conmutación telefonica
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Conmutación.
De estudiarse a fondo las arquitecturas y técnicas utilizadas en la conexión
entre terminales telefónicos, en la red telefónica se encontraría las denominadas
redes de telecomunicación conmutadas, la cual está formada por un conjunto de
nodos interconectados, de forma que la información se transmite de un origen a un
destino mediante su encaminamiento a través de distintos nodos que se encuentren
conectados mediantes rutas de transmisión. Por consiguiente, la información que se
accede a la red desde un terminal se encamina a su destino, siendo conmutada de
un nodo a otro.
En la telefonía, surge la conmutación, como el primer concepto que se
necesito desarrollar para conseguir interconectar entre sí a los usuarios de los
diferentes sistemas de telecomunicación a un coste razonable, por lo que es
definida la conmutación como la parte de la telecomunicaciones que estudia los
sistemas que permiten establecer conexiones semipermanentes entre dos
terminales cuales quiera.
Las redes conmutadas se pueden clasificar en base a los procedimientos que
se utilizan en la conmutación de la información de un enlace a otro, dando lugar a
las redes conmutadas en circuitos, mensajes y paquetes.
Conmutación por circuitos.
La conmutación por circuitos implica que en un momento dado hay una ruta
dedicada entre dos terminales. Esta ruta se compone de una secuencia de enlaces
entre nodos, dedicándose en cada enlace físico un canal a la conexión. En
consecuencia, para llevar a cabo la comunicación por conmutación de circuitos se
necesita seguir las tres fases siguientes:
Establecimiento del circuito.
Transmisión de la información.
Desconexión del circuito.
Puesto que la ruta de conexión se establece antes del comienzo de la
transmisión de la información, habrá de reservarse la capacidad de un canal entre
cada par de nodos de la ruta y cada nodo habrá de disponer de la necesaria
capacidad interna de conmutación para manejar la conexión requerida. De modo
que, la capacidad del canal está totalmente asignada aun cuando no haya
transferencia de datos. Es oportuno mencionar, que este tipo de conmutación,
desde el punto de vista de rendimiento, va a existir una demora previa a la
transferencia de información debida al establecimiento de la llamada. Una vez que
el circuito se ha establecido la red es transparente a los usuarios, transmitiéndose la
información a una velocidad determinada sin otro retardo que el de propagación a
través de los enlaces, considerándose que el retardo en cada nodo es despreciable.
En efecto, cada nodo de una red de conmutación de circuitos es una central de
conmutación.
Conmutación por Mensaje.
En este tipo de comunicación conmutada, cuando un terminal requiere
enviar un mensaje incorpora a este unas direcciones de destino. El mensaje pasa
través de la red de un nodo a otro, recibiéndose en cada uno de ellos el mensaje
completo que es almacenado y retransmitido al nodo siguiente. De esta forma no se
necesita establecer una ruta dedicada entre dos terminales.
Un nodo de conmutación de mensajes es típicamente un miniordenador con
algunas características de entrada/salida que lo hacen particularmente adecuado
para el tratamiento de los mensajes entrantes y salientes. Paquetes trata de
combinar las desventajas de la conmutación de mensajes y de circuitos,
minimizando las desventajas de ambas. Es una técnica similar a la de mensajes, con
la diferencia de que la longitud de las unidades de información (paquetes) está
limitada, en tanto que en la conmutación de mensajes la longitud de estos es mucho
mayor.
Conmutación de paquetes.
En el caso de las redes de conmutación de paquetes, los mensajes que
superan la máxima longitud preestablecida deben ser divididos en unidades de
información más pequeñas por los equipos terminales. Cuando una estación
terminal desglosa un mensaje en paquetes y envía estos a su nodo, existen dos
métodos de tratamiento de los paquetes por parte de la red:
Método datagrama, en el que cada paquete es tratado
independientemente, de forma análoga a como se tratan los mensajes en las
redes de conmutación de mensajes, dándose el caso de que paquetes con la
misma dirección de destino no siguen la misma ruta, lo que puede dar lugar a
que los paquetes se reciban en una secuencia distinta a la que han sido
emitidos, por lo que el terminal de destino será el encargado de reordenar
los paquetes en la secuencia original.
Método de circuitos virtuales. En este caso se establece una conexión lógica
antes de proceder a la transmisión de la información, pudiendo ser esta
conexión permanente o transitoria, denominándose respectivamente circuito
virtual permanente o conmutado. En el caso del circuito virtual permanente la
ruta está predeterminada para un par de terminales, lo que implica que está
dedicada. En el caso del circuito virtual conmutado la ruta se establece en la fase
de establecimiento de la llamada, siendo necesario en cualquiera de los dos
casos que cada paquete contenga un identificador de circuito virtual además de
la información.
La principal característica del método de circuito virtual es que la ruta
entre terminales se establece con anterioridad a la transferencia de
información, lo que no significa que haya una ruta dedicada. Los paquetes se
almacenan en cada nodo y se aseguran a la línea de la cola de salida. La
diferencia con el método datagrama estriba en que cada nodo no necesita
realizar una decisión de encaminamiento para cada paquete, sino que se realiza
una sola vez la decisión por cada conexión.
En relación con esto último, hoy día, realizar una llamada telefónica implica
una serie de complejos procesos que permiten establecer una camino de
conversación desde el abonado que llama, hasta que el abonado llamado recibe
indicación de que alguien desea hablarle, todos estos procesos son realizados, o
comandados por el equipo de conmutación, que se encuentra localizado en la
central telefónica. De modo que una red de teléfonos consta de trayectorias que
conecten nodos de conmutación, de manera que cada teléfono en la red se puede
conectar a cualquier otro al que la red proporcione servicio. Las dos tecnologías
básicas que se utilizan en el diseño de una red telefónica son: Conmutación y
Transmisión.
El conmutador establece la trayectoria de comunicación cada vez que pide y
la deshace cuando la trayectoria ya no se necesita. Ejecuta operaciones lógicas para
establecer la trayectoria y determina automáticamente el cobro correspondiente
por el uso del sistema. En términos generales, un sistema comercial de conmutación
satisface los siguientes requisitos del usuario:
Cada usuario tiene la necesidad de poder comunicarse con cualquier otro
usuario.
La velocidad de conexión no es crítica, pero el tiempo de conexión debe ser
relativamente corto comparado con el tiempo de retención o el tiempo de
conversación.
La calidad de servicio o la probabilidad de completar una llamada, tampoco
es crítica, pero debe ser alta. El porcentaje mínimo de llamadas logradas
durante el HP puede bajar hasta un promedio de 95%, sin embargo, la meta
general del grado de servicio para el sistema debe ser de 99%.
El abonado espera y supone un carácter privado en su conversación, pero
por lo común no la pide ni se le puede garantizar, excepto en casos
especiales.
La principal forma de comunicación para la mayoría de los usuarios, será la
voz (o el canal de voz).
El sistema debe estar disponible para el usuario en cualquier momento que
el desee usarlo.
Técnicas de conmutación.
Conmutación por matrices o Conmutación por división en el espacio.
La conmutación por división en el espacio se desarrolló originalmente para
entornos analógicos, desplazándose posteriormente al contexto digital. Los
principios fundamentales de un conmutador son los mismos tanto si se usa para
transportar señales analógicas como para el transporte de señales digitales. Si bien
es cierto, en el que las rutas de señal que se establecen son físicamente independientes
entre sí (divididas en el espacio). Cada conexión necesita el establecimiento de un camino
físico a través del conmutador que se dedique únicamente a la transferencia de señales
entre los dos extremos.
La Matriz de conmutación proporciona una trayectoria a una señal por un lapso de
tiempo determinado, en otras palabras, es la encargada de seleccionar que señal va
a llegar a cada teléfono. Para que se comunique con el teléfono necesita de un lazo
local, que es la trayectoria de transmisión dedicada entre el teléfono y la matriz.
También se pueden conectar dos o más matrices de conmutación entre sí, para esto
se utilizan un circuito llamado circuito trocal que proporciona la trayectoria entre las
matrices. Una matriz de conmutación solo da servicio a un área determinada, por lo
que se les conoce como matriz de conmutación local, también llamadas centrales de
servicio.
Dentro de esta perspectiva, en matriz de conmutación las conexiones entre
líneas de entrada y salida son conexiones físicas (generalmente con matrices de
puertas físicas que se cierran o abren), siendo esta una matriz de semiconductores
que son accionadas por una unidad de control.
Sus limitaciones principales son:
Al crecer el número de líneas de conexión, deben crecer con el cuadrado, los
puntos de cruce; algo muy costoso.
La pérdida de un punto de cruce interrumpe la conexión entre dos líneas.
v Hay muchos puntos de cruce que no se utilizan nunca. Por lo que es muy
ineficiente.
Funciones de la matriz de conmutación
Una matriz de conmutación debe de cumplir con las siguientes funciones básicas:
1) Identificación: La matriz debe reaccionar ante una señal de entrante del
suscriptor que esté realizando la llamada y debe ser capaz de recibir
información para identificar la terminal de destino requerida
2) Direccionamiento: Debe reconocer al suscriptor al que se le hace la llamada
por la información entrante. Si la terminal o el circuito troncal se encuentran
ocupados se debe devolver un tono al suscriptor que realiza la llamada.
3) Hallazgo y establecimiento de trayectoria: Una vez que el destino del
suscriptor que realiza la llamada es identificado y que el suscriptor destino
está disponible, una señal de aceptación es enviada al sistema de
conmutación y al suscriptor destino. Basado en la disponibilidad, se elige la
mejor trayectoria para la llamada.
4) Prueba de ocupado: Si el número marcado por el suscriptor llamante es
erróneo o el suscriptor llamado no contesta el teléfono, la matriz de
conmutación debe enviar un tono de ocupado o un mensaje de voz después
de esperar por algún tiempo.
5) Supervisión: una vez que se estableció la trayectoria entre el suscriptor
llamante y el llamado, debe ser supervisado para detectar respuestas y saber
cuándo finaliza la llamada.
6) Finalización de la llamada: Cuando se completa la llamada establecida, la
trayectoria que se estableció debe ser desconectada. Para borrar la señal que
se estableció, la matriz debe desconectar el sendero de comunicación entre
el llamante y el llamado.
7) Facturación: También debe tener un mecanismo para medir o contar la
cantidad de tiempo transcurrida en la conversación. Se calcula el número
acumulado de tiempo que duro la conversación.
Tipos de matrices de conmutación.
Matriz de conmutación de travesaño. Este tipo de matriz necesita al menos
M x N juegos de contactos y M + N o menos contactos para elegir uno de los
contactos. Contiene un arreglo de cables horizontales y verticales. Ambas
líneas están conectadas a puntos de contacto de interruptores inicialmente
separados. A ésta matriz también se le conoce con el nombre de
configuración de travesaño no bloqueado. Requiere N2 interruptores para N
suscriptores, por ésta razón es obvio que ésta no es una solución económica
Matriz diagonal de puntos cruzados. En ésta configuración el número de
intersecciones se reduce a N (N-1)/2, en donde N es el número de
suscriptores. También se le llama matriz triangular o matriz de dos vías.
Aunque es más económica que la matriz en travesaño, su principal
desventaja es que la falla de un interruptor dejará inaccesible a más de un
suscriptor.
Conmutación digital.
Las centrales de conmutación telefónicas conmutan vías digitales sin efectuar
conversiones intermedias digital-analógico ni tampoco de multiplexar las vías
temporales. En consecuencia se unen directamente al múltiplex de transmisión y
cumplen funciones sin equivalencias en la conmutación espacial.
La conmutación digital es una conmutación temporal, por la cual deben digitalizarse
las señales telefónicas mediante técnicas PCM. Por tanto, conmuta señales digitales,
son las mismas que las analógicas, pero tratadas y convertidas a un flujo de bit
mediante PCM. Consiste en trasladar los bits de un canal que se encuentra dentro
de una trama, a otro canal situado en otra trama. La conmutación efectuada es
doble (espacial y temporal). Si bien es cierto, en la conmutación digital temporal se
retienen los canales de memorias de control, por que se modifica el intervalo de
tiempo del canal entrante para que pueda sincronizarse con el canal destino.
En los conmutadores digitales se obtiene una mayor velocidad de operación, mayor
confiabilidad, menor tamaño y mejor utilización del medio en una red de
transmisión de datos. al mismo tiempo disminuye los costos de instalación,
operación y mantenimiento; la reconfiguración y la expansión el sistema es mas
simplificada, y se aprovechan los medios de transmisión digitales existentes no solo
para el envió de señales de voz, sino también para transmisión de datos ya que
ahora ambas se pueden trabajar como señales digitales.
Conmutador digital tipo S.
En un conmutador digital tipo S existe solamente cambio de soporte físico (MIC), es
decir que no hay posibilidad de conmutar intervalos de tiempo. Este conmutador es
implementado mediante un juego de compuertas que actúan a la manera de una
matriz de cruce, razón por la cual se le denomina también Matriz Espacial. Cada
punto debe estar cerrado solo durante un intervalo de tiempo, lo cual equivale a
3.900 nseg en caso de un MIC primario, y debe volverse a cerrarse una vez dentro de
cada trama (cada 125 ɥseg), para asi no perder información precedente deuna
entrada a una salida.
Como es necesario que se realice una conmutación periódica, si se desea mantener
el camino establecido, se requiere de una memoria de escritura y lectura que
contenga la información de los puntos que se deben cerrar en un determinado
intervalo de tiempo.
Estas memorias de control son de lectura cíclica, mientras que la escritura, que
depende del tráfico, es llevada a cabo de una manera aleatoria por el procesador.
Cabe destacar, la existencia de dos clases de conmutadores tipo S, dependiendo de
la forma de determinar el punto de cruce de la entrada que se desea unir con la
salida respectiva.
Control por la salida: existe una memoria de control por cada salida y en ella
se consigna cual de las entradas se desea enrutar hacia dicha salida de un
determinado intervalo de tiempo.
Control de la entrada: existe una memoria de control asociada a cada MIC
de entrada y en ella se escribe a cuál de la salida se debe hacer la
conmutación.
Conmutador digital tipo T.
La función principal de un conmutador principal tipo T es la de cambiar señales
binarias (octetos correspondientesa muestras) de un intervalo de tiempo dado (ITj)
de un MIC de entrada, a un intervalo de tiempo de salida (ITk) del mismo MIC. La
forma de operar de este conmutador implica que debe existir un retraso de la
información desde que se hace presente hasta el momento en que se extrae. El
retraso es implementado usando memorias RAM en las cuales se escriben las
muestran que van llegando y se leen cuando estas deben ser transferidas a la salida.
Para esto se realiza un acceso de escritura a la memoria por cada intervalo de
tiempo que ingrese y un acceso de lectura por cada intervalo de tiempo que salga.
El conmutador está constituido básicamente por una memoria interna o memoria de
conversación y por una memoria de control. En la memoria de conversación la
escritura y la lectura depende del tipo de control, mientras que en la memoria de
control la lectura esta comandada por la base de tiempo y la escritura la ordena el
procesador dependiendo del número de conexiones que deban establecerse.
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