Telefonía
Ulises Pineda RicoCuerpo Académico de ComunicacionesFacultad de Ciencias, UASLP Tel. +52(444) 826-2486 ext. 2964correo electrónico: [email protected]://galia.fc.uaslp.mx/~u_pineda
Ulises Pineda Rico, Telefonía, FC-UASLP, Ago. – Dic. 2009,
Contenido1. Introducción a los sistemas telefónicos
1.1 El sistema telefónico (Historia).1.2 El aparato telefónico..1.3 Jerarquía de la red analógica.1.4 La introducción de dígitos
2. Digitalización de la voz2.1 Modulación por Amplitud de Pulso (PAM).2.2 Modulación por Codificación de Pulso (PCM).2.3 Principales códigos de transmisión utilizados en telefona
3. Conmutación3.1 Funciones de la conmutación.3.2 Conmutación por división de espacio.3.3 Conmutación por división de tiempo.3.4 Conmutación bidimensional
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Contenido
4. Señalización4.1 El sistema SS7.
5. Líneas de transmisión.5.1 Parámetros R, L, C y G de una línea de transmisión.5.2 Impedancia característica, constante de atenuación, constante de fase y velocidad de fase de una línea de transmisión.
6. Introducción al análisis de tráfico.6.1 Modelos probabilísticos del tráfico.6.2 Filas de espera.
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Bibliografía“Digital Telephony”; John Bellamy; Third Edition, Wiley Interscience, 2000.
“Understanding Telephone Electronics”; Bigelow Stephen J., Carr Joseph J., Winder Steve; Fourth Edition, Butterworth-Heinemann, 2001.
“A Study of Non-Blocking Switching Networks”; Charles Clos, The Bell System Technical Journal; Vol. 32, pages 406-424, March 1953.
“Telecommunication Networks: Protocols, Modeling, and Analysis”; Mischa Swartz; Addison-Wesley, 1988.
“Communication Networks”; Leon-Garca, Widjaja; McGraw Hill, 2000.
“Líneas de Transmision”; Rodolfo Neri Vela; McGraw Hill.
Introducción a los sistemas telefónicos
Material sugerido a leer:Capítulo 1 de “Understanding Telephone Electronics”; Bigelow Stephen J.; Fourth Edition, Butterworth-Heinemann, 2001.
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Historia
1860’s: Philip Reis desarrolla una idea de integración de voz y datos. Ésto, agregando voz a la línea del telégrafo.1876: Alexander Graham Bell recibe la patente del teléfono.1878: Primer intercambio comercial (New Haven).1885: AT&T se incorpora a administrar el servicio.1907: un hotel (Waldorf Astoria en N.Y.) tenía 1120 teléfonos (500,000 llamadas/año)1940: el gobierno cuestiona el monopolio por parte de AT&T.1950: FCC (Federal Communications Commision) regula la entrada de nuevas compañías.
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Historia
Lenguaje Telégrafo Teléfono Telefoníamóvil
1876 1981 - Hoy1837Orígenesdel hombre
1, 2, 2.5, 3G y B3GPSTN, ISDN, xDSLServicios integradosAmpere, Oersted,Faraday, Maxwell
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El aparato telefónico convencional (teléfono analógico)
Lazo localCada suscriptor se conecta a la oficina central (CO)CO contiene equipo de conmutación, señalización y baterías que brindan corriente directa (DC) a los teléfonos.Cada teléfono se conecta mediante 2 hilos, uno se llama T (tip) y otro R (ring).Los interruptores en CO responden a los impulsos de marcado para conectarlo con el destinatario.
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Teléfono convencional (modelo básico)
Al conector de paredInterruptor
colgar/descolgar
Altavoz
Micrófono
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Teléfono convencional (hoy)
Al conector de pared
Interruptorcolgar/descolgar
Altavoz
MicrófonoBobinadúplex
Altavozde repique
Generador de impulsos
48 V
LazoR
T
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Circuitos electrónicos de voz (micrófono de carbón)
Esferas de carbón
DiafragmaSuspensión
I
Funcionamiento basado en la variación de la resistencia en función del impulso generado por la voz.Genera mucho ruido.Al paso del tiempo las esferas pueden quebrarse propiciando así un deterioro en la eficacia.Bajo costo de implementación
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Circuitos electrónicos de voz (micrófono electrodinámico)
N
S
S
Micrófono electrodinámico
Salida eléctrica
Magneto permanente
Soporte
Cubiertaperforada
Diafragma
Un diafragma es unido a un alambre dentro de un campo magnético.Generalmente el campo magnético es un magneto permanente.Con la vibración, del diafragma, se generan los cambios de voltaje.Más eficiente que el micrófono de esferas de carbón.
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FET
Circuitos electrónicos de voz (micrófono electret)
Salida eléctrica
PCB
Cubierta de metalAnillometálico
Respaldo acústico
Diafragmaelectret
Su funcionamiento consiste en la relación V=Q/C.Contiene un dieléctrico de fluorocarbón.Una parte es metalizada, se carga el material forzando a los electrones al metal con un campo eléctrico externo.Hoy en día, es común encontrarlo en los dispositivos de telefonía.
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Repique electromecánico (“ring”)
Bobinas
Badajo
Campanas El primer repique (creado por Mr. Watson 1878) era una palanca con magneto.
75V a 17 HzAlto voltaje debido a los materiales magnéticos y líneas de transmisión
Tiempo después, se reemplazaron con electroimanes que se atraen y repelen en respuesta a la corriente alterna.Hoy en día, es generado por DC mediante un inversor de estado sólido (-48V)
Bobinasde repique
Interruptorcolgar/descolgarLazo
localC
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Función híbridaInterfaz de 2 a 4 hilos para permitir el efecto dúplex total (full duplex)Dúplex total, es la capacidad de transmitir al mismo tiempo en ambas direcciones2 hilos, se utiliza en sistemas telefónicos analógico/digital, digital/analógico o analógico 100%.4 hilos, en sistemas telefónicos 100% digitales.
Transmitir
Recibir
Red debalance
2 hilos
3
4
5
6
7
8
ZL
G H
E F
C D
A B
Circuito híbrido 4 a 2 hilos
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Parámetros de operación
Interfaz de lazo del suscriptor: conexión de 2-hilos de líneas telefónicas individuales.Características Fundamentales:
Batería: (-48V DC) Corriente de operación: 20-80 mAProtección al sobre voltaje. Timbrado: (75-85V AC 20-40Hz ) Supervisión: (“on-hook/off-hook” ó DC/no DC) Prueba: (Monitoreo)
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Realizando una llamada)
Teléfono
Teléfono
Teléfono
TRS
S: sleeveR: ringT: tip
Llamada
Suscriptor de llamada
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Red telefónica
3 elementos básicosTerminalesSistema de transmisiónConmutación
Lazo local telefónicoTiene 4 kHz de ancho de banda con un rango de frecuencias de 0-4 kHz.Éste, transporta la voz humana entre 300 Hz y 3400 Hz
Terminales
Transmisión
Conmutación
Frec.300 Hz 3.4 kHz
Energía relativaEnergía prom.de voz masculinay femenina
Ancho de banda comercial
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Interfaces del lazo
Lazo: canal de transmisión y señalización o ruta entre una terminal de equipo telefónico y la CO u otro equipo terminal.Transmisión: transferencia de información a través de un medio.Señalización: acción requerida para controlar la transmisión.Equipo terminal:
Instrumento telefónicoMáquinas de FaxKey Telephone System (multilíneas)Correo de vozMódemsOrdenadoresSistemas de alarmaSistemas de radio controlMáquinas contestadoras
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Lazo local
Normalmente lleva potencia desde la central telefónica (sistema de conmutación u otro equipo de red) al equipo terminal.Transmisión bidireccional de voz y señales de datos entre la parte llamante y la parte llamada.Lleva señal bidireccional (supervisión) entre el llamante, la parte llamada y la central telefónica.Maneja tonos de progreso de llamada a la parte llamante (tono de marcar, tono de ocupado, repique)
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Jerarquía en el sistema Bell
933425508Centro de tarifa4
10010Centro regional1
671552Centro seccional2
16820148Centro primario3
18,8039,0009,803Oficina terminal5
TotalNúm. en indep.
Núm. en sist. Bell
Designación funcional
Clase de conmutación
Primer nivel de
conmutación
Segundo nivel de
conmutación
Tercer nivel de
conmutación
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Definición de rutas
Mallas
5
4 4
3 3
2 2
1 1
Definición de rutas alternas
5
1
1
1
1
2
2
2
3
Conmutación en tándem
EO EO EO
Centro de tarifa
OficinaEn tándem
OficinaEn tándem
Troncales directas
Distribución de tarifas
Oficina terminal (EO)
EO EO EO
Distribución local
Área local de intercambio
Área local de intercambio
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Sistemas de conmutación
SeñalizaciónMonitoreo de actividad de líneas y envío de información a funciones de control, envío de señales de control a líneas de salida.
ControlProceso de información de señalización y activación de conexión
ConmutaciónRealizar interconexión entre líneas de entrada y salida
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Evolución de la tecnología
Conmutación electromecánicaNo existe encaminamiento alternativo.La señalización por impulsos, imposible de utilizarse.Traslación de número, imposible.
Conmutación electrónicaRecibe el número, lo procesa y enlazaUtiliza una matriz (crossbar)
Conmutación digitalUtiliza la tecnología digital para realizar las tareas de los sistemas anteriores Mux
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Conmutación de circuitos
Matriz de puntos de cruce
Señalización Control Señalización
Conexión física punto a punto
Componentes de un sistema de conmutación
Entrada Salida
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Sistemas de transmisión
Las troncales son empleadas como canal de conmutación entre conmutadores
Lazo de suscriptor o líneas terminalesPuede ser par alambrado, coaxial, fibra óptica, enlace microondas.
Sistema de cableDos hilos
Se utiliza par balanceado, propaga señales como un voltaje diferencialConmutación bidireccional (full duplex)Proporciona para el lazo del suscriptor la conexión al teléfono
Cuatro hilosDos pares balanceadosUn par se emplea para transmitir información en cada dirección
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Circuitos de dos y cuatro hilos
Teléfono
Sistema telefónico dominante
Digital, multicanalUn par es para mandar y otro para recibir información.Mejor desempeño, distancias >= de 80kmMás costoso que dos hilos
AnalógicoSeñales viajan en ambas direccionesCubren una distancia corta (<18,000ft)Mayor distancia requiere amplificadores
Oficina Central
Oficina Central Oficina Central
Conmutador
Con
mut
ador
Conmutadoren tándem
Conmutador
Dos Hilos
Cua
tro
Hilo
sPBX
PBX
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Procesamiento para una llamada
Nueve pasos1. Detección de la condición de “off-hook”2. Proporcionar tono de llamada3. Colectar dígitos4. Trasladarlos a un número llamado5. Encaminar la llamada a través del conmutador6. Preparar la conexión entre origen y destino7. Proporcionar timbrado y tono de “ringback”8. Detectar “off-hook”9. Detectar desconexión y terminar