Conmutación en Redes de Telecomunicaciones
Conmutación por Paquetes
En la conmutación por paquetes, el mensaje se divide en pequeños paquetes que circulan por la red de nodo a nodo, pudiendo seguir rutas diferentes. La información se reordena al llegar al nodo final.
Conmutación de Circuitos
La conmutación de circuitos establece una trayectoria dedicada entre los usuarios, la cual se mantiene durante el transcurso de la comunicación. Es necesaria una señalización que permita reservar los segmentos de la ruta del canal para el par de usuarios. Un ejemplo clásico son las comunicaciones telefónicas (abonados, bucles locales). A pesar de sus deficiencias para la transmisión de datos, es el sistema fundamental para la telefonía tradicional.
Circuitos Físicos y Virtuales
Circuitos Físicos
Los circuitos físicos son canales de comunicaciones a través de los cuales los usuarios finales, que operan terminales y computadoras, se comunican entre sí. A estos también se les llama canales, enlaces, líneas y troncales.
Circuitos Virtuales
El término circuitos virtuales se utiliza para describir el caso en el que un circuito es compartido por más de un usuario, pero estos no tienen conocimiento de su uso compartido. El hecho de compartir el circuito implica el uso de alguna técnica de multiplexación, generalmente multiplexación por frecuencia (FDM) o por tiempo (TDM).
Redes de Conmutación de Circuitos
La comunicación entre dos estaciones utilizando conmutación de circuitos implica la existencia de un camino dedicado entre ambas estaciones. Dicho camino está constituido por una serie de enlaces entre algunos de los nodos que conforman la red. En cada enlace físico entre nodos, se utiliza un canal lógico para cada conexión. En un escenario ideal, los usuarios del circuito no perciben ninguna diferencia con respecto a un circuito físico y no tienen conocimiento del uso compartido de circuitos físicos, lo que se asemeja a la percepción de un circuito virtual.
Componentes Fundamentales de la RTPC (Red Telefónica Pública Conmutada) o PSTN (Public Switched Telephone Network)
La RTPC o PSTN está compuesta por ocho elementos fundamentales de telecomunicaciones:
- Conmutación
- Señalización
- Transmisión
- Gestión
- Datos
- Equipos Terminales
- Servicios
- Tecnologías Inalámbricas
Conmutación
Los nodos de conmutación son parte fundamental de la RTPC, ya que son los encargados de realizar las diversas funciones de procesamiento que requieren cada una de las señales o mensajes que circulan o transitan a través de los enlaces de la red. Desde un punto de vista topológico, los nodos proveen los enlaces físicos entre los diversos canales que conforman la red.
Señalización
La señalización es el lenguaje que las centrales telefónicas utilizan para comunicarse entre sí y para hablar con las terminales de los clientes. El protocolo más utilizado actualmente es ISUP (ISDN User Part), que opera sobre líneas digitales y es capaz de manejar tanto llamadas convencionales como RDSI (Red Digital de Servicios Integrados).
Algunos de los servicios que provee ISUP son:
- Llamada en espera
- Identificación de números
- Redireccionamiento de llamadas
El establecimiento, supervisión y disolución de una comunicación telefónica requiere generar, transmitir, procesar e interpretar diferentes tipos de señales para:
- Informar a los dispositivos de la red que un teléfono ha descolgado.
- Comunicar la información sobre el destino de la llamada que requieren los dispositivos de la red para enrutarla debidamente.
- Notificar a ambos usuarios (llamante y llamado) sobre el estado de la llamada.
Transmisión
La transmisión se entiende como el medio físico que conduce las señales portadoras de voz o datos por la red, así como también los equipos electrónicos del medio. El medio físico de transmisión puede ser:
- Aire (inalámbrico)
- Cable coaxial
- Fibra óptica
- Cable de cobre
- Entre otros…
Interfaces de Interconexión con la RTPC
Para la conexión a la RTPC existen diferentes tipos de troncales o interfaces, que corresponden a puertas por las que se intercambia señalización y las señales de audio correspondientes a la conversación telefónica. Hay puertas digitales y analógicas.
Puerta FXS (Foreign Exchange Station)
La forma más común de conexión a la RTPC es como usuario de una línea telefónica analógica de una central local. A este tipo de puerta de entrada a la RTPC se le conoce como línea o puerta FXS. Las puertas FXS proporcionan servicio POTS (Plain Old Telephone Service).
A las puertas FXS se conectan dispositivos o terminales FXO (Foreign Exchange Office) como lo son los teléfonos analógicos, las máquinas fax, los módems, las PBX (Private Branch Exchange), etc.
Todo terminal FXO tiene una o más puertas FXO para conectarse a puertas FXS de la RTPC.
Las puertas FXS de la RTPC proporcionan hacia el terminal FXO:
- Batería de alimentación
- Tono de invitación a discar
- Voltaje de ringing (timbrado)
Y reciben del terminal FXO:
- Tonos MFC (Multi-Frequency Compelled)
- Señales de cuelgue y descuelgue
Se tiene entonces que, como ocurre con un plug y un jack, siempre una puerta FXO se conecta con una puerta FXS. Nunca FXO con FXO ni FXS con FXS.
Línea Troncal Analógica
Se utiliza para interconectar PBX con servicios especiales (DID – Direct Inward Dialing, número cabecera de PBX, etc.) a la RTPC. Las troncales que permiten servicio DID pueden hacer llegar dígitos al terminal (PBX) conectado a ellas, lo que no es posible si el terminal se conecta a una puerta FXS normal.
- Las troncales analógicas para servicio DID cursan tráfico solamente en el sentido entrante a la PBX.
Puerta Digital E1 PRI (Primary Rate Interface)
Permite la conexión digital de una PBX con servicio RDSI a la RTPC. Corresponde a una conexión de 30 circuitos B de 64 Kbps más 2 circuitos D de 64 Kbps (30B + 2D).
Puerta Digital T1 PRI (Primary Rate Interface)
(No se usa en Chile) Permite la conexión digital de una PBX con servicio RDSI a la RTPC. Corresponde a una conexión de 23 circuitos B de 64 Kbps más 1 circuito D de 64 Kbps (23B + D).
Gestión
Los elementos de gestión mantienen vigilancia ininterrumpida sobre los elementos de red; proporcionan mecanismos automatizados, centralizados y amigables para configurar los elementos de la red.
- Optimizan la administración de los recursos de conmutación y transmisión.
- Hacen eficiente el mantenimiento preventivo de la red.
Equipos Terminales
Los equipos terminales son propiedad de los clientes y pueden ir desde un simple teléfono convencional, una máquina de fax, hasta un complejo sistema de PBX para la telefonía interna de una gran empresa.
Sincronización en Redes de Telecomunicaciones
Deslizamiento (Slip)
La falta de sincronización entre el reloj de la central receptora y la transmisora de una trama puede causar la pérdida o repetición de bits, fenómeno conocido como deslizamiento o slip.
Causas del deslizamiento:
- Relojes Imperfectos: Falta de precisión y estabilidad.
- Variaciones en los Retardos de Transmisión: Causadas por variaciones de temperatura, excentricidad de la órbita satelital, etc.
Ejemplo: Variación de retardo para una línea de 500 km con un cambio de temperatura de 20°C.
Fluctuaciones
Las fluctuaciones son las variaciones en los tiempos de llegada de los bits a la central.
Jitter
Jitter es una fluctuación de alta frecuencia, generalmente asociada con repetidores y equipos de línea.
Wander
Wander es una fluctuación de baja frecuencia, asociada con relojes y retardos de transmisión.
Tipos de Relojes
La precisión de los relojes es crucial para la sincronización de la red:
- Reloj Atómico de Cesio:
- Muy estables a largo plazo.
- Muy costosos.
- Delicados.
- Reloj Atómico de Rubidio:
- Estabilidad media a largo plazo.
- Alta estabilidad a corto plazo.
- Costo intermedio.
- Reloj de Cuarzo:
- Baja estabilidad a largo plazo.
- Bajo costo.
- Muy confiables, fáciles de controlar (VCO – Voltage-Controlled Oscillator).
