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UNIVERSIDAD PRIVADA DOMINGO SAVIO

Red Telefónica Fija PSTN

Materia: Fundamentos de Sistemas de Comunicación Carreras: Ing. en Redes y Telecomunicaciones Semestre: 5º Semestre

Índice General 1.

Introducción:..............................................................................................................3

2.

Objetivos:...................................................................................................................3

3.

2.1.

Objetivo General:................................................................................................3

2.2.

Objetivos Específicos:.........................................................................................3

Marco teórico:............................................................................................................3 3.1.

Definición de la PSTN (Public Switched Telephone Network):...........................3

3.2.

Características de la red PSTN:...........................................................................4

3.3.

Elementos de la Telefonía PSTN:.........................................................................5

3.4.

Estructura de red telefónica PSTN:.....................................................................6

3.5.

Topología de la red PSTN:...................................................................................7

3.5.1.

La Central Telefónica:...................................................................................9

3.5.2.

Medios de transmisión en la PSN y Métodos de señalización:.................10

3.6. 4.

Tipos de Conexiones:........................................................................................12

Conclusión:...............................................................................................................12

1. Introducción:

La red telefonía conmutada publica es una técnica de comunicación tradicional para la transmisión de voz en tiempo real en circuitos a través del mundo. Aunque actualmente la telefonía PSTN sigue siendo la más usada, pero se espera que no por mucho tiempo. Dadas a los grandes avances de la tecnología VoIP en los últimos años, la telefonía PSTN para quedarse atrás. Aunque la telefonía PSTN actual es capaz de realizar sus funciones necesarias para seguir operando alrededor del mundo, es imprescindible una migración a las siguientes generaciones de telefonía. Debido a estas circunstancias, el presente informe se han desarrollado los conceptos básicos y fundamentos necesarios para entender el funcionamiento de esta tecnología que ha sido de gran importancia a lo largo de la evolución telefónica, conocer los equipos necesarios y conocer sus principales características que la rigen.

2. Objetivos: 2.1. Objetivo General: Conocer los fundamentos básicos de la red de telefonía global de conmutación tradicional, el diseño principal para la transmisión de voz en sistemas de comunicación, ya que varias tecnologías actuales se desarrollaron tomando aspectos primordiales o utilizan de esta red.

2.2.

Objetivos Específicos: 

 

Analizar la arquitectura de la red PSTN, con la finalidad de conocer su funcionamiento, los elementos que la conforman, la topología que utiliza, etc. Identificar los elementos primordiales que conforma la infraestructura necesaria para lograr una llamada con la red PSTN. Conocer la topología que suele adoptar la red telefónica tradicional, y como esta fue evolucionando a través del tiempo.

3. Marco teórico: 3.1. Definición de la PSTN (Public Switched Telephone Network): La Red telefónica conmutada pública es un conjunto ordenado de medios de transmisión y conmutación que facilitan el intercambio de la palabra entre dos clientes en tiempo real mediante el empleo de aparatos telefónico. Cuando uno llama a alguien, cierra un conmutador al marcar y establece así un circuito con el receptor de la llamada. PSTN garantiza el (QoS) que es el acrónimo de Quality of Service, o calidad de servicio, asegura la fluidez en el tráfico de la red. Para ello, lo que hace es dar prioridad al tráfico según el tipo de datos que transportan. Se trata de una red de telefonía tradicional en la que los teléfonos se comunican con una central de conmutación a través de un solo canal compartido por la señal del micrófono y del auricular. Esta red de conmutación global, fue diseñada para

reemplazar a la antigua red telefónica que consistía en un teléfono a cada extremo y el que descolgara primero iniciaba la conversación. En este circuito no existía la marcación de un número, por lo que requería de un enlace físico lo que no era muy práctico y seguro. Para solucionar este problema se mandó el cable físico de cada cliente hacia un Switch de tal manera que este conmutada la llamada. En un principio eran más las personas que se conectaban al Switch y solicitaban el destinario para realizar la conexión. Esto funciono inicialmente, pero luego con la creciente demanda resulto más difícil abastecer a tantos clientes. Como resultado se crearon los conceptos de llamada telefónica y conmutador telefónico, esto es marcar un identificador numérico y enviar la voz un Switch automatizado que conmute la llamada al destino. Finalmente, la enorme red de telefonía que actualmente nos permiten conversar, se lo denomino como la PSTN.

3.2.

Características de la red PSTN: Su funcionamiento se basa en enlazar dos equipos terminales mediante un circuito físico, es decir, se cierra un conmutador al establecerse una llamada y este se abre al terminar la misma. PSTN dedica un circuito a la llamada, hasta que este finalice, esto sin importar que los usuarios (transmisor y receptor) estén hablando o en silencio. Las características de PSTN son: 



Ofrece a cada usuario un circuito para señales analógicas con una banda base de 4KHz para cada conversación entre dos domicilios. Esta banda incluye espacios para banda de guarda anti-traslape ( anti-aliasing) y para eliminación de interferencias provenientes de las líneas de «Distribución domiciliar de potencia eléctrica. Única red con cobertura y capilaridad nacional, donde por capilaridad se entiende la capacidad que tiene la red para ramificarse progresivamente en conductores que llevan cada vez menor tráfico.



Capacidad de interconexión con las redes móviles. Es decir, la telefonía básica es entre aparatos fijos.



El costo para el usuario por la ocupación del circuito depende de la distancia entre los extremos y la duración de la conexión



Normalización para interconexión de RTCs.



Consta de Medios de transmisión y Centrales de conmutación. Los Medios de transmisión entre centrales se conocen como troncales, y en la actualidad transportan principalmente señales digitales sincronizadas, usando tecnologías modernas, sobre todo ópticas. En cambio, los medios de transmisión entre los equipos domiciliarios y las centrales, es decir, las

líneas de acceso a la red, continúan siendo pares de cobre, y se les sigue llamando líneas de abonado. Las demás formas de acceder del domicilio a la central local, tales como enlaces inalámbricos fijos, enlaces por cable coaxial o fibra óptica, u otros tipos de líneas de abonado que trasportan señales digitales (como ISDN o xDSL), no se consideran telefonía básica.

3.3.

Elementos de la Telefonía PSTN: La red PSTN consta de cuatro elementos principales los cuales se clasifican en: 





Los equipos terminales: Son aquellos equipos que permiten la conexión a la red tales como: Teléfonos, fax, módems, PC, identificador de llamadas, contestadoras automáticas, etc. La transmisión: Este se relaciona con los diversos modos de enviar la información dependiendo si solo es voz, datos o ambos. La transmisión de datos y voz es multiplexada utilizando TDM (Time Division Multiplexing) que consiste en colocar múltiples tramas en una sola señal en donde cada usuario transmite en un periodo de tiempo asignado. Cuando la trama es enviada, debe ser reensamblada en su destino de forma individual y sincronizada. Al proceso de preparar la señal para el envió se le conoce como multiplexado y es realizado por un multiplexor (MUX), al proceso de recepción se le conoce como des-multiplexado y es realizado por un demultiplexor (DE-MUX). La modulación de la voz de realiza mediante portadoras de 64KHz. La conmutación: Este corresponde a la forma en que se encuentran conectados los enlaces de extremo a extremo entre dos puntos a través de nodos. Su función principal consiste en establecer una vía dedicada, exclusiva y temporalmente para establecer la comunicación entre el emisor y receptor.



3.4.

Señalización: La señalización tiene la función principal de enrutamiento de las informaciones de control (es decir, establecimiento, control y liberación de una llamada) entre los elementos de la red PSTN. El proceso de señalización utilizado en este tipo de redes es el sistema de señalización por canal común numero 7 SS7 (Signalling System No.7). Ese protocolo trabaja fuera de banda, es decir, las señales de voz y de señalización son enviadas por un canal distinto. Esto es considerado una ventaja debido a que se garantiza él envió constante de la señal. Para el manejo de la voz y datos se utiliza TDM y SS7 para la señalización.

Estructura de red telefónica PSTN: La red PSTN está compuesta principalmente por las centrales locales y las centrales de transito que se encargan de concentrar y transportar las señales de otras centrales, con la finalidad de establecer la conexión de las rutas entre el abonado de origen y el abonado de destino. 

La comunicación entre las centrales se emplea mediante la conmutación de circuitos y la conexión de los abonados hacia las centrales locales se realiza a través de un par de cobre.



La red PSTN utiliza un enlace digital llamado E1, los cuales poseen una velocidad de 2.048Kbps, o 2 Mbps, con 32 canales de información de 64Kbps. Cuando el abonado realiza una llamada desde una central local, esta utiliza un E1 para interconectarse con la central donde se encuentra el abonado destino.

El sistema telefónico se basa en el uso de centrales para conmutar las llamadas entre diversos abonados, estos se conectan a través de pares de cobre para unir a cada abonado con la oficina central. Se conoce como bucle local, al cableado físico, es decir el cable que une el teléfono del abonado con el switch de su central telefónica. La ruta de comunicación entre el switch de la central telefónica y la casa se conoce como línea telefónica. Los bucles locales conocidos también como bucle de abonado, suelen ser pares de cobre trenzado.

A los switches de la central telefónica se los conoce también como switch de clase 5 o switch de oficina final. La ruta de comunicación entre switches de varias centrales telefónicas, se conoce como enlace troncal (trunk). Las líneas troncales típicamente utilizan cable coaxial, microondas, fibra óptica o enlaces vía satélite. Como no sería rentable colocar un cable físico entre los switches de cada central telefónica, se ha establecido la jerarquía de switching que consiste en interconectar los switches de la clase 5, a través de enlaces troncales, son switches tándem (clase 4), a su vez los switches tándem estarán conectados a otros de mayor rango, y así sucesivamente, pueden llegar a existir cinco niveles de jerarquización.

3.5.

Topología de la red PSTN: Las redes PSTN tiene una arquitectura jerárquica conformada por planos funcionales. Los abonados se conectan a través de bucles locales, a las centrales locales. Una localidad puede tener solo una central local, pero una ciudad tendrá varias centrales locales. Las centrales locales se conectan a una central de Tándem (Las centrales tándem pueden ser centrales telefónicas normales o tan solo centrales de paso para interconectar varias centrales) ubicadas en la parte superior para conectar a las centrales de una zona. Las centrales de Tándem se conectan a las centrales de zona. Varias centrales de zona se conectan a una central de región, que normalmente sirve a más de un estado. Y finalmente varias centrales de región se conectan a una central internacional.

El acceso a la estación de conmutación de las centrales finales se lleva a cabo mediante la técnica de marcación por tonos duales de múltiples frecuencias DTMF (Dual-Tone Multi-Frequency). En este método, el usuario envía pequeñas ráfagas de señales analógicas, denominados tonos duales. La frecuencia de las señales enviadas depende de la fila y la columna de la tecla pulsada.

Características de su Topología: 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 multiplicación 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 multiplicación 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. El acceso a la red se efectúa conectando el terminal telefónico al Centro de Conmutación Local (CL): El CL se conecta a la denominada Central Primaria (CP) mediante circuitos de baja frecuencia o sistemas de transmisión múltiplex.



Las centrales primarias se conectan a las Centrales Secundarias y estas a las Terciarias, etc.

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

3.5.1.

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 tándem.

La Central Telefónica: El objetivo básico de la central telefónica es establecer el enlace entre dos abonados que desean establecer una comunicación. Para ello dispone de un conjunto de órganos de transmisión de tráfico, etapas de conmutación y medios de control y señalización, que permiten la interconexión de líneas de abonado y/u otros circuitos de telecomunicación, conforme lo requieren los diferentes abonados que llaman. Sus funciones básicas son:



Concentrar el tráfico que proviene de fuentes con baja actividad sobre medios de transmisión comunes.



Encaminar la información de una fuente hacia el destino, según un itinerario fijo o variable a través de la red.



Función de espera, debe reconocer cuando un usuario quiere comunicarse con otro, es decir cuando el abonado procede a descolgar su terminal.



Funciones de aviso: Debe indicar al abonado, mediante diversos tonos, el proceso que sigue su llamada. 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) y línea muerta (el numero marcado no tiene asignado ningún abonado).



Función de control: Se encarga de establecer comunicación interpretando la información recibida y elaborando las ordenes necesarias para gobernar las selecciones que son consecuencia de la numeración recibida.



Función de selección: Se encarga de elegir la ruta para comunica dos abonados pertenecientes a una misma central o a diferentes centrales.



Función de transmisión: Encargada del intercambio de información y señalización.



Función de supervisión: Una vez establecida la comunicación, detecta y corrige cualquier incidente en los diferentes elementos e intervienen en ella.



Funciones auxiliares: Tarificación, identificación de abonados, transferencia de llamadas, prioridades, rutas alternativas, etc.

3.5.2. Medios de transmisión en la PSN y Métodos de señalización: Los métodos de señalización están divididos en dos grupos, sin importar el medio de transmisión: 

Señalización usuario red: Comunicación entre usuario final con la PSTN.



Señalización red a red: Interconexión entre la PSTN.

3.5.2.1.

Señalización usuaria a red: Un usuario que utiliza un par de cobre trenzado para el transporte, generalmente se conecta con la PSTN a través de una Red Digital de Servicios Integrados (RDSI o ISDN) analógica, o a través de un carrier (portadora) T1 (de capa digital 1).

3.5.2.2.



Marcación Multifrecuencia (DTMF), es la más habitual para la comunicación analógica usuario a red. Es un método de señalización dentro de banda pues transporta los tonos de marcación a través de la ruta de voz. Los tonos de marcación pasan desde el teléfono hasta el switch de la oficina central e indican a que número se quiere llamar. Cuando la señalización se transporta a través de la ruta de voz, es decir cuando se utiliza un método de señalización dentro de banda, se puede presentar el inconveniente de que haya tonos perdidos.



Señalización fuera de banda, es el método utilizado por la RDSI, la señalización es transportada en un canal separado de la voz. El canal que transporta la voz se llama canal portador (bearer o canal B) y es de 64 Kbps, el canal que transporta la señal se llama canal de datos (canal D) y es de 16 Kbps. Existen muchos beneficios al utilizar la señalización fuera de banda, entre los cuales tenemos: - La señalización viaja en un canal común, - Reducción de la colisión, - Retraso pos marcación más bajo, - Ancho de banda mayor

Señalización red a red: La comunicación red a red puede llevarse a cabo a través de los siguientes medios de transmisión: 

Carrier T1/E1 sobre par trenzado T1 es un enlace de transmisión digital de 1,544 Mbps utilizado normalmente en América del Norte y Japón. E1 es un enlace de transmisión digital de 2,048 Mbps que se utiliza normalmente en Europa.



Carrier T3/E3, T4 sobre cable coaxial T3 transporta 28 T1 o 672 conexiones de 64 kbps y tiene 44,736 Mbps. E3 transporta 16 E1 ó 512 conexiones de 64 kbps y tiene 34,368 Mbps. T4 maneja 168 circuitos T1 o 4.032 conexiones de 4 kbps y tiene 274,176 Mbps.



Carrier T3, T4 sobre enlace de microondas.



La red óptica sincrónica (SONET) a través de los medios de fibra óptica. SONET se despliega normalmente a una velocidad

de OC-3 (155,52 Mbps), OC-12 (622,08 Mbps) y OC-48 (2,488 Gbps). La señalización red a red incluye métodos de señalización dentro de banda, como la Multifrecuencia (MF) y la señalización de bit rodado (RBS), y, métodos fuera de banda como el Sistema de Señalización 7. Los sistemas de carrier digitales (T1, T3) utilizan los bits A y B para indicar el estado colgado – descolgado. Estos bits emulan tonos de Frecuencia única (SF). (La SF suele utilizar la presencia o ausencia de una señal para señalizar las transiciones del bit A/B). Estos Bits pueden ser “robados” del canal o multiplexados en un canal común.

3.6.
...