Introducción A La Telefonía

 

1  CONCEPTOS BÁSICOS DE TELEFONÍA 1.1  INTRODUCCIÓN 1.1  La tecnología ha avanzado rápidamente a lo largo de los años innovando la comunicación entre los seres humanos. Dentro de estos grandes logros se encuentra el protocolo VOIP (del inglés Voice Over Internet Protocol ), ), el cual hace posible que la l a señal de voz viaje a través del Internet empleando el protocolo IP (Internet Protocol). Esto quiere decir que la señal de voz se envía de forma digital por paquetes en lugar de las formas tradicionales (analógica) por medio de una compañía telefónica convencional. El tráfico de Voz sobre IP se puede transmitir por cualquier red IP, incluyendo aquellas conectadas a Internet. Una vez que se realiza la transmisión de voz sobre el protocolo IP (VoIP) la telefonía tradicional (analógica) se convierte en telefonía sobre IP, es decir, que la voz y los datos se transmiten de forma similar a un correo electrónico.

Una red telefónica es una red de telecomunicaciones utilizada para llamadas telefónicas entre dos o más partes. Hay varios tipos diferentes de redes de telefonía:

  Una red de líneas fijas, donde los teléfonos deben estar conectados directamente a una

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central telefónica. Esto se conoce como la red telefónica pública conmutada o PSTN.

  Una red inalámbrica en la que los teléfonos son móviles y puede moverse en cualquier

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lugar dentro del área de cobertura.   Una red privada, donde un grupo cerrado de teléfonos están conectados principalmente el uno al otro y usan una puerta de entrada para alcanzar el mundo exterior. Esto se utiliza generalmente en el interior de las empresas y los centros de llamadas y se denomina centralita privada (PBX).

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Los operadores de telefonía pública (PTO) poseen y construyen redes de los dos primeros tipos y proporcionan servicios al público bajo licencia l icencia del gobierno nacional. Los operadores de redes virtuales (OVN) alquilan capacidad al por mayor de los PTOs y venden el servicio de telefonía al público directamente.

¿QUÉ ES TELEFONÍA? Telefonía es un término que denota la tecnología que permite a las personas tener comunicación de voz a larga distancia. Viene de la palabra ‘teléfono’ que, a su vez, se deriva de las dos palabras griegas tele que significa lejos, y phonos que significa hablar, de ahí la idea i dea de hablar desde lejos.

El alcance del término se ha ampliado con el advenimiento de las diferentes nuevas tecnologías de comunicación. En su sentido más amplio, los términos incluyen comunicación telefónica, llamadas por Internet, comunicaciones móviles, fax, correo de voz e incluso videoconferencias. Finalmente es difícil trazar una línea clara que delimite lo que es telefonía y lo que no. La idea inicial a la que vuelve la telefonía es el POTS (Plain Old Telephone Service, servicio telefónico simple antiguo), técnicamente llamado PSTN (red telefónica pública conmutada). Este sistema está siendo desafiado ferozmente y, en gran medida, cediendo a la tecnología de Voz sobre IP (VoIP), que también se conoce comúnmente como Telefonía IP y Telefonía por Internet.

 

 

1.1.1  TELEFONIA IP La telefonía IP se compone de dos categorías: la transmisión de voz y la de datos. Se basan principalmente en transportar la voz convertida previamente en datos entre dos destinos distantes. Las redes que se han desarrollado a lo largo l argo de los años para transmitir voz tales como CDMA (del inglés. Code Divison Multiple Access), TDMA (del inglés, Time Division Multiple Access) GPRS (del inglés, General Packet Radio Service) y ATM (del inglés, Asynchronous Transfer Mode), las cuales se basan principalmente en la conmutación de circuitos, es decir, para establecer una comunicación entre dos puntos se requiere mantener un circuito físico durante el tiempo de la llamada. Los recursos utilizados en una llamada no pueden ser usados en otra hasta que la primera no finalice. Por otro lado, existen las redes de datos, la cuales se basan en el concepto de conmutación de paquetes, en otras palabras, se realiza un mismo enlace el cual contiene diferentes caminos entre el origen y el destino durante el tiempo que dura la llamada, mientras los recursos que intervienen en una conexión pueden ser utilizados por otras otr as conexiones que se efectúen al mismo ttiempo. iempo. Algunas de sus principales ventajas son que mejora la calidad del servicio, la velocidad de transmisión, optimización de los recursos, etc. y todo por un mismo precio. Por otro lado, las desventajas principales son la pérdida de paquetes y la obtención de retrasos considerables. Dentro de la telefonía IP existen diferentes elementos que son fundamentales para una conexión exitosa, tales como el gateway, gatekeeper, señalización y codificación. El Gateway es un elemento que se encarga de hacer un puente entre la red telefónica convencional y la red IP, es decir, convierte la señal analógica en paquetes IP y viceversa, también permite comunicar a un dispositivo IP con otro conectándose por una parte a la central telefónica y la otra a una red IP. Por otro lado, el Gatekeeper es un elemento que se encarga de realizar tareas de autentificación de usuarios y controla el ancho de banda, en otras palabras, es

 

el celebro de la red de telefonía IP. La señalización es necesaria en cualquier sistema de telefonía debido a que en el momento en el cual un usuario marca un número de teléfono, se determine el estado a quién se llama (libre u ocupado) y se establezca la llamada. Dentro de estos protocolos se enmarcan el H.323 y el SIP (del inglés, Session Initiation Protocol), y el SS7 que es el que se encarga de la red PSTN (del inglés Public Switched Telephone Network), etc. Todo esto no sería posible sin la codificación de la voz humana, humana, es decir, comprimirla comprimirla y convertirla en paquetes de datos y enviarlos por una una red IP.

1.2   Estructura de una red de Telecomunicaciones 1.2 A la hora de diseñar las redes se deben considerar aspectos tan diversos como el coste de la instalación de nodos, terminales, medios de transmisión, obra civil, gastos de mantenimiento, ingresos … Así mismo, como criterio de diseño se ha de tener en cuenta la fiabilidad de la red, el número de usuarios, la disposición geográfica de los mismos, y el tráfico que ha de soportar a medio y largo plazo. Para ofrecer mayor fiabilidad se aplica redundancia en los posibles puntos de fallo de la red. Podemos hablar de dos tipos de redundancia:

  Redundancia en medios de transmisión: consiste en tener distintos caminos físicos para

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llegar a un nodo, lo que facilita el cambio de camino ante el fallo en uno de ellos. La estructura de mallado parcial (o total) es la que presenta mayor redundancia en medios de transmisión.

  Redundancia en equipos: consiste en poseer equipos (o parte de ellos) inactivos que

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puedan sustituir a los que están funcionando en caso de avería. Podremos tener redundancia en el equipo completo o bien en partes del mismo, como el chasis, la fuente de alimentación o distintas placas (procesadoras, puertos para la conexión de usuarios,…). Esto último se suele dar en equipos modulares, normalmente empleados en los núcleos de grandes redes. La redundancia en equipos puede ser realizada mediante la compra de equipamiento redundante o mediante la subcontrata de una empresa de mantenimiento que asegure la sustitución de una pieza o equipo en un tiempo máximo. La elección de uno u otro método dependerá de lo crítico que sea el fallo de un punto de la red y del coste económico, pues el acopio inicial de piezas de reserva puede suponer una elevada inversión. Las redes suelen organizarse en tres niveles: -  -  - 

Red de Acceso, acometida. Red de transporte Red de conmutación, servicios

 

 

1.2.1  Red de Acceso o acometida Es la parte de la red que llega hasta el usuario final. Tiene una necesidad relativamente baja en cuanto a fiabilidad por lo que habitualmente no se utiliza redundancia. Cursa poco tráfico y el coste de los equipos es bajo. Suele emplear las topologías bus, estrella o anillo.

1.2.2  Red de transporte Permite al tráfico de los usuarios acceder al núcleo de la red. Requiere un nivel medio de fiabilidad, por lo que suele emplearse redundancia en equipos y algunas medidas de seguridad. Cursa más tráfico que la red terminal y el coste de los equipos es mayor, pues son de mayor capacidad y fiabilidad. Las topologías empleadas normalmente son anillo, estrella y árbol.

 

  En el gráfico se muestra una red de anillos ópticos metropolitanos, con capacidad de conectar puntos a grandes distancias y con anchos de banda elevados. Estos se utilizan para llevar los servicios a las redes de acceso cerca del usuario final, f inal, estas últimas pueden ser: urbanizaciones, condominios, barrios o pequeños poblados.

1.2.3  Red de conmutación co nmutación Conocida como núcleo o backbone soporta un alto nivel de tráfico, por lo que normalmente se emplean enlaces de alta velocidad y nodos de gran capacidad. Necesita la máxima fiabilidad, por lo que suele emplearse redundancia en equipos y medios de transmisión. Los equipos utilizados son críticos para el funcionamiento de la red, y suelen ser de tipo modular. Las topologías malladas (total o parcial), anillo doble y jerárquica con mallado parcial son las más habituales.

 

1.3   Técnicas de Conmutación 1.3 La conmutación es el proceso por el cual se pone en comunicación un usuario con otro, o tro, a través de una infraestructura de comunicaciones común, para la transferencia de información. La conmutación consiste en el establecimiento de un sistema de comunicación entre dos puntos, un emisor (Tx) y un receptor (Rx) a través de equipos o nodos de transmisión, es decir, que con el proceso de conmutación podemos hacer entrega de una señal desde un puerto origen hacia un puerto destino. La conmutación es un proceso que funciona en la capa 2 del modelo OSI (Enlace de Datos). Los tres servicios fundamentales que emplean técnicas de conmutación son el telefónico, el telegráfico y el de datos, pudiendo utilizar una de las tres técnicas de conmutación actuales: de circuitos, de mensajes y de paquetes.

1.3.1  Conmutación de circuitos La técnica de conmutación de circuitos, que puede ser espacial o temporal, consiste en el establecimiento de un circuito físico previo al envío de información, que se mantiene abierto durante todo el tiempo que dura la misma. El camino físico se elige entre los disponibles, empleando diversas técnicas de señalización -"por canal asociado" si viaja en el mismo canal o "por canal común" si lo hace por otro distinto-, encargadas de establecer, mantener y liberar dicho circuito, vistas anteriormente. Un ejemplo de red de este tipo, es la red telefónica conmutada.

1.3.2  Conmutación de Paquetes Un Paquete es un grupo de información infor mación que consta de dos partes: los datos propiamente dichos y la información de control, en la que está especificado la ruta a seguir a lo largo de la red hasta el destino del paquete. Mil octetos es el límite de longitud superior de los paquetes, y si la longitud es mayor el mensaje se fragmenta en otros paquetes.

 

  Esta técnica es parecida a la anterior, sólo que emplea mensajes más cortos y de longitud fija (paquetes), lo que permite el envío de los mismos sin necesidad de recibir el mensaje completo que, previamente, se ha troceado. Cada uno de estos paquetes contiene información suficiente sobre la dirección, tanto de partida como de destino, así como para el control del mismo en caso de que suceda alguna anomalía en la red. El mejor ejemplo actual de red que hace uso de esta técnica es Internet, que hace uso del protocolo IP. Otros ejemplos son las redes X.25 y Frame Realy. Los paquetes permanecen muy poco tiempo en memoria, por lo que resulta muy rápida, permitiendo aplicaciones de tipo conversacional, como son las de consulta. La conmutación de paquetes admite dos variantes distintas, según el modo de funcionamiento: modo Datagrama y Circuito Virtual. La conmutación de paquetes se trata del procedimiento mediante el cual, cuando un nodo quiere enviar información a otro lo divide en paquetes, los cuales contienen la dirección del nodo destino. En cada nodo intermedio por el que pasa el paquete se detiene el tiempo necesario para procesarlo. Cada nodo intermedio realiza r ealiza las siguientes funciones: - 

Almacenamiento y retransmisión (store and forward):  hace referencia al proceso de establecer un camino lógico de forma indirecta haciendo "saltar" la información de origen al destino a través de los nodos intermedios

- 

Control de ruta (routing): hace referencia a la selección de un nodo del camino por el que deben retransmitirse los paquetes para hacerlos llegar a su destino.

Los paquetes en fin, toman diversas vías, pero nadie puede garantizar que todos los paquetes vayan a llegar en algún momento determinado.

1.3.3  Conmutación de mensajes La conmutación de mensajes es un método basado en el tratamiento de bloques de información, dotados de una dirección de origen y otra de destino, por lo que pueden ser tratados por los centros de conmutación de la red que los almacenan -hasta verificar que han llegado correctamente a su destino- y proceden a su retransmisión. Es una técnica empleada con el servicio télex y en algunas de las aplicaciones de correo electrónico.

 

 

Ventajas   Se multiplexan mensajes de varios procesos hacia un mismo destino, y viceversa, sin que

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los solicitantes deban esperar a que se libere el circuito.

  El canal se libera mucho antes que en la conmutación de circuitos, lo que reduce el

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tiempo de espera necesario para que otro remitente envíe mensajes.

  No hay circuitos ocupados que estén inactivos. Mejor aprovechamiento del canal.   Si hay error de comunicación se retransmite una menor cantidad de datos.

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Desventajas   Se añade información extra de encaminamiento (cabecera del mensaje) a la

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comunicación. Si esta información representa un porcentaje apreciable del tamaño del mensaje el rendimiento del canal (información útil/información transmitida) disminuye.

  Mayor complejidad en los nodos intermedios: -  Ahora necesitan inspeccionar la cabecera de cada mensaje para tomar decisiones

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de encaminamiento. También deben examinar los datos del mensaje para comprobar que se ha recibido sin errores. También necesitan disponer de memoria (discos duros) y capacidad de procesamiento para almacenar, verificar y retransmitir el mensaje completo.

1.3.4  CONMUTACION DE CELDAS: En los servicios de conmutación de celdas, la unidad mínima de datos conmutados es una "celda" de tamaño fijo, es vez de un paquete de longitud variable. La tecnología basada en celdas permite que la conmutación sea realizada en hardware sin la complejidad y el consumo de tiempo de cálculo frame por frame. Esto hace que la conmutación por medio de celdas más rápida y barata. Los servicios más conocidos son los siguientes:

  ATM (Asynchronous Tranfer Mode): ATM es un método de transmisión de celdas de

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tamaño fijo (15% bytes) utilizada en redes de banda ancha. ATM puede transferir datos a tasas desde 25 Mbps hasta 622 Mbps y tiene el potencial de transferir datos a velocidades de datos medidas en Gigabits por segundo. Muchos proveedores de servicios ofrecen servicios ATM, pero la gran mayoría lo tienen planeado para un futuro muy cercano ya que su implementación es muy cara.

 

 

  SMDS (Switched Multimegabit Data Service): Como ATM, SMDS es otro servicio basado

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en celdas de longitud fija proveído por algunos carriers en Estados Unidos pero que no está disponible en México. SMDS usa conmutación de celdas y provee servicios tales como tarificación basada en uso y administración de red. El rango de las velocidades de transmisión van desde 1 Mbps hasta los 34 Mbps con una conectividad de muchos a muchos.

 

2  RED TELEFÓNICA PÚBLICA 2.1  Estructura de la red telefónica pública conmutada PSTN) 2.1  2.1.1  Concepto de Conmutación

2.2  Área de Servicio Local 2.2  2.3   Rede Larga Distancia 2.3 2.3.1  Red Jerárquica 2.3.2  Red Plana

2.4  Planta Externa 2.4  2.5   Sistema de alimentación Eléctrica 2.5 2.6   La Central de Conmutación 2.6 2.6.1  Evolución de la conmutación telefónica

2.7  La Central de Conmutación Digital 2.7  2.7.1  Red de conexión 2 7 1 1  Conmutación en espacio 2 7 1 2  Conmutación en el tiempo 2 7 1 3  Conmutación en espacio

tiempo

2.7.2  Unidad de Control

2 7 2 1  Control por lógica Cableada 2 7 2 2  Control por programa cableado 2 7 2 3  Control por programa almacenado

2.8  Sincronización en las redes de telecomunicaciones 2.8  2.9   Circuitos telefónicos 2.9 2.9.1  Circuito telefónico simple 2.9.2  Circuito telefónico bidireccional 2.9.3  Circuito con batería central

 

3  SEÑALIZACIÓN Y ENRUTAMIENTO 3.1  Protocolos de comunicación 3.1  3.2   Señalización de línea de Abonado 3.2 3.3   Señalización entre centrales 3.3 3.3.1  Señalización por canal CAS) 3.3.2  Señalización p por or can canal al com común ún CCS7)

3.4  Numeración y enrutamiento 3.4  3.5   Tráfico telefónico 3.5 3.5.1  3.5.2  3.5.3  3.5.4  3.5.5 

Terminología Medición del tráfico telefónico Congestión, llamadas perdidas y grado de servicio Fórmula de tráfico de Erlang Dimensionamiento y eficiencia

 

4  SUCURSALES PRIVADAS 4.1  4.1  4.2   4.2 4.3   4.3 4.4   4.4   4.5 4.6   4.6

La telefonía en la empresa Key Systems y PBX: Net PBX Estructura clásica de una PBX Teléfonos analógicos, multifunción y digitales Troncales analógicos y digitales Facilidades las sucursales telefónicas

 

5  ELEMENTOS DE LA TELEFONÍA IP 5.1  Introducción a la Voz Sobre IP 5.1  5.1.1  5.1.2  5.1.3  5.1.4 

Digitalización de la Voz Empaquetado y transporte Pérdida de paquetes Supresión de jitter

5.2   Componentes de una red de voz sobre paquetes 5.2 5.2.1  5.2.2  5.2.3  5.2.4  5.2.5 

Codecs Telefonía IP Softphones Servidores de telefonía Pasarelas

5.3  Calidad de la voz en redes de paquetes 5.3  5.3.1  Ancho de Banda 5.3.2  Pérdida de paquetes 5.3.3  Retardo 5.3.4  Eco 5.3.5  Jitter de la red

5.4  Estándares de voz sobre IP 5.4  5.4.1  5.4.2  5.4.3  5.4.4 

H323 SIP MGCP Protocolos de Transporte

 

6  ELEMENTOS DE TELEFONÍA CELULAR 6.1  Breve Historia de la Telefonía Celular: la primera generación 1G) 6.1  6.2   Métodos de Acceso al Medio 6.2 6.3   Estructura del Sistema 6.3 6.3.1  La Celda 6.3.2  La Estación Base

6.4  Cobertura 6.4  6.5   Reúso de frecuencias 6.5 6.6   La Segunda Generación 6.6 6.6.1  Sistema GSM

6.7  La Tercera Generación 3G) 6.7  6.7.1  Servicios

6.8  La cuarta Generación 6.8