Pstn 2_la Pstn.pdf 6o134v

Unidad 2: Red Telefónica Pública Conmutada (PSTN)

Material Alumno

1

Temario •

Red de Telefonía Pública

•

Elementos de su arquitectura

•

Topología de la Red de Conmutación Telefónica

•

Telefonía Digital

•

Conexión entre Centrales

•

Plan de Numeración

2

2

Red de Telefonía Pública •

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

3

PSTN (Public Switched Telephone Network) POST (Plain Old Telephone Service) RTB (Red de Telefonía Básica)

3

Funciones de base •

Distribución

•

Codificación

•

Conmutación

•

Transmisión

4

4

Funciones de base (1) •

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.

5

5

Funciones de base (2) •

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

6

6

Funciones de base (3) •

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

PDH SDH

7

7

Elementos de su Arquitectura

8

Red de •

Abonado – Dispositivos que se conectan a la red – Terminal de (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 s 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

9

9

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)

10

10

Nodo de Conmutación •

Consta fundamentalmente de 3 partes: –

Conmutador digital •

–

Interfaz de red •

–

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

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

11

11

La Central Telefónica (1) •

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

12

12

Funciones básicas (1) •

Función de espera – Debe reconocer cuando un 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

13

13

Funciones básicas (2) •

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

14

14

La Central Pública (CO, Central Office) •

Es un dispositivo que interconecta circuitos de los s en un área local (p.e. Ciudad) – La CO es un edificio en el que se concentran la líneas telefónicas de todos los s y constituye un medio de interconexión

•

La CO ofrece a todos los s (abonados) una conexión entre sí – Sin embargo ninguna CO cuenta con los recursos para conmutar a todos los s 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: Bloqueo:Se Seproduce producecuando cuandolalared redes esincapaz incapazde deconectar conectardos dos estaciones estacionesdebido debidoaaque quetodos todoslos losposibles posiblescaminos caminosestán estánsiendo siendo utilizados. utilizados.En Enuna unared redbloqueante bloqueantese sepuede puedeproducir producirelelbloqueo, bloqueo, loloque quepuede puedeser seraceptable aceptableen entráfico tráficode devoz voz(suponiendo (suponiendo llamadas cortas y que no todos los s llaman al mismo llamadas cortas y que no todos los s llaman al mismo tiempo) tiempo)pero peromenos menoseficaz eficazooaceptable aceptableen entráfico tráficode dedatos. datos.

15

15

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 ite usualmente velocidades máximas de 56 Kb/s (módem V.90)

16

16

Línea Análoga: Conexiones (1) •

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

Red de

Acometida

Instalación Telefónica Interior

17

17

Línea Análoga: Conexiones (2)

18

18

Línea Análoga: Conexiones (3) •

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 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)

19

19

Red Telefónica Pública Conmutada

CO

PSTN

Línea

CO

Línea Troncales

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

•

Central Office - Termina el Local Loop - Termina la Troncal

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

20

20

Topología de la Red de Conmutación Telefónica

21

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

22

22

Topología Jerárquica (1) •

El a la red se efectúa conectando el terminal telefónico al Centro de Conmutación Local (CL) – El CL se conecta a la denominada Central Primaria () 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 23

23

Topología Jerárquica(2) •

Estructura tradicional – Centrales primarias, secundarias, terciarias y cuaternarias

•

Jerárquica – Estructurada en niveles • Local • Tránsito • Internacional

24

24

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)

25

25

Jerarquía de las Centrales Telefónicas (2)

Clase 3

Clase 4

Clase 4

Clase 5

Clase 5

Conmutación de Circuitos

26

26

Estructura jerárquica del sistema telefónico de AT&T 3

4 5

2 1

6 10

7 9

1 1

8

3

2

65

3

2

10 centrales regionales (completamente interconectadas)

228

66

67

229

230

67 centrales seccionales 230 centrales primarias

1 1

1

2

2

3

1298 1299 1300

3

4

1.300 centrales de facturación 19.000 centrales finales

5

200 millones de teléfonos

27

27

Estructura Jerárquica



Central Internacional

















Centrales Locales

Centrales de Tránsito

Tránsito y Local

Centrales de Tránsito

Centrales Locales

Centrales Locales

28

28

Circuito Telefónico Internacional

CL

CS



CTer

CT

CT

CTer

CS



ABONADO A

CL

ABONADO RED LOCAL

B RED TRONCAL RED INTERNACIONAL

CL

Centro local



Centro primario

Circuito a 2 hilos

CS

Centro secundario

Circuito a 4 hilos

CTer Centro terciario CT Centro de tránsito internacional

Teléfono Bobina híbrida

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

29

29

Telefonía Digital

30

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

31

31

Telefonía Digital (2) •

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

32

32

Telefonía Digital (3) •

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

33

33

Topología

Enlaces entre centrales Lazo de abonado

Lazo de Códec abonado

Códec

Central Local

Teléfono analógo

Señal Analógica (300-3.400 Hz)

Central Local

Central Telefónica primaria Central de Tránsito

Central de Tránsito

Señal Digital (64 Kb/s)

Teléfono analógo

Señal Analógica (300-3.400 Hz)

34

34

CODEC Comercial

35

35

Conexión entre Centrales

36

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 37

37

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 s 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)

38

38

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

39

39

Multiplexación: TDMA y FDMA

FDMA

4 s

Frecuencia

Tiempo TDMA

Frecuencia

Tiempo 40

40

FDM: Multiplexión por división en frecuencias

41

41

TDM: Time Divition Multiplexing

A4

B4

C4 DIGITAL

A3

B3

C3 FRAME

CONTROL DE TIEMPO

MUX

B3

B2

A2

FR

C1

B1

A1

FR

SALIDA DEL MUX

42

42

División en el espacio • • •

Las rutas son físicamente independientes Muchos puntos de cruce Es ineficiente el uso de puntos

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Matriz Matriz de de conexiones conexiones oo puertas puertas semiconductoras semiconductoras habilitadas habilitadas por por una una Unidad Unidad de de Control Control

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 43

43

División en el espacio - Telefonía

Central

Central

Conexión temporal

Central tránsito

Central tránsito

Lazo de abonado

Medios de transmisión

Lazo de abonado

Troncal

Troncal

Troncal

44

44

Plan de Numeración (Dial Plan)

45

Definición •

Físicamente es un documento escrito que tiene por objeto definir los lineamientos para istrar 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 s 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

46

46

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

47

47

Zonas Primarias CODIGO DE AREA 2 32 33 34 35 41 42 43 45 51 52 53 55 57 58 61 63 64 65 67 71 72 73 75

ZONA PRIMARIA SANTIAGO VALPARAISO QUILLOTA LOS ANDES SAN ANTONIO CONCEPCIÓN CHILLAN LOS ANGELES TEMUCO LA SERENA COPIAPO OVALLE ANTOFAGASTA IQUIQUE ARICA PUNTA ARENAS VALDIVIA OSORNO PUERTO MONTT COIHAIQUE TALCA RANCAGUA LINARES CURICO

48

48

Numeración uniforme y no uniforme

Numeración Uniforme

Siempre se marca la misma cantidad de dígitos

Numeración No Uniforme

La cantidad de dígitos depende del destino de la llamada

49

49

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 s. 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 . En cuanto a lo que el debe saber, la llamada podría haberse colocado en un anexo en el escritorio más próximo.

50

50

Plan de Marcación Uniforme •

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

PBX

PBX

7xxx 5XXX

PBX

6xxx 51

51