TRAFICO Y CONMUTACIONINTRODUCCION REDES DE TELECOMUNICACIONES

Prof: Rigoberto MuozMarzo, 2008

CONCEPTOS INTRODUCTORIOSTelecomunicaciones significa comunicacin a distanciaComunicaciones elctricasRadio, cable o luzTradicionalmente dos disciplinasConmutacinSelecciona y dirige las seales de comunicaciones a un usuario especfico o a un grupo de usuarios.TransmisinEntrega la seal en alguna forma desde la fuente hasta el destino con una aceptable calidad de la sealFuentePuede ser un simple micrfono de telfono, teclado, etc.DestinoPuede ser un simple bocina de telfono, un monitor etc.

DESARROLLO DE LAS TELECOMUNICACIONESEmpez bsicamente con el invento del telgrafoWheatstone y Morse en 1837Invento del telfono_________________________Alexander Graham Bell en 1876Primera central telefnica en 1878Desarrollo de redes de telefona anlogas y digitalTelefona MvilRedes de DatosRedes integradasRedes IP integracin de servicios

ANTONIO MUECCI

Nacimiento : 13 de abril de 1808Lugar: Florencia, Italia Muerte 18 de octubre de 1889 Staten Island Residencia Estados Unidos de Amrica Nacionalidad Italia Campo/s Electromagnetismo, aparatos de comunicacin Conocidopor Invencin del telfono

1870197019902000Telfonos de bolsilloReconocimiento de vozServicios digitales P-PServicios personalesCom. Mviles digitalesCelular satelitalCom. PersonalesBanca en CasaSistemas virtuales privadosPagos por TelefonosPaging internacionalServicios suplementariosTeletrabajoServicios 800TelecompraVoice BankFax a colorCelularesPeridico en casaMensajesTelemailRadiotelfonoSkyPhoneBanca en CasaTelexDatosPagingPagos por TelfonosTelefonaFacsmileTelexVideo TelfonosServicios suplementariosTelegrafaVideo vigilancia/alarmasTelegrafaTelefonaFacsmileFax store/ForwardServicios 800TelegrafaTelefonaTelemetraVoice BankTelegrafaTelecomandoCelularesData alta velocidadMensajesRadiotelfonoSkyPhoneDatosPagingTelexVideo TelfonosFacsmileFax store/ForwardTelefonaTelemetraTelegrafaTelecomandoData alta velocidadRadiotelfonoDatosTelexFacsmileTelefonaTelegrafa

MEDIOS DE TRANSMISIONPuede ser visto como un nico medio elctrico

O como una cascada

Redes muestran prdidas o gananciasPara entender las prdidas o ganancias es necesarioConocimiento de decibelios y medidas relacionadas

OrigenMedio de Transmisin (cables telefnicos)ReceptorElementos de Telecommunicaciones

TransmisorReceptorVoz convertidas en seales elctricasSeales elctricas convertidas a voz Seales elctricas transmitidasFunciones - Transmisin

Redes conmutadasPara la transmisin ms all de un entorno local, la comunicacin se realiza tpicamente mediante la transmisin de datos desde el origen hasta el destino a travs de una red de nodos de conmutacin intermedios.El contenido de los datos no es del inters de los nodos de conmutacin.Los dispositivos finales son estaciones:Computadores, terminales, telfonos, etc.El conjunto de nodos y conexiones se denomina red de comunicaciones.Los datos que entran a la red procedentes de una estacin se encaminan hacia el destino mediante su conmutacin de nodo en nodo.

NodosAlgunos nodos slo se conectan con otros nodos, o con estaciones y otros nodos.Los enlaces entre nodos estn normalmente multiplexados.Por lo general, la red no est completamente conectada:Siempre resulta deseable tener ms de un camino posible a travs de la red para cada par de estaciones. Esto mejora la fiabilidad o seguridad de la red.Dos tecnologas diferentes:Conmutacin de circuitos.Conmutacin de paquetes.

Red de conmutacin simple

Conmutacin de circuitosCamino o canal de comunicacin dedicado entre dos estaciones.Tres fases:Establecimiento del circuito.Transferencia de datos.Desconexin del circuito.Cada nodo debe ser capaz de conmutar internamente para gestionar la conexin solicitada.Los conmutadores deben contar con la inteligencia necesaria para realizar estas reservas y establecer una ruta a travs de la red.

Aplicaciones de la conmutacin de circuitosIneficiente:La capacidad del canal se dedica permanentemente a la conexin mientras dura sta.Si no hay datos, la capacidad se gasta.La conexin tarda.Una vez establecido el circuito, la red es transparente para los usuarios.La conmutacin de circuitos fue desarrollada para el trfico de voz (telfono).

TelefonaEl telfono es conectado a una Red Pblica Conmutada de Telecomunicaciones (PSTN).Estas conexiones pueden acarrear informacin de:Comunicaciones de voz, local, nacional e internacionales.DatosImgenes (TV)La conexin a la PSTN puede ser va centrales telefnicas de operadores de locales

Conexin sobre una red pblica de conmutacin de circuitos

Componentes de una red pblica de telecomunicacionesAbonados:Dispositivos que se conectan a la red.Lnea de abonado:Bucle local.Bucle de abonado.Conexin a la red.La longitud del bucle local est normalmente comprendida en el rango que va desde unos pocos kilmetros hasta varias decenas de ellos.Centrales:Centros de conmutacin de la red.Centrales finales que conectan directamente a los abonados.Lneas troncales:Enlaces entre centrales.Hacen uso de la multiplexacin.

VOZTransmisin de la voz humanaLa voz es una seal sonora

Ancho de banda del canal de vozDebe acomodar una seal de voz o data anlogaFrecuencia de 300 a 3,400 HzEs suficiente ancho de banda para que la voz se escuchada con una buena calidadLa central local es el punto de conectividad con el usuario.La central es el punto donde las seales de voz es digitalizado (sistema tradicional o Legacy)El equipo del usuario digitaliza la voz para los nuevos sistemas de VoIP

Ancho de banda de la Voz

Equipo telefnicoEs un equipo que convierte la voz humana, producida por las cuerdas vocales en forma de ondas sonoras, a una seal elctrica.Las seales son transmitidas sobre cables telefnicos y convertidas por el telfono a ondas de sonido para el oido humano.ComponentesMicrfonoAudfonoFunciones de sealizacin

Telfonos

Equipo Telefnico

MicrfonoConsiste de un diafragma movible que es sensitivo a la amplitud y a la frecuencia de las ondas sonorasEl diafragma contiene partculas de carbn que pueden conducir electricidadA medida que la voz humana varia al hablar, la cantidad de partculas de carbn que toca los contactos elctricos en el micrfono varan en funcin de la voz, por lo tanto enva seales elctricas anlogas a la red de voz

Equipo Telefnico

AudfonoActa en la forma puesta al micrfonoLas seales elctricas producidas por el transmisor son recibidas en un electromagneto en el receptor.La variacin de niveles de la electricidad produce variaciones de niveles de magnetismo que causan que el diafragma se mueva en proporcin directa a las ondas de sonido que fueron enviadas desde el transmisor

Telefona: Operacin Convencional

MarcadoTono de marcarUna combinacin de onda senoidades de 350 Hz y 440 Hz enviadas desde la central telefnica indica que la red est lista para recibir instrucciones de llamada.Modos de marcadoDisco : enva un pulso por dgitoPulso : Enva un par de tono por digito (DTMF)Pulsos: Cada botn enva dos frecuencias indicando el correspondiente nmero

Diseo del bucle de abonadoCualquier uso de un canal telefnico envuelve 2 trayectorias unidireccionalesUna para transmitirOtra para RecibirEl bucle de abonado (ltima milla, lnea de abonado, par telefnico, etc.) consta de 1 par de cables (2 hilos) que acarrea la seal en ambas direcciones. Las lneas ADSL (Lnea digital de abonado asimtrica) usan este tipo de bucle.

Circuitos HibridosPara conectar un bucle de abonado de 2 hilos a uno de 4 hilos se usa un circuito denominado:2W/4W Circuito hbridoCircuitos hbrido de 2 a 4 hilos combina seales a recibir y a transmitir en el mismo par telefnicoLa impedancia de 2 hilos tiene que machar la impedancia de 4 hilos.

Sealizacin de abonados

Infraestructura de Telecomunicaciones bsica

MODELO DE COMUNICACIN. Justificacin del uso de redes

Red de Telecomunicaciones

NumeracinLa numeracin es jerrquicaEst internacionalmente estandarizadaSe puede dividir de la siguiente maneraPrefijo internacionalPrefijo de pasPrefijo de rea (estado, provincia, etc.) No en PanamNmero de abonadoNo es necesario usar todos los cdigos: depende del tipo de llamadas

Nmeros telefnicosCada rea puede soportar1,000 centralesCada central puede soportar10,000 nmeros telefnicosHay centrales que manejan cientos de miles de lneas telefnicasCada rea puede soportar10,000,000 nmeros telefnicos

Computadoras especializadasEspecializadas para acarrear vozTambin transportaVideoFaxModemInternamente usa muestreo digitalCentrales (conmutadores) y equipos controladores son computadores de propsito especial.

Panorama generalNcleo conectado totalmenteSimple enrutamientosEl nmero telefnico es la clave para enrutar las llamadas.Excepto para las llamadas 800, 900, 888, etc.Jerrquicamente se asignan espacios para los nmeros telefnicos.

Los componentes

Sistemas finalesTransmisinConmutacinSealizacin

Establecimiento de un circuito

Elementos de un nodo de conmutacin de circuitos

Conceptos de conmutacin de circuitosConmutador digital:Proporciona una ruta transparente entre cualesquiera dos dispositivos conectados.Interfaz de red.Unidad de control.Establece conexiones:Generalmente bajo demanda.Gestiona y confirma la peticin.Determina si la estacin de destino est libre.Construye una ruta.Mantiene la conexin.Libera la conexin.

Dispositivo de conmutacin de circuitos bloqueante o no bloqueanteBloqueante:La red no puede conectar a dos estaciones debido a que todos los posibles caminos entre ellas estn siendo ya utilizados.Una red bloqueante es aquella en la que es posible el bloqueo.La configuracin bloqueante resulta generalmente aceptable cuando una red slo admite trfico de voz:Llamadas telefnicas de corta duracin.No bloqueante:Permite que todas las estaciones se conecten simultneamente (en parejas).Se utiliza para aplicaciones de datos.

Conmutacin por divisin en el espacioSe desarroll originalmente para entornos analgicos.Las rutas de seal que se establecen son fsicamente independientes entre s.Conmutador de conexiones:El nmero de conexiones crece con el cuadrado del nmero de estaciones conectadas.La prdida de un cruce impide la conexin entre los dos dispositivos.Las conexiones se utilizan de forma ineficiente:Incluso cuando todos los dispositivos conectados se encuentran activos.No bloqueante.

Conmutador por divisin en el espacio

Conmutador por divisin en el espacio multietapaNmero reducido de puntos de cruce.Existe ms de una ruta a travs de la red:Aumento de la fiabilidad.Esquema de control ms complejo.Puede ser bloqueante.

Conmutador por divisin en el espacio de tres etapas

Conmutador por divisin en el tiempoLos sistemas digitales modernos se basan en el control inteligente de elementos de divisin en el espacio y divisin en el tiempo.Todos los conmutadores de circuitos modernos emplean tcnicas por divisin en el tiempo para el establecimiento y el mantenimiento de los circuitos.Fragmentacin de una cadena de bits de menor velocidad en segmentos que compartirn una secuencia de velocidad superior con otras cadenas de bits.

Funciones de la sealizacin de controlComunicacin audible con el abonado.Transmisin del nmero marcado.Indicacin de que una llamada dada no se puede establecer.Informacin de que una llamada ha finalizado.Generacin de la seal que hace que el telfono suene.Informacin con fines de tarifacin.Informacin indicando el estado de los equipos y lneas principales de la red.Informacin utilizada para el diagnstico.Control de equipos especiales.

Secuencia de sealizacin de controlAmbos telfonos deben estar libres.Uno de los abonados descuelga el auricular.Indicacin al conmutador de la central final.El conmutador responde con un tono audible de marcar.El abonado marca el nmero.Si el abonado llamado no est ocupado, enva una seal de llamada al abonado de destino.Retroalimentacin al abonado llamante:Tono de llamada, tono de ocupado, seal de reintento.El destino acepta la llamada levantando el auricular.El conmutador corta la seal y el tono de llamada.El conmutador establece la conexin.La conexin se libera cuando una de las dos partes cuelga.

Sealizacin conmutador a conmutadorLos abonados se encuentran conectados a distintos conmutadores.El conmutador origen ocupa un enlace libre entre ambos conmutadores.El conmutador enva una indicacin de descolgar a travs del enlace y solicita un registro de dgitos al otro conmutador para comunicar la direccin destino.El conmutador final enva una seal de descolgar seguida por una de colgar para indicar que el registro est preparado.El conmutador origen enva los dgitos de la direccin al conmutador final.

Localizacin de la sealizacinSealizacin entre el abonado y la red:Depende del dispositivo del abonado y de la conmutacin.Sealizacin dentro de la red:Gestin de llamadas del abonado y gestin de la red.Se necesita un conjunto ms complejo de rdenes, respuestas y parmetros.

Sealizacin intracanalSe usa el mismo canal para transportar tanto las seales de control como la propia llamada:No se precisan servicios de transmisin adicionales.Sealizacin intrabanda:Usa la misma banda de frecuencias que las seales de voz transmitidas.Pueden llegar a los mismos lugares que las seales de voz.Es imposible establecer una llamada sobre un canal de voz con errores.Sealizacin fuera de banda:Las seales de voz no utilizan completamente los 4 kHz de ancho de banda reservado para ellas.Dentro de los 4 kHz se hace uso de una banda de sealizacin estrecha e independiente para el envo de las seales de control.Se pueden enviar tanto si hay como si no seales de voz en la lnea.Se necesita circuitera electrnica adicional.Las velocidades de sealizacin son inferiores (ancho de banda estrecho).

Desventajas de la sealizacin intracanalVelocidad de transferencia de informacin bastante limitada.Retardo existente desde que un abonado introduce una direccin (marca el nmero) hasta que la conexin se establece.Ambos problemas se pueden evitar mediante la sealizacin por canal comn.

Sealizacin por canal comn (CCS)Las seales de control se transmiten por rutas completamente independientes de los canales de voz.Una ruta independiente para las seales de control puede transportar las seales de varios canales de abonado.Canal de control comn para todos estos canales de abonado.Modo asociado:El canal comn sigue los pasos a los grupos troncales entre conmutadores.Modo no asociado:Adicin de nodos (puntos de transferencia de seal).En efecto, existen ahora dos redes separadas.

Sealizacin intracanal y por canal comn

Modos de sealizacin por canal comn

Sistema de sealizacin nmero 7Conocido como SS7 o C7El esquema ms ampliamente usado en este contexto es el sistema de sealizacin nmero 7.Desarrollado para incrementar la eficiencia de las redes telefnicasSS7 es una red separadaOptimizado para redes de canales digitales a 64 kbps.Control de llamadas, control remoto, gestin y mantenimiento.Medio fiable para la transferencia de informacin en el orden correcto.Apropiado para su uso en canales analgicos y a velocidades inferiores a 64 kbps.Adecuado para enlaces terrestres y satlite punto a punto.

Sistema de sealizacin nmero 7

Opera varias capas del modelo OSICOMO TCP/IP, SS7 es una red basada en paquetes.Es un sistema basado en software que opera indepnedientemente del transporte de vozSS7 interacciona con todas la centrales telefnicas es parte de ellasNo interacciona ni con los telfonos ni con los PBXs.SS7 es una sealizacin fuera de banda llamada CCSEs la tcnica usado por todos los fabricantes de redes de tecomunicaciones incluyendo las mviles

Elementos de la red de sealizacin SS7Punto de sealizacin (SP):Un nodo de la red de sealizacin con capacidad de gestin de mensajes de control SS7.Punto de transferencia de seal (STP):Un punto de sealizacin capaz de encaminar mensajes de control.Plano de control:Responsable del establecimiento y de la gestin de las conexiones.Plano de informacin:Una vez que se ha establecido la conexin, la informacin se transfiere desde un usuario hasta el otro, extremo a extremo, en el plano de informacin.

Puntos de sealizacin y de transferencia de informacin en SS7

Estructuras de la red de sealizacinCapacidad de los STP:Nmero de enlaces de sealizacin que puede gestionar un STP.Tiempo de transferencia de los mensajes de sealizacin.Capacidad en trminos de mensajes.Prestaciones de la red:Nmero de SP.Retardos de sealizacin.Disponibilidad y fiabilidad:Capacidad de la red para proveer servicios ante la ocurrencia de fallos en los STP.

Arquitectura de conmutacin lgicaComputador de propsito general que ejecuta un software especializado que lo convierte en un conmutador telefnico inteligente.Coste significativamente inferior.Mayor funcionalidad:Puede convertir una secuencia de bits de voz digitalizada en paquetes.Permite la voz sobre IP.El elemento ms complejo existente en un conmutador telefnico es el software que controla el procesamiento de las llamadas:Encaminamiento de las llamadas.Lgica de procesamiento de llamada.Generalmente, este software se ejecuta en un procesador propietario.Separar fsicamente la funcin de procesamiento de llamada de la funcin de conmutacin hardware.Funcin de conmutacin fsica realizada por una pasarela de medios.Lgica de procesamiento de llamada realizada por un controlador pasarela de medios.

Conmutacin de circuitos tradicional

Arquitectura softswitch

RegulacinRed de TelecomunicacionesTendencia a ser un monopolio.Inicialmente monopolioPrivadoPblicoActualmenteMercado abiertoMonopolio EstatalPanamAutoridad Nacional de los Servicios PblicosOtros PaisesFederal Communications Commission (FCC) USAThe office of Telecommunications (OFTEL) - InglaterraOpen Networl Provision (ONP) - Europa

Standards

Planeamiento de la red de telecomunicaciones internacionalCooperacin entre los pases envueltosUIT Unin Internacional de TelecomunicacionesOrganismo de la ONUFundada en 1865UIT gruposUIT-T: Sector de telefcomunicaciones. Anteriormente CCITT. Incluye la parte tcnica , la operacin y tarifa para la telefona, telegrafa y comunicaciones de datos. UIT-R: Sector de radiocomunicaciones. Anteriormente CCIR. Incluye la parte tcnica y operacin relacionado con las comunicaciones de radio, comunicaciones punto a punto, servicios mviles, IFRB- International Frequency Registration Board, el cual regula la asignacin de frecuencias de radio para prevenir interferencias.

StandardsOtras organizacionesISO: International Standard Organization. Modelo OSIETSI: European Telecommunication Institute, EuropaANSI: American National Standards Institute, USAAFNOR: Association Francaise de Normalisatin, FranciaBSI: British Standards Institute.DIN: Deutsches Institut Fur Normung, Alemania

*****Communications is the exchange of information. Three elements are necessary for communications: a sender, a means of transmission, and a receiver. Telecommunications is the process of exchanging information over a distance through the use of technological aids. Three elements are necessary for telecommunications: a sending device, a transmission medium, and a receiving device.The transmission medium can be either wire (or wireline) or wireless. Wireline transmission media includes twisted copper pair wires and fibre-optic cables. Wireless transmission uses radio waves and microwaves. Portable phones and cellular phones use wireless means of transmission.

*Once a connection is made, the telephones speech function allows the customer to transmit information. When the customer speaks, the telephone microphone converts sound waves into electrical signals. The signals are transmitted across wires or via radio waves to the receiving units earpiece, where they are reconverted back into sound waves.The telephone is also responsible for initiating the transmissionfor setting up the connection from one phone to another.There are two signaling functions involved:address functionalert functionThe address function signals the telephone Central Office that you want to make a call and provides called party identification. The customer signals a request for a transmission by picking up the receiver, or going off-hook. The customer sends the Central Office directions on where to route the call by dialing the appropriate telephone number. The numbers you dial are converted into electrical signals and are sent to the Central Office, which uses sets of switches to route the call along its network of wires and cables to its destination. Once the signal arrives at its destination, it alerts the receiving telephone, and the phone rings. This is called the alert function.