Telefonia Analogica

Antecedentes y Terminología de la Telefonía Analógica Básica

1) ANTECEDENTES Y TERMINOLOGÍA ANALÓGICA BÁSICA.

a)

14

DE

LA

TELEFONÍA

Inicios de la Comunicación Telefónica. Redes de Telecomunicación.

La comunicación telefónica tiene su fundamento en el hecho de la necesidad del ser humano de comunicarse con sus semejantes. Como está involucrada la distancia, dicha necesidad ha conducido a que la tecnología se preocupe en satisfacerla utilizando la telefonía. El servicio telefónico está soportado por una industria que puede ser pública o privada. Si se habla de compañía telefónica, corresponde a una empresa privada; si por el contrario se menciona administración telefónica, se está refiriendo a una institución gubernamental.

El sistema de Red Pública o PSTN (Public Switched Telecommunication Network, por sus siglas en inglés) es enorme. En adelante será referido como PSTN. Existen cientos de redes interconectadas entre sí para formar una vasta red internacional; la cual posee aproximadamente un millardo de teléfonos conectados a esta red, así como cientos de miles de computadores que usan la red telefónica como medio de comunicación. La PSTN sirve también como vehículo para video-conferencias, conectividad punto-a-punto de facsímiles en conexiones de discado.

Además de la PSTN, mencionada anteriormente, existen otras redes tales como LAN (Local Area Network) o Redes de Área Local. La LAN es un tipo de red corporativa que se ha optimizado para la comunicación de datos, y ha experimentado un gran crecimiento en las últimas décadas. Una red empresarial (o corporativa) puede estar constituida por múltiples LANs, interconectándose entre sí usando la forma de comunicación tipo PSTN, Frame Relay, Relay, entre Telefonía Digital y Móvil Celular


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otros. Otro tipo de red la Red Privada, la cual puede ser una red empresarial en su totalidad o parcialmente.

Similar a la PSTN, la Red privada provee servicio de telecomunicaciones

dedicadas exclusivamente a una corporación. Estas redes privadas son colocadas con la finalidad de proveer servicio debido a necesidades corporativas, tales como: gasto de dinero que la empresa no esté dispuesta a pagar, proveer servicio aceptable, entre otros. En algunos casos la red privada es una capa superpuesta en la PSTN, donde la empresa propietaria de dicha red utiliza la PSTN con fines de transmisión, alquilando capacidad de transmisión pero teniendo y ejecutando su propio sistema de conmutación.

En este orden de ideas, las secciones básicas en la que la ingeniería de telecomunicaciones ha sido dividida son transmisión y conmutación. “La transmisión tiene que ver con entregar una señal eléctrica de calidad desde un punto X hasta un punto Y. Digamos que la conmutación conecta el punto X con el punto Y en vez de con el punto Z” ( Telecommunication System Engineering [1], p.2).

Hace algunos años la transmisión y la conmutación fueron disciplinas

muy separadas y distintas. Hoy por hoy esa separación está desapareciendo.

b)

La Conexión Telefónica Analógica.

i)

Inicios y Evolución.

Tal y como lo conocemos hoy en día, el teléfono es un aparato conectado al mundo exterior por un par de cables metálicos.

La descripción de este dispositivo, aunque muy

conocido, se hace indispensable para comenzar a conocer los aspectos básicos de la telefonía.

Telefonía Digital y Móvil Celular


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otros. Otro tipo de red la Red Privada, la cual puede ser una red empresarial en su totalidad o parcialmente.

Similar a la PSTN, la Red privada provee servicio de telecomunicaciones

dedicadas exclusivamente a una corporación. Estas redes privadas son colocadas con la finalidad de proveer servicio debido a necesidades corporativas, tales como: gasto de dinero que la empresa no esté dispuesta a pagar, proveer servicio aceptable, entre otros. En algunos casos la red privada es una capa superpuesta en la PSTN, donde la empresa propietaria de dicha red utiliza la PSTN con fines de transmisión, alquilando capacidad de transmisión pero teniendo y ejecutando su propio sistema de conmutación.

En este orden de ideas, las secciones básicas en la que la ingeniería de telecomunicaciones ha sido dividida son transmisión y conmutación. “La transmisión tiene que ver con entregar una señal eléctrica de calidad desde un punto X hasta un punto Y. Digamos que la conmutación conecta el punto X con el punto Y en vez de con el punto Z” ( Telecommunication System Engineering [1], p.2).

Hace algunos años la transmisión y la conmutación fueron disciplinas

muy separadas y distintas. Hoy por hoy esa separación está desapareciendo.

b)

La Conexión Telefónica Analógica.

i)

Inicios y Evolución.

Tal y como lo conocemos hoy en día, el teléfono es un aparato conectado al mundo exterior por un par de cables metálicos.

La descripción de este dispositivo, aunque muy

conocido, se hace indispensable para comenzar a conocer los aspectos básicos de la telefonía.



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El aparato telefónico consiste en un conjunto auricular-bocina (handset), una horquilla donde reposa el handset, un dispositivo de señalización, que puede ser tanto de disco (dial) o de botones pulsantes. El handset está hecho de dos transductores electroacústicos, el auricular o receptor y la bocina o transmisor. Existe también una circutería que permite que algo de la energía transmitida sea realimentada al receptor.

El transmisor o bocina convierte la energía acústica en energía eléctrica por medio de un transmisor de carbón granulado.

El transmisor requiere un potencial de corriente directa,

usualmente en el orden de los 3–5 V, a través de sus electrodos. En los sistemas telefónicos actuales, este voltaje es suplido por la central telefónica (o switching center) y se ha estandarizado a –48V dc. La corriente de la batería fluye a través del carbón granulado cuando el handset es levantado de la horquilla o se descuelga. Cuando el diafragma del transmisor es afectado por el sonido, las variaciones de la presión del aire se transfieren al carbón, y como consecuencia varía la resistencia de la ruta eléctrica a través del carbón en proporción a esa presión. De esto resulta una corriente directa pulsante.

El receptor típico consiste en un diafragma de material magnético, frecuentemente se usa aleación de hierro suave, colocado en un campo magnético estacionario el cual es suplido por un imán permanente, y un campo magnético variante originado por las corrientes de voz que fluyen hacia las bobinas de voz. Estas corrientes de voz son alternantes (ac) por naturaleza y son originadas en el último extremo del transmisor. Estas corrientes ocasionan que el campo magnético del receptor crezca y decrezca de forma alternativa, haciendo que el diafragma se mueva y responda a las variaciones. Como consecuencia, se establece una onda de presión acústica, que más o menos exactamente reproduce la onda sonora original del transmisor telefónico que se encuentra en la distancia.



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El sidetone es el sonido de la voz de la persona que se escucha en el propio receptor. Este nivel de sidetone debe ser controlado. Cuando el nivel es alto, la reacción natural de la persona que habla tiende a bajar la voz, y si es muy bajo, tenderá a elevarla; causando molestias al interlocutor en uno u otro caso. La regulación regulación del sidetone se hace por medio de la cantidad de energía que será realimentada.

ii)

Sistemas de Conmutación.

Una red telefónica consiste en rutas que conectan nodos de conmutación con la finalidad de que cada teléfono en la red pueda conectarse con cualquier otro teléfono en el mundo al cual se le provea servicio por la red. En la sección anterior se explica que la transmisión permite a cualesquiera dos suscriptores en la red se escuchen satisfactoriamente. Un conmutador establece una ruta de comunicación sobre la demanda de esta y la quita cuando ya ya no es necesaria. Ejecuta operaciones lógicas para establecer la ruta y automáticamente cargar al suscriptor para su uso. Ahora, básicamente, la conmutación permite que la red sea construida de manera económica gracias a las instalaciones de concentración y expansión. Estas instalaciones son las rutas (troncales) que conectan los nodos de conmutación. Los conmutadores establecen una ruta entre dos terminales específicos, los cuales se denominan suscriptores en la jerga de telefonía. Los sistemas comerciales de conmutación deben satisfacer los siguientes requerimientos de usuario:

!"Cada

usuario tiene la necesidad -y debe haber la capacidad- de comunicarse con

cualquier otro usuario.



!"La

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velocidad de conexión no es crítica, pero el tiempo de conexión debe ser

relativamente pequeño comparado con el tiempo de espera o el tiempo de conversación.

!"El

grado de servicio, o la probabilidad de completar una llamada, tampoco es

crítica pero debe ser alta. La Recomendación de la CCITT Q.95 establece, p=0,01 (esto indica que es una llamada perdida en 100 intentos) por link en una conexión internacional.

!"El

usuario espera y asume privacidad en la conversación pero usualmente no lo

pide específicamente, a excepción de casos especiales, puede ser garantizado.

!"El

primer modo de comunicación para la mayoría de los usuarios será voz (o el

canal de voz).

!"El

sistema debe estar disponible al usuario en cualquier momento que el usuario

así lo requiera ( Telecommunication System Engineering [1], p.100 ).

Un término importante a destacar en la conmutación es Concentración, cuya principal función es la de concentrar el tráfico telefónico. El siguiente diagrama explica el concepto:



Entradas

Salidas

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Entradas

Concentración

Salidas

Expansión

Figura 1.1. Concentración y Expansión.

La función de la Concentración es la de reducir el número de rutas de conmutación que se encuentran dentro de la central, así como el número de troncales que conectan a la central local con otras centrales. De forma inversa, el conmutador realiza la función de expansión para proveer a los suscriptores de acceso a los troncales de llegada y las rutas de conmutación. La concentración es la relación que existe entre la cantidad de jacks de entrada con respecto a las posiciones de cables. La expansión es, al contrario de la primera, la relación entre el número de posiciones de cables con respecto a los terminales (jacks) de salida.

“Los terminales de salida y los de inicio pueden ser intercambiables, esto quiere decir que el suscriptor que es llamado puede ser en otro momento el suscriptor que hace la llamada” (Telecommunication System Engineering [1], p106 ).

En una central local se provee de medios para conectar cada línea de suscriptor a cualquier otra en la misma central. Esto se efectúa gracias a que cada troncal de llegada puede conectarse a cualquier línea de usuario y cada línea de usuario puede conectarse a cada troncal de salida. Las funciones del conmutador son controladas de forma remota por el suscriptor que hace la llamada, independientemente si es un suscriptor local o de larga distancia. Estas instrucciones Telefonía Digital y Móvil Celular


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remotas son transmitidas a la central al “colgar” o “descolgar” y al enviar información (dial). Existen 8 funciones básicas de un conmutador convencional, a saber: (1) Interconexión, (2) Control, (3) Alerta, (4) Atención, (5) Recepción de Información, (6) Transmisión de información, (7) Prueba de ocupación, (8) Supervisor.

En la Figura 1.2 se muestra un centro típico de conmutación manual donde se muestran las 8 funciones básicas en una llamada. Los jacks que se observan en la parte frontal del operador, así como los jacks de línea de suscriptor, y los jacks de troncales entrantes y salientes ilustran la importante función de interconexión. La interconexión se hace por cables de conexión de doble terminación, conexiones suscriptor a suscriptor o suscriptor a troncal. Por definición, un cable de interconexión ocupa dos jacks, por esta razón los cables disponibles son siempre menos que la mitad del número de jacks que aparecen en el tablero. Es aquí donde toma lugar la concentración en la central manual; y debido a que cualquier cable puede ser usado para completar una conexión a cualquier jack terminal, la distribución es también realizada en este sitio.

El operador que maneja la central se da cuenta que hay una llamada entrante, requiriendo conexión, porque se enciende una lámpara en el panel frontal. Esta función se denomina el atender-alertar. El operador determina un cable que esté en condición de espera y conecta el jack de la llamada entrante, considerándose como que el operador asume funciones de control en la central. En este sentido el operador precisa el destino de la llamada y conecta el cable en el jack del suscriptor que es llamado o en su defecto en la troncal que lleve a dicho suscriptor. Antes de conectar el jack de la llamada entrante, el operador debe realizar una prueba de ocupación de modo de asegurarse que la línea no esté ocupada.



FUNCIÓN DE ATENCIÓN

FUNCIÓN DE INTERCONEXIÓN

Líneas de suscriptor Troncal de llegada Troncal de salida

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Cable de 2 terminales

jacks

Terminal origen

Terminal final

FUNCIÓN DE SUPERVISIÓN FUNCIÓN DE ALERTA

Fuente de ring

OPERADOR Función de Recepción de Información Función de Transmisión de Información Función de Control Función de Prueba de Ocupación

Figura 1.2. Central Manual. Ilustración de las funciones de conmutación. (Telecommunication System Engineering [1], Figure 3.1, p.105)



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El suscriptor destinatario es alertado de que existe una llamada entrante cuando el operador conecta la línea a una fuente de corriente de ring, lo que produce el conocido sonido. Cuando se trata de una llamada cuyo destino es otra central los medios de señalización son usados para la señalización en las troncales, en cuyo caso el operador realiza la función de manera oral o discando la información de la llamada hacia la siguiente central. Como se mencionó anteriormente, es por medio del uso de lámparas que se realiza la función de supervisión; estas lámparas mostrarán que una llamada ha sido completada y que el cable ha sido desconectado.

Entre las funciones de control que realiza el operador para colocar una llamada están la de seleccionar el cable, conectarlo en el jack de la línea que hace la llamada, conectar sus audífonos de modo de determinar la información de quien hace la llamada, seleccionar el jack del suscriptor (haciendo la correspondiente prueba de ocupación) a quien va dirigida la llamada, conectar el otro extremo del cable dentro de dicho jack y alertar por medio del ring al suscriptor que está siendo llamado.

Adicional a los conceptos de concentración y expansión a los que se hizo referencia, existe otro concepto muy importante en lo que a conmutación se refiere: Distribución. “La etapa de distribución en conmutación sirve para conectar por medio de conmutación la etapa de concentración con la etapa de expansión” ( Telecommunication System Engineering [1], p.107 ).

En una central local, el número de entradas a la etapa de concentración se determina por el número de suscriptores conectados a dicha central. Asimismo, el número de salidas de la etapa de expansión se determina por el número de suscriptores a los cuales la central les da servicio. Las salidas de la etapa de concentración son menos que las entradas. Dichas salidas son denominadas troncales y se forman en grupos. Estos grupos son llamados grupos troncales. Telefonía Digital y Móvil Celular


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En cuanto a los tipos de conmutadores utilizados, se hace referencia a los conmutadores electromecánicos. Estos conmutadores, siendo todos operados por relays, están catalogados dos tipos, de motricidad gruesa y de motricidad fina. “En la categoría de motricidad gruesa, el conmutador más antiguo (patentado en 1891) es el Strowger o conmutador paso-a-paso (SxS)” (Telecommunication System Engineering [1], p.108 ). Los conmutadores electromecánicos son operados mediante ratches que son como relés de paso. Los pasos de los conmutadores SxS son diez, para que de este modo encaje en nuestro sistema decimal de números.

Por otro lado, los conmutadores de motricidad fina son tipificados por conmutadores de tipo crossbar (o barra cruzada). Crossbar no es más que una matriz de puntos cruzados que permiten una conexión de rutas de comunicación (speech-path) procedentes de un conmutador. Su construcción se hace por medio de cañas de relays o cross-points de estado sólido (utilizando para ello semiconductores). En la Figura 1.3 se muestra un diagrama de matriz de cross-point.

Figura 1.3. Matriz de Cross-point. (Telecommunication System Engineering [1], Figure 3.5, p.109)



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Existen esquemas de conexión en cuanto a concentración, expansión y distribución se refiere. Uno de estos esquemas, los Múltiples, se realizan para extender el acceso: una entrada, muchas salidas; o también de forma reversa, muchas entradas, una salida. Otros esquemas son los Enlaces, los cuales proveen conexión para múltiples entradas de conmutadores de un estado a múltiples salidas de conmutadores en otro estado. En la Figura 1.4 se puede apreciar el concepto de Múltiples.

Entrada

Entradas

Salidas

Salida

Figura 1.4. Ejemplos de múltiples. (Telecommunication System Engineering [1], Figure 3.6, p.109).



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En la Figura 1.5 se observa el concepto de Enlaces.

Entradas

Salidas Enlace

A

Enlace

Entradas

Salidas

Enlace

Enlace

B

Figura 1.5. Ejemplos de Enlaces. (Telecommunication System Engineering [1], Figure 3.7, p.110)

A continuación se presentan tres conceptos básicos muy importantes en lo que a conmutación se refiere, ellos son: Degeneración, Disponibilidad, y Nivelación.



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Degeneración. Es una medida de la variación del tráfico, en un enlace dado, desde el punto de tráfico aleatorio simple. Puede expresarse según la siguiente relación:

Degeneraci ón

=

Varianza del Tráfico ofrecido Medio del Tráfico ofrecido

Ecuación 1.1. (Telecommunications System Engineering [1], p.110) En el caso de tráfico aleatorio simple, la expresión anterior da un valor igual a 1; y será mayor que 1 cuando la Varianza sea mayor que el Medio: caso de desbordamiento de tráfico.

Disponibilidad. Se entiende por Disponibilidad la condición de que las entradas libres, en un arreglo de conmutadores, tengan acceso a las salidas y cuya prueba de ocupación de como resultado libre u ocupado. Existen dos casos: Disponibilidad completa y Disponibilidad limitada, cuyas descripciones quedan sobreentendidas.

Clasificación. Cuando existe Disponibilidad limitada, se hace un arreglo de entradas en grupos. Estos grupos son llamados grupos de nivelación . Es un método de asignación de salidas a los grupos de nivelación de modo que se pueda manejar el tráfico.

Sistemas de Control

Al hablar sobre conmutadores y sistemas de conmutación, la función de control sobre estos juega un papel esencial. Se han establecido sistemas de control en un conmutador con la finalidad de establecer una vía hacia la matriz de conmutación. La finalidad del sistema de



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control es proporcionar una vía, en la matriz de conmutación, entre los puertos de entrada como de salida de la llamada. Existen dos métodos para establecer esa vía, los cuales son: Control Progresivo y Control Común

El Control Progresivo establece la vía de comunicación en la medida en que el conmutador pasa de estado a estado. En cada uno de los estados, y mientras la llamada está en progreso, se elige un grupo de rutas idénticas que lleven hacia el destino en el conmutador, y se selecciona un grupo de circuito competentes.

Como este sistema de control no tiene un

conocimiento a priori de las condiciones posteriores en el sistema, una llamada puede viajar por una línea ocupada y tener que esperar todo el proceso inicial para transmitir de vuelta una señal de ocupado.

Dentro del método de control progresivo existen dos casos. Si el sistema de control funciona de manera directa como resultado de los pulsos de marcado del suscriptor, el sistema es denominado Control Progresivo Directo . En este sistema, el número telefónico que es marcado se asocia con una vía específica a través del árbol de selección, el cual está formado por ramas de 10 dígitos (0 al 9). Otra característica es que el tiempo de conmutación está en secuencia directa y en sincronismo con los dígitos marcados por el suscriptor. Este método es utilizado en centrales telefónicas pequeñas, debido a que su circuito es pequeño y económico. Su desventaja es que necesita una cantidad de infraestructura para proveer un grado de servicio satisfactorio, debido a sus requerimientos de trabajo. Por esto su eficiencia es menor con respecto a otros sistemas con rutas de interconexión.

El otro caso, que está presente en los sistemas de control progresivo actuales, es el Control Progresivo de Registro .

Este sistema consiste en la inclusión de un buffer o registro

entre los dígitos que marca el suscriptor; esto elimina muchas de las desventajas del control Telefonía Digital y Móvil Celular


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progresivo directo. En las instalaciones de paso-a-paso, el control progresivo de registro consiste en una unidad A y un director. La unidad A conecta la línea de entrada a un selector de dígitos A libre. Esta unidad pasa el selector al grupo de nivel correspondiente al dígito que se marcó en primer lugar y luego lo rota a un director que esté libre. Los dos dígitos que permanecen del código de central y los cuatro dígitos correspondientes al número del suscriptor se registran en el director. Los primeros dos dígitos enrutan la llamada a la central propia o a la central distante correspondiente. El director traduce los dígitos dos y tres a un código que es más versátil para las operaciones del conmutador y guarda los últimos cuatro dígitos del número marcado. Este código se transmite al primer selector de códigos, y se pasa la llamada a la central respectiva. Luego, los dígitos que han quedado atrás son transmitidos tal cual para que la central correspondiente actúe. Una vez completadas estas operaciones, la unidad de dígitos A, el selector y el director quedan libres para actuar en otra llamada entrante.

El Control Común se define como un proveedor de medios de control en la red de conmutación, el cual primero identifica los terminales de entrada de la red que están disponibles para luego establecer una vía entre ellos, realizando una prueba de ocupación previa. Este sistema de control cubre el conmutador en su totalidad o realiza el control separado para las mitades de origen y destino. El control común usa marcadores, los cuales son mayormente aplicables en redes de conmutación tipo grid (rejilla). Estas redes se definirán más adelante. El marcador es un dispositivo de operación sumamente rápido, el cual sirve varias llamadas por minuto; por este motivo trabaja con uno o más registros. Su función es la de localizar una ruta, hacerle la prueba de ocupación, y finalmente colocar un canal particular a través de la red de conmutación tipo grid.

Debido a la velocidad de trabajo del marcador, la información (número telefónico) proveniente de pulsos discados, tonos pulsados o información de señalización entre registros es almacenada en el registro y enviada al marcador cuando este la solicita. El registro puede recibir Telefonía Digital y Móvil Celular


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el número totalmente discado y almacenarlo antes de descargarlo al marcador, o sólo tomar el código de la central o el código de área y el código de la central los cuales son suficientes para identificar el grupo troncal. El registro también identifica la ubicación de la llamada entrante o establece una vía de control a la entrada del marcador.

iii)

La Central Telefónica Privada (PBX, Private Branch Exchange).

Se le da este nombre, Private Branch Exchange , a un sistema de conmutación propio o alquilado por alguna compañía que provee funciones de conmutación y acceso a la PSTN. En otras palabras, una PBX es una central telefónica ubicada físicamente en una empresa o negocio, y no en la edificación de un Operador destinada a la telefonía pública.

Gracias a la utilización de la PBX se pudieron introducir diversas características para los usuarios, tales como el marcado abreviado, recursos para la gerencia de costos, múltiples clases de servicios con prioridad y restricciones de acceso a códigos de área, líneas WATS (por sus siglas en inglés, Wide Area Telephone Service ), mínimos costos de enrutamiento para seleccionar líneas de lazo, circuitos de central foráneas, callback automático cuando existe disponibilidad en los circuitos, monitoreo y análisis de tráfico para determinar la utilización de circuitos existentes o para comprobar las probabilidades de bloqueo y la rentabilidad de la red, entre otros.

c)

Redes Locales y Redes de Larga Distancia. Redes Jerárquicas.

Redes Locales.



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En un sector o área, considerada como local o cercana (de ahora en adelante se denominará área local), están contenidos la planta de suscriptor, las centrales locales, y la planta troncal la cual interconecta estas centrales locales. La planta troncal, a su vez, conecta un área local con el siguiente nivel en la jerarquía de la red.

A pesar de que el área local no es el gran productor de ingresos per cápita invertidos, y que no existiría red sin ella, el diseño de dichas redes locales involucran un número de factores limitativos, de los cuales, el más importante de ellos es, por supuesto, el económico. En el diseño de las redes locales se necesita tener en cuenta los siguientes aspectos: (1) Extensión geográfica del área local de interés, (2) número de habitantes y densidad de teléfonos existentes, (3) hábitos de realizar llamadas telefónicas, (4) porcentaje de teléfonos comerciales, (5) ubicación de centrales telefónicas existentes y la extensión de sus áreas de servicio, (6) esquema de troncales, (7) características de transmisión y señalización actual. Además, cada suscriptor está conectado a su respectiva central de servicio por un par de cables, esto limita en alguna forma la longitud de dicha conexión.

A partir de ahora se denominará el par de cables que conecta al suscriptor con la central local como el circuito del suscriptor. Un circuito típico de suscriptor es accionado por medio de una batería en el conmutador. El voltaje de esta batería ha sido estandarizado a –48 V dc.

La longitud del circuito del suscriptor estará limitada por límites de atenuación y límites de señalización. La atenuación se refiere a las pérdidas ocasionadas en el circuito a una frecuencia de referencia, medida en decibel o neper. “La frecuencia de referencia es de 1 kHz en América del Norte y 800 Hz en Europa y muchas otras partes del mundo” ( Telecommunication System Engineering [1], p.62).



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Mientras la longitud del circuito sea mayor, la pérdida por atenuación, a la frecuencia de referencia, incrementará su valor y podrá llegar un punto en el que el usuario no podrá escuchar “suficientemente bien” ( Telecommunication System Engineering [1], p.62 ). Además, como el voltaje de la batería (–48 V) permanece constante mientras la longitud del circuito se incrementa, la efectividad de la señalización se pierde. Esto es debido a la caída producto del efecto Joule (IR) en la línea; al aumentar la longitud del circuito, aumenta la resistencia (R) y aumenta la caída. Cuando se descuelga el teléfono, se cierra el circuito y fluye la corriente, cerrando un relay en el conmutador. Si es insuficiente el flujo de corriente, el relé no cerrará o cerrará y abrirá de manera intermitente impidiendo el asimiento. Se entiende por asimiento la acción de petición de conexión, enviándose una señal al equipo de conmutación por parte del aparato telefónico.

La limitación por señalización está relacionada directamente por la conductividad del circuito conductor y su diámetro. Para propósitos de señalización, mientras más largos sean los cables de cobre, mejor. Pero se presenta un contraste económico, y es que mientras mayor sea el conductor, mayor serán las pérdidas por atenuación, como ya se dijo anteriormente.

Escuchar suficientemente bien

en una conexión telefónica es un aspecto subjetivo bajo el

emblema de la “satisfacción del cliente”. Teniendo en cuenta la señal recibida por el suscriptor (o cliente), la satisfacción del cliente se verá afectada por el nivel de potencia de la señal, la relación señal-a-ruido, y la respuesta o característica de atenuación de frecuencia.

Un sistema de clasificación, internacionalmente usado, para la nivelación de la satisfacción del cliente es el Sistema de Referencia Equivalente . Este sistema, que considera sólo la medición del nivel de potencia de la señal, se divide en dos aspectos: (1) un valor en decibel es asignado a un tipo de subconjunto, y (2) las pérdidas (medidas a 800 Hz) en la red. La manera de Telefonía Digital y Móvil Celular


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determinar la referencia equivalente es sumar algebraicamente el valor en decibel asignado al subconjunto más el valor de las pérdidas en el circuito.

En las redes locales, la central telefónica normalmente es ubicada utilizando el método de centro de gravedad .

Este método consiste en dibujar, sobre el plano de la localidad, pequeños

cuadrados a escala (de 100 a 500 m por lado) y colocar dentro de cada cuadrado la cantidad de suscriptores que pertenecen a esa área. Luego se trazará una línea horizontal que divida en dos la cantidad de suscriptores existentes, y se hará lo mismo trazando una línea vertical. El punto de intersección de estas dos líneas será el punto óptimo teórico para la ubicación de la central.

Las centrales locales se interconectan utilizando troncales. Las troncales usan transmisión a frecuencia de voz (VF, por sus siglas en inglés, Voice Frequency ) sobre pares de cables los cuales son agrupados en cables multipares.

Los esquemas de troncales en las áreas locales han sido estructurados tipo mallas en la conexión con las centrales. Las conexiones tipo malla se han hecho y su viabilidad obedece a la capacidad de flujo de tráfico. En la medida en que el flujo de tráfico se reduce, se utiliza el enrutamiento tandem, pudiendo ser este una alternativa de economía.

Redes de Larga Distancia.

Tres criterios sustentan las redes de larga distancia. Ellos son: (1) el esquema de enrutamiento considerando la intensidad del tráfico, (2) el esquema de conmutación y su correspondiente señalización asociada, y (3) el plan de transmisión.



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Las centrales de paso (tandem) se ubican dentro del área de la ciudad o cerca de ella, no tanto por el manejo de tráfico, sino por el uso de la planta existente. Si dicha central tandem se ubica cerca de dos áreas locales, puede servir a las dos áreas. Todas las centrales locales deben estar conectadas a las centrales tandem. El tamaño de la central tandem se considera de acuerdo a la densidad de población a la que dicha central sirva. Por ejemplo, 4.000 líneas en una tandem pueden servir hasta un millón de suscriptores.

Un aspecto importante es la jerarquía, o los niveles de jerarquía dentro de la red nacional. Se define una red jerárquica de la siguiente forma: “Una red sistemática la cual reduce las salidas y entradas de un grupo troncal de un conmutador a una cantidad razonable, permite el manejo de altas intensidades de tráfico telefónico sobre ciertas rutas cuando es necesario, y permite medios de restauración en ciertas circunstancias cuando ocurra desbordamiento” ( Telecommunication System Engineering [1], p.45).

Una red jerárquica establece niveles dados órdenes de importancia de las centrales que constituyen la red, y se establecen ciertas restricciones (reglas) en cuanto a flujo de tráfico se refiere. Considérese la Figura 1.6. Los cuadrados son las centrales telefónicas, y a medida que dichos cuadrados son más grandes, el nivel de jerarquía es mayor. Numéricamente hablando, una central con número “2” es considerada en el segundo nivel, desde el tope, en la jerarquía. Las restricciones para el flujo de tráfico se observan en las líneas que unen las centrales. El tráfico que vaya desde 3A 1 hasta 3A2 tiene que pasar por 2A 1. De la misma forma, el tráfico que vaya desde 2A1 a 2A2 debe pasar por 1A. Y transfiriendo el concepto más allá, el tráfico que vaya desde cualquier central A hasta cualquier central B debe pasar por la central 1A.

Otro aspecto importante se muestra en la línea punteada entre las centrales 2B 1 y 2B2: la ruta de alto uso. Esta conexión entre centrales se hace cuando se ha verificado que existe alta Telefonía Digital y Móvil Celular


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intensidad de flujo de tráfico y la distancia entre centrales es tal que, económicamente hablando, se justifica esta conexión. Considerando, además, que se libera al conmutador y a las troncales regulares de la jerarquía. Una vez establecidas las rutas de alto uso, el tráfico será dirigido de manera prioritaria por dichas rutas y el exceso por la estructura jerárquica. El nombre que recibe una ruta en el más alto nivel de la jerarquía se denomina ruta final.

1A

2A1 3A1

1B

2A2 3A2

3A3

2A3 3A4

3A5

2B1 3A6

3B1

2B2 3B2

3B3

3B4

Figura 1.6. Red Estrella de alto orden jerárquico. (Telecommunication System Engineering [1], Figure 1.13, p.45)

No existe jerarquía para las centrales de conmutación internacionales o ISCs (International Switching Centers, por sus siglas en inglés). Es por ello que en el tope de la estructura jerárquica, en cualquier país, se encuentra la ISC. En el nivel inmediato inferior estará la red de larga distancia; y bajando aún más se encontrará la red local con sus respectivas centrales locales y centrales tandem.



35

“Hoy por hoy la tendencia es a reducir el número de niveles de jerarquía. Los factores que lideran la existencia de dos o más niveles jerárquicos son: el tamaño geográfico, la densidad de teléfonos (usualmente por 100 habitantes), la tendencia del tráfico, y según el sistema Bell los factores políticos” ( Telecommunication System Engineering [1], p.221 ).

d)

Sistemas de numeración. Enrutamiento.

Numeración. La numeración es básica para la conmutación. Una red de telecomunicaciones comprende un número de nodos (centrales de conmutación) interconectados entre sí por grupos de circuitos. Para ejemplificarlo, podemos decir que dicha red es la unión de enlaces similar a los bronquios en los pulmones, o las ramas en un árbol. En cada bronquio o rama (en adelante se hará referencia a enlaces

en vez de bronquios o ramas), existen múltiples opciones. Si un suscriptor desea

comunicarse con otro, se hace una conexión entre el punto de origen (suscriptor que origina la llamada) y el punto de llegada (suscriptor que recibe la llamada) utilizando las conexiones físicas de los enlaces. Es obvio que dentro de las múltiples opciones que existen, algunas de ellas, y no todas, dirigirán la comunicación hacia el punto de destino deseado. Esto es porque existe no sólo una vía entre dos puntos (o dos suscriptores), sino que son presentadas rutas alternas. La manera, entonces, como una llamada es direccionada (o enrutada) dentro de la red telefónica es por medio del número telefónico. Dicho número telefónico será el agente que active el o los conmutadores en cada enlace. Recapitulando, el número telefónico tiene dos funciones: (1) enrutar la llamada telefónica y (2) activar los equipos de conmutación necesarios para efectuar el cobro. A cada suscriptor le es asignado un único número telefónico, diferente a todos en la red. El número telefónico hace referencia a los datos personales del suscriptor, tales como nombre y dirección; y en la central local, cada número telefónico está asociado con un y sólo un circuito de suscriptor. Para efectuar una llamada telefónica, se descuelga el hand-set y se espera el tono de Telefonía Digital y Móvil Celular


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discado, el cual indica que la central de conmutación está lista para recibir la información necesaria de modo de efectuar las dos funciones básicas mencionadas anteriormente: enrutar la llamada telefónica y colocar a punto los equipos de cobro. Esta información necesaria es el número telefónico. Adicionalmente, el número de suscriptor es el número que será discado o marcado para llegar hasta un suscriptor en la misma área local. A continuación se presenta una relación existente entre el total de líneas telefónicas al número de dígitos en el número telefónico, según la capacidad del sistema de conmutación. Esta es:

1. Si el conmutador tiene una capacidad de 100 líneas telefónicas , se pueden tener hasta 100 suscriptores

y los números telefónicos se asignarán desde el 00 hasta el 99.

2. Si el conmutador tiene una capacidad de 1000 líneas telefónicas , se pueden tener hasta 1000 suscriptores

y los números telefónicos se asignarán desde el 000 hasta el 999.

3. Si el conmutador tiene una capacidad de 10.000 líneas telefónicas , se pueden tener hasta 10.000 suscriptores y los números telefónicos se asignarán desde el 0000 hasta el 9999.

Al alcanzar los 100, 1000 ó 10.000 suscriptores, para cada caso, se llega a un punto crítico indeseable para el sistema de conmutación. “En muchos sistemas actuales existe un tope límite para el número de suscriptores que pueden ser atendidos por una sola unidad de conmutación. Incrementar más allá del límite es, o imposible o no económico. Usualmente, una unidad de conmutación es más económica cuando opera cerca del límite de suscriptores para la cual fue Telefonía Digital y Móvil Celular


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diseñada. Sin embargo, para fines prácticos es necesario mantener algo de capacidad de sobra en reserva” (Telecommunication System Engineering [1], p.102 ).

Para fines de este trabajo, y considerando la situación actual en la numeración nacional, se considerarán las centrales telefónicas con números de suscriptores de siete dígitos. Así como sigue: 823 – 1528. Donde el 823 identifica la central local; y el 1528 identifica al suscriptor. Como se puede ver, los últimos 4 dígitos son los de identificación del suscriptor, logrando así hasta 10.000 suscriptores con los números del 0000 hasta el 9999, como se mencionó anteriormente.

La Rec. E.163 de la CCITT plantea que un número internacional no debe tener más de 12 dígitos. Estos 12 dígitos no incluyen el código del país. Se entiende por número internacional aquel que es necesario ser marcado o discado para que un suscriptor local se conecte con un suscriptor fuera del país.

De acuerdo a las Recs. E.160, E.161, y E.162 se definen los siguientes términos.

Área de Numeración Local. Es el área en la cual cualesquiera dos suscriptores utilizan el mismo procedimiento de discado para llegar hasta otro suscriptor en la red telefónica. Los suscriptores que pertenecen a la misma área de numeración pueden llamarse entre sí únicamente discando el número de suscriptor.

Si los suscriptores pertenecen a diferentes áreas de

numeración, deberán discar el prefijo de la troncal más el código de la troncal previo al discado del número del suscriptor.



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Número de Suscriptor. Este es el número que debe ser discado o marcado para llegar hasta un suscriptor en la misma red local o área de numeración.

Prefijo de Troncal (Código de Acceso). Este es un dígito o combinación de dígitos que deben ser marcados o discados por un suscriptor que realiza una llamada a otro suscriptor cuya ubicación es dentro del país pero fuera del área de numeración del primero. Este prefijo de troncal provee acceso al equipo troncal automático de salida. En el caso de Venezuela, ese prefijo de troncal es el dígito cero (“0”).

Código de Troncal (Código de Área). Este es un dígito o combinación de dígitos (sin incluir el Prefijo de Troncal) que caracterizan un área de numeración particular dentro del país.

Código de País. Este es la combinación de uno, dos, o tres dígitos que caracterizan un país.

Código Local. Este es un dígito o combinación de dígitos para obtener acceso a un número de área adyacente o a una central individual (o centrales) en esa área.

Otras definiciones que da la CCITT son las de numeración uniforme y numeración nouniforme. La numeración uniforme es un esquema de numeración en el cual la longitud de los números de los suscriptores es uniforme dentro de un área de numeración. Esto es, para que un suscriptor se comunique con otro suscriptor, este marcará un número de dígitos que será igual al de cualquier otro suscriptor que pertenezca a determinada área de numeración. Cuando la llamada es de un área de numeración a otra, sucede lo mismo. Para ejemplificar esta definición veamos el caso de Venezuela. En cualquier ciudad del país, dentro de cada ciudad, un suscriptor Telefonía Digital y Móvil Celular


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debe marcar siete dígitos para comunicarse con otro suscriptor. Para realizar una llamada nacional (teniéndose que marcar el Código de área antes que el número del suscriptor) se deben marcar diez dígitos, más un dígito adicional (Prefijo Troncal).

Por ejemplo, un suscriptor de la ciudad de Caracas que desea llamar a otro suscriptor de la ciudad de Valencia deberá marcar o discar: 0-241-823-1528.

El desglose de los términos es:

0 – Prefijo Troncal

241 – Código de área

823 – Identificador de la central local

1528 – Número de suscriptor

La numeración no-uniforme es un esquema de numeración en el cual la cantidad de dígitos en el número de suscriptor varía dentro de un área de numeración determinada.

La razón por la cual deben marcarse diez dígitos más uno adicional está en los métodos que utiliza el conmutador para distinguir cuándo la llamada es local (siete dígitos) o cuando la



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llamada es nacional. El método utilizado en Venezuela es el “método de prefijo”, el cual consiste en añadir el cero (“0”) antes del código de área y luego marcar los siete dígitos del número telefónico. Como se explicó anteriormente, este cero es el Prefijo Troncal.

Existe otro método que es llamado “método de tiempo” (o timing-method , por su expresión en inglés). Este método consiste en que el conmutador espera un tiempo de entre 3 a 5 segundos después de recibir los siete dígitos. Si durante estos segundos el conmutador recibe uno o más dígitos adicionales, entonces el conmutador se preparará para una llamada de diez dígitos.

Enrutamiento.

El objetivo del enrutamiento es establecer una conexión exitosa entre dos centrales pertenecientes a la red. Para cualquier intento de llamada telefónica, o cadena de tráfico, la función del enrutamiento será la de seleccionar un grupo de circuito en la red para hacer efectiva la conexión y cuya escogencia estará afectada por información correspondiente a la disponibilidad de los elementos pertenecientes a la red.

Existe un enrutamiento jerárquico, el cual no necesariamente está directamente relacionado con el concepto de la jerarquía en las centrales de conmutación. Entonces, un enrutamiento será jerárquico cuando el tráfico, procedente de todas las llamadas asignadas a una ruta específica, se sobrepase en un mismo conjunto de rutas. Al contrario, una estructura de enrutamiento será no jerárquica, si no se cumple la afirmación anterior.

Un esquema de enrutamiento define cómo se hace disponible un conjunto de rutas entre un par de nodos. Existen dos tipos de enrutamiento: Fijo o Dinámico. En el esquema de Telefonía Digital y Móvil Celular


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enrutamiento Fijo el patrón de enrutamiento es arreglado en aquellos cambios en los que la escogencia de una ruta para una llamada telefónica requiera intervención manual. El esquema de enrutamiento Dinámico presenta variaciones automáticas en la actualización de los patrones de enrutamiento, los cuales pueden ser dependientes del tiempo, de eventos, de estados. Dependiendo del estado de la red, o dependiendo el éxito o fracaso en el intento de una llamada telefónica, dicha actualización se realizará periódicamente, aperiódicamente, o de forma predeterminada.

Si el enrutamiento es dependiente del tiempo, los patrones de enrutamiento son alterados en intervalos de tiempo por día (o semana) permitiendo los cambios en las demandas de tráfico. En caso de ser (el enrutamiento) dependiente de estados, los patrones de enrutamiento serán variados dependiendo al estado de la red. Si es dependiente de eventos, los patrones de enrutamiento son actualizados localmente sobre la base de si hay éxito en una llamada o no, dada una ruta.

Para seleccionar o definir una ruta para una llamada específica, se ponen a prueba las rutas. Para ello existen dos criterios: secuencial o no-secuencial. El secuencial prueba las rutas de un grupo siguiendo la secuencia de aparición. En el caso no-secuencial, las rutas son probadas sin orden específico. Luego, la decisión de seleccionar una ruta en particular estará basada en el estado del (los) grupo(s) de circuito(s), la clase de servicio, o el tipo de llamada.

Tres aplicaciones del enrutamiento del tráfico se presentan ahora. La primera de ellas (y no enumeradas por orden de importancia) es el Enrutamiento Alternativo Automático (AAR Automatic Alternative Routing, por sus siglas en inglés). Este enrutamiento es de tipo progresivo (o irreversible), y toma lugar cuando están ocupados todos los circuitos de un grupo. El AAR se emplea siempre que una central de conmutación tenga la opción de usar más de una ruta de Telefonía Digital y Móvil Celular


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comunicación con otra central. Existen dos tipos de AAR: (1) cuando existe la opción de grupos de circuito directo entre dos centrales y (2) cuando existe la opción de rutas directas e indirectas entre dos centrales.

La segunda es el Re-enrutamiento Automático (RRA – Automatic Rerouting, por sus siglas en inglés. También se utiliza el término Crankback). Este enrutamiento toma lugar cuando existe congestión en la red durante la fase inicial de la llamada. Si la central recibe una señal que indica congestión, dependiendo del tamaño de la troncal de salida de la central origen, dicha llamada será re-enrutada hacia dicha central. Además, si las señales de congestión son de ocurrencia cercana o de ocurrencia lejana, la acción a tomar puede ser la de bloquear la llamada o re-enrutarla.

La tercera, Carga Compartida, tiene que ver con que todos los esquemas de enrutamiento deben compartir la carga de tráfico entre los elementos de la red. Se establece un plan de distribución para desarrollar los esquemas de enrutamiento que colocarán los intentos de llamadas en las rutas escogidas. Los intentos de llamadas se distribuirán según los patrones de enrutamiento específicos.

e)

Señalización para redes telefónicas.

La señalización no es más que el transporte de la inteligencia necesaria para que dos suscriptores se interconecten en una red telefónica. “La señalización le dice al conmutador que un suscriptor desea servicio y luego le da al conmutador la información necesaria para identificar al suscriptor distante requerido y luego enrutar la llamada de forma apropiada” (Telecommunication System Engineering [1], p.151 ).



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Funciones de la Señalización

Supervisor

Dirección

Control (hacia delante)

Estatus (hacia atrás)

• Captura • Mantener • Liberar

• Espera • Ocupado • Desconectar

Estación

• Dial rotatorio • Botón pulsante • Digital

Enrutamiento

• Canal • Troncal

Audible-Visual

Alerta

• Ring • Paging • Descolgar

Progreso

• Tono de discado • Tono de ocupado • Ring back

Figura 1.7. Esquema sobre las funciones de la señalización. (Telecommunication System Engineering [1], Figure 4.1, p.152)

La señalización provee supervisión de la llamada.

Además, el suscriptor recibe

información tal como tono de repique, tono de ocupado, tono de marcado, por medio de la señalización.

Inclusive los pulsos generados para efectuar el cargo por cobranza son

considerados una forma de señalización. Debido a que en una comunicación telefónica está involucrado más de un conmutador, debe haber un intercambio de información entre ellos de forma automática. Esta información de señalización es transmitida por diferentes medios, tales como: duración de pulsos, combinación de pulsos, frecuencia de la señal, combinación de frecuencias, presencia o ausencia de señal, código binario y, para sistemas DC, la dirección o nivel de la corriente transmitida. Véase el esquema (Figura 1.7) con las funciones de la señalización. Telefonía Digital y Móvil Celular


i)

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Supervisor. E & M.

La señalización de supervisor provee información sobre el estado de uso o de reposo que tenga un circuito, o la condición en la que se encuentre. Además provee información acerca del estado de “colgado” o “descolgado” de los teléfonos de los suscriptores. Cuando el teléfono del suscriptor está en estado “descolgado”, fluye una corriente DC por la línea entre el suscriptor y la central de conmutación; contrario a lo que sucede cuando está “colgado”. Esto le dice al conmutador que un suscriptor está requiriendo servicio y le indicará al suscriptor destinatario la señal de que está siendo contactado. Cuando dos suscriptores están conectados, durante el período de ocupación de la línea punto-a-punto, se considera que la línea está ocupada de modo que ningún otro intento de llamada puede tomar dicha vía.

El marcado de los dígitos de un número de suscriptor es la interrupción de la corriente en la condición “descolgado”. Usualmente se denomina este marcado como “make and brake” . Make,

cuando fluye la corriente y brake cuando no fluye la corriente. Ahora bien, la diferencia

entre la señal de marcado y la señalización de supervisor la hace la duración en el tiempo de la señal “descolgado”.

La señalización de supervisión E y M es, probablemente, las más común en troncales. Esta señalización se considera válida sólo en la interfaz de la troncal con el conmutador. El nombre de esta señalización proviene de connotaciones históricas que le dieron a cada conductor su nombre específico: conductor E y conductor M. Este par de conductores son provistos por la interfaz de señalización E y M, y su ubicación es entre el conmutador y el equipo de señalización troncal. El conductor E lleva la información hacia el equipo de conmutación, y el conductor M en sentido contrario.



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Las siguientes condiciones supervisoras muestran la secuencia E y M. Considérese A y B como centrales de interfaz de señalización.

Dirección

Condición en A

Condición en B

Señal A–B

Señal B–A

Conductor M

Conductor E

Conductor M

Conductor E

Colgado

Colgado

Tierra

Abierto

Tierra

Abierto

Descolgado

Colgado

Batería

Abierto

Tierra

Tierra

Colgado

Descolgado

Tierra

Tierra

Batería

Abierto

Descolgado

Descolgado

Batería

Tierra

Batería

Tierra

ii)

Direccionamiento. Código CCITT No. 5 y Código R-2.

El direccionamiento se origina en el momento en que el suscriptor marca los dígitos para comunicarse con otro suscriptor. El conmutador toma los dígitos y los usa para dirigir la llamada telefónica al destino requerido. Además, esta señalización es indispensable en el caso de que existan varios conmutadores involucrados en el curso de la llamada telefónica, incluyendo además la señalización de supervisor.

Esta señalización entre conmutadores es llamada

señalización interregistro. El código de señalización CCITT No. 5 es utilizado como señalización interregistro. A continuación se presenta una tabla con dicho código.



Señal

Dirección

Acoplamiento Proceder a enviar Ocupación Reconocimiento Respuesta Borrar hacia atrás Transferencia hacia delante Borrar hacia atrás Liberar guardia

# $ $ # $ $ # # $

46

Frecuencia Duración de envío F1 F2 F2 F1 F1 F2 F2 F1+F2 F1+F2

Continuo Continuo Continuo Continuo Continuo Continuo 850±200 ms Continuo Continuo

Tiempo de reconocimiento 40±10 40±10 125±25 125±25 125±25 125±25 125±25 125±25 125±25

Tabla 1.1. Código de Señalización de Línea CCITT No. 5. (Telecommunication System Engineering [1], Table 4.7, p.163)

El código de señalización R-2 se encuentra listado en la Rec. Q.361 de la CCITT. Utiliza combinaciones de pares de frecuencias sobre un total de 12 frecuencias para obtener 15 pares posibles. Las 12 frecuencias se dividen en dos grupos de seis de modo de identificar la dirección de la señalización: hacia delante (grupos I y II) y hacia atrás (grupos A y B). Se puede observar en la Tabla 1.2 el código de señalización R-2. Los grupos I y A son considerados como de significado primario y los grupos II y B como de significado secundario. Las señales A-3 y A-5 comandan el

cambio de significado primario a secundario.

Si el cambio de primario a

secundario se hizo por medio del uso del código A-5, entonces hay la posibilidad de volver a cambiar de secundario a primario. Existen dos versiones del sistema de señalización de línea R2, una de las cuales es para uso analógico y la otra usado en redes digitales bajo la estructura PCM.



47

Tabla 1.2. Tabla de Señalización R-2. (Guía de Señalización R-2. A. Kurtukian)



iii)

48

Forzada (Compelled Signaling).

El tiempo de duración de los elementos de señalización es un parámetro muy importante. Por esto la central envía una señal de acoplamiento de 100 ms al iniciarse una llamada telefónica. Cuando la central destino recibe esta señal, envía a la central de origen una señal de vuelta tipo “proceda a enviar”. Después que la central origen recibe la señal “proceda a enviar”, procede a enviar los dígitos a la señal destino, enviando además una señal de “fin de envío”, después de enviar el último dígito.

Los sistemas de señalización forzada actúan de tal forma que, aún habiéndose recibido la señal de reconocimiento, la señal iniciada se mantiene siendo enviada hasta transcurrir el tiempo establecido (100 ms); además, se adaptan automáticamente a la velocidad de propagación para cualquier longitud de circuitos, tipos de conductores y son diseñados para soportar interrupciones cortas en el tiempo. Los receptores de este tipo de señalización no tienen que medir el tiempo de la señal, por lo tanto se hacen más simples y económicos. La principal desventaja de los sistemas de señalización forzada es su baja velocidad, resultando en más tiempo para iniciar una llamada telefónica.

iv)

Lazo a Lazo & Punto a Punto.

Existen dos factores importantes en los sistemas de conmutación. El primero es el intervalo de tiempo que se toma luego que el suscriptor ha marcado todos los dígitos de un número telefónico hasta el “ring back”. Este tiempo es denominado retardo post-marcado , el cual debe ser muy breve, con la finalidad de brindar satisfacción al cliente. Por ring back se entiende la señal, en dirección hacia atrás, hacia el suscriptor que efectúa la llamada y que



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anuncia que el teléfono del suscriptor destino está repicando. El segundo es el tiempo de ocupación del registro para el inicio de la llamada. Debido a que dichos equipos son costosos, se debe reducir este tiempo.

Luego de entender los dos factores mencionados anteriormente, es clave destacar que ambas señalizaciones, Lazo a Lazo y Punto a Punto, influyen directamente en el retardo postmarcado y en el tiempo de ocupación del registro. Esto es exclusivamente para llamadas de larga distancia, donde participan más de una central tandem y/o centrales de larga distancia.

“La señalización Lazo a Lazo puede ser definida como un sistema de señalización donde toda la información de direcciones de interregistros debe ser transferida a la central subsecuente en el enrutamiento de una llamada. Una vez que esta información se recibe, se libera la unidad de control de la central precedente, la cual es el registro. La señalización Punto a Punto abrevia el proceso de modo que las centrales tandem reciben sólo la mínima información necesaria para enrutar la llamada” ( Telecommunication System Engineering [1], p.168 ).

Este tipo de señalización permite que el proceso de contacto entre suscriptores se lleve de una manera mucho más rápida, enviando el número de dígitos mínimo requerido a las centrales tándem o las de larga distancia, y sólo se enviarán los últimos cuatro dígitos del número de siete del suscriptor destino a la central local de dicho suscriptor. Analícese el siguiente ejemplo: Centrales Tandem Central Origen N

CO

Central Destino TA

TB

CT

E



50

El número telefónico que el suscriptor “N” marca es el 823-1528 el cual es el del suscriptor “E”. Utilizando la señalización punto a punto, los eventos se suceden de la siguiente forma:

%" El

registro de la Central Origen (CO) almacena el número 823-1528 que ha sido

enviado por el suscriptor “N”.

%" La

CO analiza el número y toma una troncal (establece una unión) hacia la Central

Tandem TA. Luego la TA le envía a la CO una señal de “proceda a enviar” con lo cual indica que el registro de la TA está listo para recibir la información de enrutamiento (dígitos).

%" La

CO recibe el “proceda a enviar” proveniente de la TA y envía los dígitos 82, los

cuales son los mínimos necesarios para efectuar el tránsito correcto.

%" La

TA analiza los dígitos 82 y toma una troncal hacia la Central Tandem TB. Se

establece contacto directo entre las centrales CO y la TB, con lo que la TA libera el registro. La TB envía la señal “proceda a enviar”.

%" La

CO recibe la señal “proceda a enviar” proveniente de la TB y envía los dígitos 23,

los cuales son los mínimos requeridos para efectuar el tránsito correcto en TB.



%" La

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TB analiza los dígitos 23 y toma una troncal hacia la Central Terminal (CT). Se

establece contacto directo entre las centrales CO y la CT, con lo que la TB libera el registro. La CT envía la señal “proceda a enviar”.

%" La

CO recibe la señal “proceda a enviar” proveniente de la CT, y le envía los dígitos

1528, el cual es el número del suscriptor.

%" La

CT selecciona la línea de suscriptor correcta, y le envía al suscriptor N el ring

back ,

o la señalización de línea ocupada, o fuera de servicio, o cualquier otra

información después de la cual se liberan todos los registros.

Se ha podido evidenciar la necesidad que se tiene de la señalización hacia delante como de la señalización hacia atrás. Tal información como la de “proceda a enviar”, es enviada vía señalización de línea, así como cualquier información en sentido hacia atrás, por pequeña que esta sea.

f)

Transmisión.

Transmisión consiste en la etapa de envío de las señales. Su elemento básico es el canal telefónico, mayormente denominado como canal de voz. “El canal de voz implica ocupación espectral, mientras la vía de voz ( voice path) se hace sobre cables, radio, cable coaxial, o sobre sistemas de fibra óptica” ( Telecommunication System Engineering [1], p.181 ).



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La señal de voz ocupa un ancho de banda angosto de aproximadamente 100 a 4000Hz; aunque el oído humano es capaz de escuchar un rango de frecuencias, desde 20Hz hasta 20kHz. La CCITT define el canal de voz como el rango de frecuencias comprendido entre 300 y 3400Hz.

Existen cinco elementos de deterioro con los cuales se enfrenta el canal de voz. Para las redes locales se consideran los siguientes tres: (1) Distorsión por atenuación, (2) Distorsión de fase y (3) Ruido. Para las redes de larga distancia se consideran, adicionalmente a los tres anteriores, los siguientes dos: (4) Eco y (5) Zumbido (singing). El nivel es otro parámetro importante, que debe controlarse en las redes de telecomunicaciones.

Distorsión por atenuación. Es producida por imperfecciones en la respuesta amplitud – frecuencia; atenuándose unas frecuencias más que otras sin importar el medio de transmisión de la señal. Esto causa que la señal de salida del canal no sea una réplica exacta de la señal de entrada. Esta distorsión a través del canal de voz es medida contra una frecuencia de referencia, la cual, según la CCITT, es 800Hz. Esta atenuación varía entre –1 y +2 dB.

Distorsión por fase. Es producida por la no-linealidad en la relación fase – frecuencia en la señal que se transmite por el canal de voz . Es de hacer notar que dicho canal de voz puede ser considerado como un filtro pasabanda, en el cual, la señal toma un tiempo en atravesar una red de telecomunicaciones. Este tiempo (denominado retardo, delay) es función de la velocidad de propagación del medio, y a su vez, la velocidad de propagación es función de la frecuencia. La distorsión por fase se mide mediante un parámetro denominado EDD ( envelope delay distorsion , por sus siglas en inglés), el cual es la derivada del desplazamiento de fase con respecto a la frecuencia, matemáticamente hablando.



53

Ruido. Es una señal no deseada en un circuito de comunicaciones, el cual es sin lugar a dudas, el mayor factor limitante en la ejecución del sistema. Cuatro son las categorías de ruido que se presentan: (1) térmico, (2) de intermodulación, (3) crosstalk (interferencia) y (4) de impulso.

1. Ruido Térmico. Es el resultado de efectos aleatorios en el movimiento de los electrones y se caracteriza por una distribución uniforme de energía sobre el espectro de frecuencia. Todos los equipos producen esta categoría de ruido.

2. Ruido de Intermodulación.

Es el resultado de la presencia de productos de

intermodulación (IM). Entiéndase como productos de IM aquellos que ocurren al estar presentes dos señales con frecuencias f 1 y f 2 distintas. De la misma forma, esta categoría de ruido sería el resultado de la no-linealidad en el retardo.

3. Ruido por Crosstalk. Es producido por un acoplamiento no deseado entre rutas de señales. Tres son las causas que producen crosstalk: (1) acoplamiento eléctrico entre el medio de transmisión, (2) un control mínimo en la respuesta de frecuencia y (3) la ejecución no-lineal en sistemas de multiplexado análogo (FDM, por ejemplo).

4. Ruido por Impulso. Consiste en impulsos que no son continuos y de muy corta duración, aunque su amplitud sí es alta.

Nivel. Corresponde a la magnitud de la señal. En telefonía, el nivel se mide en dBm (decibel referenciado a 1mW) y en mA; en sistemas de radio, el nivel se mide en dBW (decibel referenciado a 1W). En los sistemas de telecomunicación, cuando el nivel es muy alto, se Telefonía Digital y Móvil Celular


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sobrecargan los amplificadores, lo cual resulta en un incremento del ruido de IM o crosstalk. Por el contrario, si el nivel es muy bajo, repercute en la satisfacción del suscriptor.

Existe un criterio que se utiliza mucho en los sistemas de telecomunicaciones, el cual expresa la cantidad por la cual el nivel de la señal excede al ruido dentro de un ancho de banda especificado. La definición anteriormente expuesta es expresada por la razón Señal-a-Ruido.

i)

Dos Hilos.

El cableado que llega a un aparato telefónico, proveniente de la central, está constituido por un par de cables de cobre. Cuando se utiliza el mismo par de cables para efectuar la transmisión en ambos sentidos (de un suscriptor a otro y viceversa), se denomina transmisión a dos hilos. dos hilos

Utilizando una definición más formal se puede decir que: “se denomina operación a cuando porciones directamente opuestas de una conversación telefónica ocurren sobre

el mismo canal o ruta de transmisión” ( Telecommunication System Engineering [1], p.189 ).

ii)

Cuatro Hilos.

Los sistemas de radio y los de transporte requieren que las porciones directamente opuestas de una conversación telefónica ocurran en canales o rutas de transmisión separadas. Entonces se tienen dos conductores para la ruta de transmisión y dos conductores para la ruta de recepción, lo que hace un total de cuatro hilos para una conversación telefónica de dos vías (fullduplex). Como se dijo anteriormente, la conexión entre el aparato telefónico y la central es vía dos hilos, y la conexión entre centrales (tandem o de larga distancia) es vía cuatro hilos. La



55

conversión de dos a cuatro hilos, como se muestra en la Figura 1.9, se hace a través de una red (transformador) balanceada de cuatro puertos conocida como Híbrido.

Conexión de Dos Hilos

Estación Terminal

N

Estación Terminal

N Lado de Cuatro Hilos

Figura 1.8. Conexión telefónica típica de larga distancia. (Telecommunication System Engineering [1],Figure 5.4, p.190)

iii)

Híbrido.

El híbrido no es más que un transformador, el cual puede ser visto como un derivador de potencia con cuatro puertos de conexiones de pares de cables. Dos de estos puertos corresponden al lado de cuatro hilos: dos pares de cables para transmisión y dos pares para recepción; el tercer puerto corresponde a la conexión del lado de dos hilos, el cual puede ir conectado a un dispositivo de suscriptor (aparato telefónico) vía uno o más conmutadores. El cuarto puerto del híbrido está conectado a una red resistiva-capacitiva, la cual balancea eléctricamente al híbrido



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con la conexión de dos hilos al dispositivo de suscriptor sobre el rango de frecuencias de la red balanceada. Véase Figura 1.10.

Debido al paso de una señal por el híbrido, generalmente las pérdidas por esta razón están por el orden de los -3.5dB. Aquellos híbridos usados en conexiones cortas a suscriptores poseen mayores pérdidas.

Cuatro Hilos – Transmisión

Red Balanceada (N)

Conexión a Dos Hilos (L)

Cuatro Hilos – Rece ción

Figura 1.9. Operación de un transformador híbrido. (Telecommunication System Engineering [1], Figure 5.5, p.191)

Al observar la Figura 1.9 se aprecian los cuatro puertos del híbrido. El puerto (L), el cual es el de la conexión a Dos Hilos, con toda seguridad es conectado a un suscriptor a través de un conmutador (al menos). Tomando en consideración esta premisa, se entiende que ese puerto (L)



57

puede mirar cualquiera de las 10.000 posibles conexiones de suscriptores, las cuales pueden ser de loops cortos, otros loops largos, inclusive algunos pudiesen estar en mal estado. Debido a la imperiosa necesidad de que la condición de impedancia del lado de Cuatro Hilos sea fija, debe existir el acople de impedancias entre la red (N) y la red de Dos Hilos (L). La capacidad de acople de impedancia es medida mediante las pérdidas por retorno, que para este caso son denominadas pérdidas por retorno de balance (BRL – Balance Return Loss, por sus siglas en inglés), y cuya expresión es la siguiente:

BRL

 +  = 20 ⋅ log 10  Z L Z N    Z L − Z N 

Ecuación 1.2. (Telecommunication System Engineering [1], pag.192)

Cuando las pérdidas por retorno llegan a un nivel bajo, como consecuencia de un acople de impedancia muy pobre, se produce una reflexión en la señal de voz. Esto es lo que se denomina Eco. Entonces, se define la causa de Eco como cualquier desacople de impedancia en la red, la cual ocurre mayormente en el híbrido. Cuando el Eco se torna excesivo, la condición se denomina singing. Esto es causado por una retroalimentación positiva alta en los amplificadores que intervienen. El singing es un deterioro altamente indeseable. Obsérvese en la Figura 1.10 el diagrama de bloques del circuito del híbrido.



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Amplificador de línea Tx

T R Lado de Dos Hilos

Híbrido Dos/Cuatro Hilos

Lado de Cuatros Hilos

900 Ω

T

2,16 µF R

Red Balanceada A ustable

Red Balanceada de Precisión

T1

Rx

R1 Amplificador de línea

Figura 1.10. Diagrama de bloque de la conversión Dos Hilos a Cuatro Hilos usando el Híbrido. (Telecommunication System Engineering [1], Figure 5.6, p.192).

g)

Aspectos esenciales de tráfico telefónico.

El tráfico telefónico está directamente relacionado con la ocupación del sistema telefónico. El hecho de que varios usuarios deseen utilizar el teléfono en el mismo instante de Telefonía Digital y Móvil Celular


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tiempo genera una ocupación mayor a la que se produciría por un solo usuario. Para que no ocurra saturación o congestionamiento en el sistema telefónico, debe dimensionarse el sistema de tal forma que soporte grandes cantidades de tráfico. Este dimensionamiento del sistema tiene que ver con las conexiones físicas entre centrales, tales como cables troncales o uniones.

Existen algunos conceptos que deben ser definidos referentes a tráfico telefónico: “(1) la

tasa de llamada (calling rate), es el número de veces que una ruta o camino de tráfico se usa por período de unidad; o, definiéndose más apropiadamente, la intensidad de llamada por camino de tráfico durante la hora ocupada

(BH, por sus siglas en inglés Busy Hour); (2) el tiempo de

mantenimiento (holding time), o la duración de la ocupación de un camino de tráfico por una llamada, o la duración promedio de ocupación de uno o más caminos por llamadas; (3) camino

de tráfico (traffic path) como el canal, slot de tiempo, banda de frecuencia, línea, troncal, conmutador, o circuito sobre el cual pasan en secuencia las comunicaciones individuales; (4) el

tráfico llevado (carried traffic) es el volumen de tráfico que es llevado por un conmutador, y (5) el tráfico ofrecido (offered traffic) es el volumen de tráfico ofrecido a un conmutador” (Telecommunication System Engineering [1], p.7 ).

En el mismo orden de ideas, definiendo conceptos, se tiene el de Busy Hour u Hora Ocupada, según la Rec. E.600 de la CCITT, la cual cita lo siguiente:

“1. Hora Ocupada, se refiere al volumen de tráfico o número de llamadas atendidas, y es ese período continuo de una hora que yace enteramente en el intervalo de tiempo referido, para el cual esa cantidad de tráfico es la más grande.



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2. Hora Ocupada Pico, se refiere a la hora ocupada cada día; la cual no es la misma sobre un numero de- días.

3. Hora Ocupada Constante en el Tiempo, se refiere al período de una hora, comenzando al mismo tiempo cada día, para el cual el promedio de volumen de tráfico o llamadas intentadas es mayor sobre los días en consideración”. ( Telecommunication System Engineering [1], p.8, 9 ).

Un concepto de Tráfico Telefónico puede ser el siguiente: “ el agregado de llamadas telefónicas sobre un grupo de circuitos o troncales con respecto a la duración de las llamadas así como su número” (Telecommunication System Engineering [1], p.9 ).

concepto se define el de Flujo de Tráfico (A) como:

A = C ⋅ T ,

Y considerando este

donde C es el número de llamadas

originadas en un período de una hora, y T es el promedio de holding time, el cual es dado en horas, usualmente.

Existen dos conceptos adicionales al tráfico telefónico, y son: (1) densidad de tráfico, el cual refiere al número de llamadas simultáneas en un momento dado; e (2) intensidad de tráfico, el cual refiere al promedio de densidad de tráfico durante un período de una hora.

La unidad utilizada para el Tráfico Telefónico es el Erlang. Un erlang representa el número de circuitos ocupados en una hora. Al considerar un grupo de circuitos, la intensidad de tráfico en erlangs es el número de llamadas-hora por hora. Por ejemplo, en un grupo de 20 circuitos se sabe que tiene una intensidad de llamada de 10 erlangs, se puede esperar que la mitad de los circuitos estén ocupados en el momento de la medición.



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Otros conceptos de interés son: bloqueo, llamadas perdidas, y grado de servicio. Para poder entender los conceptos de bloqueo y de llamada perdida, considérese el siguiente ejemplo: si se tiene una central telefónica con 6000 suscriptores y sólo el 10 por ciento desea servicio de forma simultánea, el conmutador, y la central en sí, se diseñan (o dimensionan) de tal forma que puedan completarse 600 llamadas.

Dichas llamadas serán hechas entre cualesquiera dos

suscriptores de esos 6000. Si sucede que el suscriptor número 601 levanta el auricular e intenta hacer una llamada, no podrá completarse debido a que todo el equipo está ocupado. Esto sucederá, inclusive, si el suscriptor que iba a ser llamado (suscriptor destino) estuviera disponible. Esta llamada se denomina llamada perdida o llamada bloqueada .

El parámetro probabilidad de encontrar bloqueo es muy importante al dimensionar una central telefónica (y el conmutador), sobre todo considerando la BH. Este parámetro también se define como Grado de Servicio, el cual es expresado como la probabilidad de conseguir bloqueo durante la BH, y se expresa con la letra p. Una p=0.01 indica que una llamada en 100 conseguirá bloqueo o se perderá, durante la BH. La ecuación 1.3 muestra la fórmula:

Grado de Servicio =

Número de llamadas perdidas Número total de llamadas ofertadas

Ecuación 1.3. (Telecommunication System Engineering [1], p.12) El concepto disponibilidad también es importante citarlo. Se dice que un conmutador tiene limitada disponibilidad cuando no todos los outlets disponibles pueden ser conectados por inlets (esto para el caso del conmutador analógico, pero es válido el principio para el digital). Lo ideal es tener full disponibilidad, pero aquí interviene el aspecto económico, por la razón del dimensionamiento del conmutador.



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Telefonia Analogica

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