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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


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.


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.


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.


Historia

Lenguaje Telégrafo Teléfono Telefoníamóvil

1876 1981 - Hoy1837Orígenesdel hombre

1, 2, 2.5, 3G y B3GPSTN, ISDN, xDSLServicios integradosAmpere, Oersted,Faraday, Maxwell


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.


Teléfono convencional (modelo básico)

Al conector de paredInterruptor

colgar/descolgar

Altavoz

Micrófono


Teléfono convencional (hoy)

Al conector de pared

Interruptorcolgar/descolgar

Altavoz

MicrófonoBobinadúplex

Altavozde repique

Generador de impulsos

48 V

LazoR

T


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


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.


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.


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


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


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)


Realizando una llamada)

Teléfono

Teléfono

Teléfono

TRS

S: sleeveR: ringT: tip

Llamada

Suscriptor de llamada


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


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


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)


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


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


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


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


Conmutación de circuitos

Matriz de puntos de cruce

Señalización Control Señalización

Conexión física punto a punto

Componentes de un sistema de conmutación

Entrada Salida


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


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


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

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