La combinacin de los dos tipos de conmutacin da a lugar a conmutadores que se encuentran optimizados tanto fsicamente (el numero de puntos de cruce) como temporalmente (la cantidad de retardo). Los conmutadores multietapa de este tipo se pueden disear como tiempo-espacio-tiempo (TST), tiempo-espacio-espacio-tiempo (TSST) entre otras posibles combinaciones.


Leccin No. 8 Otros Sistemas de conmutacin CONMUTACION DE CELULAS De los dos tipos diferentes de conmutacin como son la conmutacin de paquetes y circuitos surge una tercera opcin que combina lo mejor de ambos: la conmutacin por clulas. Se dice que este tipo de conmutacin es el alma del ATM y es la tcnica que actualmente todos aceptan como la gran "universalizadora" de todos los servicio de red por su gran flexibilidad y con esto su amplia proyeccin hacia el futuro. Un ejemplo de esto es que para transmitir datos se necesita nada ms que unos pocos kilobits por segundo. La telefona necesita unos pocos kbits/s, los videos de alta calidad necesitan decenas de kbits/s y servicios futuros como la televisin hologrfica tri-dimensional o la realidad virtual interactiva necesitara muchas centenas de kbits/s para poder transmitir. As que se necesita que se puedan acomodar una gran variedad de velocidades de transmisin de bits. En la conmutacin por clulas la informacin es acarreada en paquetes pequeos y de longitud fija conocidos como cells (clulas). Como standard para el ATM (modo de transferencia asncrono) cada clula contiene un header de 5 bytes y un campo de informacin de 48 bytes. Las transmisiones son hechas con flujos constantes de informacin sin espacios libres durante el link (vnculo). As que si no hay informacin que transmitir, para mantener el flujo se pasan clulas vacas. La informacin del usuario es transmitida en el campo de informacin (48 bytes) aunque por ciertas razones los 48 bytes no son siempre utilizados. El header es utilizado por el conmutador para dirigir la clula a travs de la red hacia su destino final y para otras funciones. La clula es la entidad mnima de informacin. Cada mensaje es dividido en clulas con la misma longitud para ser conmutadas por la red hasta alcanzar su destino. La conmutacin se hace por hardware (al ser fija la longitud de la clula) y por lo tanto acelera la transmisin. Tericamente se puede llegar a velocidades de los Gbps. Otra ventaja del sistema de conmutacin de clulas es que permite un flujo continuo de voz, datos, video, etc. Otra ventaja es que en las clulas se puede encapsular cualquier protocolo. CONMUTACION DE MENSAJES La conmutacin de mensajes se conoce mejor por el termino descriptivo almacenar y reenviar. En este mecanismo, un nodo (normalmente una computadora especial con varios discos) recibe un mensaje, lo almacena hasta


que la ruta apropiada esta libre y luego lo enva. Almacenar y reenviar se considera una tcnica de conmutacin debido a que no hay un enlace directo entre el emisor y el receptor de la transmisin. Un mensaje es entregado a un nodo del camino y luego encaminado hasta llegar a su destino. Este tipo de conmutacin siempre conlleva el almacenamiento y posterior envo del mensaje lo que origina que sea imposible transmitir el mensaje al nodo siguiente hasta la completa recepcin del mismo en el nodo precedente. El tipo de funcionamiento hace necesaria las existencias de memorias de masas intermedias en los nodos de conmutacin para almacenar la informacin hasta que sta sea transferida al siguiente nodo. As mismo se incorpora los medios necesarios para la deteccin de mensajes errneos y para solicitar la repeticin de los mismos al nodo precedente. CONMUTACION DE RAFAGAS El concepto de conmutacin de rfagas se conoce desde inicios de los aos 80. El razonamiento de este concepto es que si hay muchos paquetes para la misma direccin porque no encapsularlos todos dentro de un macropaquete de varios megabits y enviarlo a un destino como un paquete nico, as el conmutador slo tendr que leer una cabecera. Puede verse como un trmino medio entre la conmutacin de circuitos y la conmutacin de paquetes. La conmutacin de rfagas es parecida a la conmutacin de circuitos porque se establece un camino entre el origen y el destino y se asocia una longitud de onda para cada rfaga, la diferencia radica en que se hace la reserva en un nico sentido. Ahora es parecido a la conmutacin de paquetes por que por cada rfaga se debe decidir la va a cruzar, pero difiere en que no se hace almacenamiento y reenvo. La gran ventaja de esta tcnica es que trata las rfagas de gran tamao como si fuesen paquetes pequeos y eso sirve para aliviar a la red cuando muchos paquetes quieren ir al mismo destino. Cada rfaga requiere la negociacin previa del canal de envo y debido a que la eleccin de los nodos y su configuracin es costosa y requiere tiempo, se opta por enviar el paquete de cabecera antes que los datos. Tras enviar dicho paquete en un canal dedicado, y generalmente sin esperar una confirmacin, el nodo de ingreso enva la rfaga de datos, siguiendo un mecanismo de reserva de recursos en un solo sentido. Los nodos intermedios procesan el paquete de control electrnicamente y planifican su puerto de salida y los instantes de ocupacin, derivando en una Multiplexacin estadstica de los canales pticos, pues, estos pueden ser compartidos por rfagas pertenecientes a flujos diferentes, mejorando su utilizacin.


Reservar recursos en cada nodo significa elegir una longitud de onda de salida y lnea de salida en cada uno y configurar una ruta dentro del conmutador. Una vez se ha conmutado la rfaga lo que queda es liberar los recursos asociados a la transmisin de la rfaga. Relacin retardo entre la cabecera y los datos La idea es enviar la rfaga tan rpido como sea posible, esto es, los datos asociados a una rfaga no pueden llegar a un nodo que an no haya sido configurado. Cuando un paquete de control llega a un nodo, no le hace falta esperar a que los recursos en el conmutador estn listos para reenviar la cabecera slo necesita inicializar la reserva de recursos, as el paquete de la cabecera llega ms rpido a los dems conmutadores. El problema de cuando se liberan los recursos es lo que diferencia a las distintas tcnicas. Existen mltiples protocolos: TAG (tell and go): Tras la emisin de la rfaga se enva un paquete para liberar el recurso. IBT (in band terminator): La rfaga de datos contiene informacin para liberar el recurso al final de la rfaga. JET (just enoght time): En la cabecera del paquete de control se negocia el tiempo que ese enlace / longitud de onda va estar en uso, tanto el tiempo de inicio como el de finalizacin. De entre todos JET es el que presenta un mejor uso del ancho de banda a la hora de transmitir la rfaga. JET tambin minimiza el tiempo T necesario antes de enviar los datos de un paquete pues slo notifica que va a llegar un paquete a un nodo y no espera a que se configuren los conmutadores de longitud de onda, slo ve si es posible encaminar la rfaga en el instante en que llega. Por otro lado este protocolo le da prioridad a cierto tipo de trficos. CONMUTACION OPTICA DE RAFAGAS (OBS) La llegada de la fibra ptica ha supuesto una revolucin absoluta en el mundo de las comunicaciones, debido a las altas prestaciones y posibilidades que proporciona en comparacin con otros medios fsicos ya existentes, como pueden ser el cable de cobre de par trenzado, el cable coaxial o la transmisin por radiofrecuencia.


Se puede decir que, teniendo en cuenta las excelentes propiedades de las comunicaciones pticas as como sus limitaciones tecnolgicas, OBS (Optical Burst Switching) combina lo mejor de la conmutacin de paquetes y lo mejor de la conmutacin de circuitos. La mayor parte del trfico que se encuentra en Internet se distribuye en forma de rfagas. Significa que en la red se puede encontrar rfagas

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