unidad 1 conmutacion por circuitos

Asignatura: CONMUTACION

Unidad 1CONMUTACION POR CIRCUITOS: La red Telefnica Pblica Conmutada: (RTPC)Profesor: Alvaro Villanueva Figueroa

Objetivo

1.1.- Describela arquitectura, topologas y funciones de la red telefnica pblica, conmutada.

1.2.- Describe el concepto de conmutacincircuitos, explicando susdiferentes tiposy explicala forma de sincronismo en la red.

1.3.- Describe los tipos de sealizacin utilizados en la conmutacin digital.

Objetivo

1.4.- Describela estructura y ventajas de las redes inteligentes, entregando algunos ejemplos de servicios implementados en Chile.

1.5.- Utiliza software de simulacin para implementar , integrar y configurar enlacesRDSI

Conmutacin

Es la conexin que realizan los diferentes nodos que existen en distintos lugares para lograr un camino apropiado para conectar dos usuarios de una red de telecomunicaciones.La conmutacin permite la descongestin entre los usuarios de la red disminuyendo el trfico CONMUTACION DE CIRCUITOS Y CONMUTACION DE PAQUETES

CONMUTACION DE CIRCUITOS Y CONMUTACION DE PAQUETESEn las redes de telecomunicaciones, la conmutacin se considera como la accin de establecer una va, un camino, de extremo a extremo entre dos puntos, un emisor (Tx) y un receptor (Rx) a travs de nodos o equipos de transmisin.

Bsicamente, existen dos tipos de arquitecturas de redes de comunicacin: conmutacin de circuitos y conmutacin de paquetes.

Conmutacin de CircuitosLos equipos de conmutacin establecen un camino fsico entre los medios de comunicacin previo a la conexin entre los usuarios. Este camino permanece activo durante la comunicacin entre los usuarios, liberndose al terminar la comunicacin.Etapas:

Solicitud del Comunicacin Establecimiento de la Conexin Transferencia de Informacin Desconexin

Conmutacin de PaquetesEl emisor divide los mensajes a enviar en un nmero arbitrario de paquetes, donde adjunta una cabecera y la direccin origen y destino as como datos de control que luego sern transmitidos por diferentes medios de conexin entre nodos temporales hasta llegar a su destino.

Transmisin se realiza en tiempo real. Acaparamiento de recursos. Realiza contencin. El circuito es dinmico. Simplicidad en la gestin de los nodos intermedios Retraso en el inicio de la comunicacin. Bloqueo de recursos. El circuito es fijo. No se reajusta la ruta de comunicacin. Poco tolerante a fallos. Se aprovecha todo el recurso del canal.

Conmutacin de CircuitosLas comunicaciones mediante conmutacin de circuitos implican la existencia de un camino o canal de comunicacin dedicado entre dos estaciones, que es una secuencia de enlaces conectados entre nodos de la red. En cada uno de los enlaces fsicos se dedica un canal lgico para cada conexin establecida.

Conmutacin de CircuitosLa conmutacin de circuitos implican cuatro fases:

Solicitud de la Conexin

Establecimiento del circuito: Se establece un circuito extremo a extremo.

Conmutacin de Circuitos

Transferencia de datos: Despus del establecimiento del circuito se transmite la informacin (analgica o digital). Normalmente esta conexin es dplex.

Conmutacin de CircuitosDesconexin del circuito: Despus de la transferencia de datos, la conexin finaliza por orden de una de las dos estaciones involucradas A o B. Esta seal de desconexin se debe de propagar por los nodos intermedios para que liberen los recursos utilizados.

Conmutacin de CircuitosLa conmutacin de circuitos est basada en los mismos principios empleados en los sistemas telefnicos y de telex.

En la conmutacin de circuitos una persona o terminal coloca en la red una llamada indicando el nmero o direccin del destinatario; el sistema de conmutacin establece entonces una conexin fsica entre los nodos de red apropiados por todo el tiempo de duracin de la llamada

Conmutacin de MensajesEn la conmutacin de mensajes, cada mensaje es enviado al primer centro o nodo de conmutacin de la red donde es almacenado, generalmente en una memoria de disco.

Si un enlace est disponible, se reenva el mensaje a otro nodo de conmutacin ms cercano al destinatario en donde es de nuevo almacenado y luego retransmitido (store and forward); y as sucesivamente, de nodo a nodo, hasta que llega al destino.

Conmutacin de MensajesEn este sistema no se establece una conexin fsica permanente entre llamante y llamado, y el retardo entre los instantes de envo y recibo puede ser considerable.

Conmutacin de Mensajes

Conmutacin de PaquetesLa conmutacin de paquetes es, en esencia, similar a la conmutacin de mensajes, pero ahora los mensajes se subdividen en paquetes ms pequeos que se almacenan y retransmiten en cada nodo de red.

Conmutacin de PaquetesEn la transmisin de mensajes el retardo nodal (tiempo de espera en el nodo ms el tiempo de propagacin de nodo a nodo) es relativamente grande. Si los mensajes se dividen en paquetes de menor duracin, ya no se necesita memorias de disco sino memorias electrnicas (buffers) y el tiempo de propagacin es menor tambin; por lo tanto, el retardo nodal se reduce apreciablemente, aunque a cada paquete haya que agregrsele el nmero del paquete y las direcciones de fuente y destino.

Conmutacin de Paquetes

Comparacin de Mecanismo de Conmutacin


Ventajas :

Transmisin se realiza en tiempo realAcaparamiento de recursosNo hay contencinEl circuito es fijoSimplicidad en la gestin de los nodos intermedios.

Desventajas:

Retraso en el inicio de la comunicacin. Bloqueo de recursos.El circuito es fijo. No se reajusta la ruta de comunicacin, Poco tolerante a fallos

Encaminamiento

Definiciones

Equipo de Conmutacin: dispositivo automtico que realiza la conexin entre los circuitos de manera mecnica o lgica.Sistema de Conmutacin: agrupacin de equipos de conmutacin que operan de manera similar.

Definiciones

Tarificacin: registro que determina parmetros de la llamada (origen, destino, hora de la llamada, duracin de la conexin)Abonado: lnea telefnica que posee un nmero telefnico asociado a un usuario y pertenece a la central telefnica.Enlace: lneas que permiten conectar la central telefnica con otras centrales o sistemas de conmutacin.

Definiciones

Llamada en transito: comunicacin que se establece entre dos abonados que no pertenecen a la central, pero es soportada por esta.Llamada entrante: comunicacin solicitada por un abonado que no pertenece a la central, para comunicarse con un abonado de esta. Llamada local: comunicacin entre dos abonados de la misma central telefnica.Llamada saliente: comunicacin solicitada por un abonado de la central, para comunicarse con un abonado fuera de esta.

Conmutacin de Circuitos Tipos de Conmutacin -

Por economa, las seales analgicas son moduladas y digitalizadas.

La norma europea emplea una trama de 30 + 2 canales, con una duracin de 125 us con 32 intervalos de 3,9 us, formados por 8 bits, la duracin de cada bit ser de 488 ns generando tasas transmisin de 2048 kbps.


1.- Conmutacin Espacial

Es una transferencia fsica de un multiplex a otro; se realiza en los conmutadores espaciales.

Es instantnea, por lo que no implica modificacin en el intervalos de tiempo de canal. En las redes de conexin digital, las etapas de conmutacin realizadas con conmutadores espaciales, se conocen comoetapas espaciales o etapa S.


2.- Conmutacin Temporal

Es un almacenamiento del contenido de un canal en una memoria, durante un tiempo menor que el tiempo de una trama; dicho contenido es vaciado desde la memoria hacia el multiplex MIC saliente, modificando el intervalo de tiempo del canal asignado.

Las etapas realizadas con conmutadores temporales, se conocen comoetapas temporales o etapas T.

La conmutacin temporal est basada en la multiplexacin por divisin de tiempo (MDT). Tambin podemos se conoce como intercambiador de canales temporales (Time Slot Interchanger, TSI) Permite trasladar el contenido de un canal cualquiera de una trama entrante a un canal cualquiera de la trama saliente. El conmutador temporal tiene 2 tipos de memoria y un contador.Memoria de datos: Almacena la informacin entrante.Memoria de control: encamina la informacin a la salida.El contador ayuda a escribir, leer de la memoria de datos y control y sirve para sincronizar los enlaces de entrada y salida.

Unidad de Control

Es la encargada de procesar la informacin para establecer la conexin.

Posee la inteligencia del sistema de conmutacion.

Por la cantidad de llamadas cursadas, hoy esta implementado con uno o varios servidores.

Unidad de ControlLos sistemas digitales emplean control por programa almacenado (SPC, Stored Program Control).

La diferencia radica en la incorporacin de software y tcnicas de programacin en tiempo real a la unidad de control.

Genera tres tipos de control: Centralizado Distribuido Semicentralizado

Equipos de ConmutacinDebe cumplir las siguientes funciones:

1 Interconexin: permitir y suministrar vas de comunicacin entre abonados.

2 Control: recibir, interpretar y decidir las acciones a tomar en base a la informacin proporcionada por los abonados y otras centrales.

3 Supervisin: verificar el estado de la comunicacin. Esto es ver el estado de la linea del abonado y monitorear los enlaces de comunicacin hacia otras centrales o sistemas de conmutacion.

Equipos de Conmutacin4 Sealizacin con los terminales de los abonados;- realizacin de llamada- aviso al abonado (los distintos tonos de llamadas).- recibir informacin de llamada (numero discado).

5 Sealizacin con otras centrales- toma de enlace desde central remota- tomar un enlace en central remota- recibir informacin para establecer una llamada- transmitir informacin para establecer una llamada

6 Almacenamiento y anlisis de informacin recibida

Equipos de Conmutacin7 Seleccin y conexin, establecer el camino para la comunicacin.

8 Explotacin y mantenimiento, corresponde a las funciones de operacin, conservacin, administracin y tarificacion que permiten explotar de manera racional la red.

9 Sincronizacin: para que las distintas centrales telefnicas manejen el mismo reloj que evita la degradacin de la comunicacin.

10 Temporizacin: posterior a la sincronizacin se establece un orden de todo los sistemas.

11 Conmutacin de paquetes: para el establecimiento de canales RDSI.

Resumen Red Telefona Publica1.- Cada usuario (Abonado) dispone de un circuito nico para seales analgicas con una banda base de 4KHz para cada conversacin entre dos suscriptores.

2.- Red con cobertura y capilaridad nacional, donde por capilaridad se entiende la capacidad que tiene la red para ramificarse progresivamente en conductores que llevan cada vez menor trfico.

3.- Capacidad de interconexin con las redes mviles. Es decir, la telefona bsica es entre aparatos fijos.

Resumen Red Telefona Publica4.- El costo para el usuario por la ocupacin del circuito depende de la distancia entre los extremos y la duracin de la conexin

5.- Normalizacin para interconexin de Redes Conmutadas de Telefona.

6.- Consta de Medios de transmisin y Centrales de conmutacin. Los Medios de transmisin entre centrales se conocen como Troncales, y en la actualidad transportan principalmente seales digitales sincronizadas, usando tecnologas modernas, sobre todo pticas. En cambio, los medios de transmisin entre los equipos domiciliarios y las centrales, es decir, las lneas de acceso a la red, continan siendo pares de cobre,

Funcionamiento

La Red Telefnica Conmutada (RTC; tambin llamada Red Telefnica Bsica o RTB) es una red de comunicacin diseada primordialmente para la transmisin de voz, aunque pueda tambin transportar datos, por ejemplo en el caso del Fax o de la conexin a Internet a travs de un modem acstico.

Funcionamiento

Se trata de la red telefnica clsica, en la que los terminales telefnicos se comunican con una Central de conmutacin a travs de un solo canal compartido por la seal del micrfono y del auricular. En el caso de transmisin de datos hay una sola seal en el cable en un momento dado compuesta por la de subida ms la de bajada, por lo que se hacen necesarios supresores de eco.

La voz va en banda base, es decir sin Modulacin (la seal producida por el micrfono se pone directamente en el cable).

Funcionamiento

En la Red Telefnica Conmutada Las seales de control (descolgar, marcar y colgar) se realizaban, desde los principios de la telefona automtica, mediante aperturas y cierre del bucle de abonado. En la actualidad, las operaciones de marcado ya no se realizan por apertura y cierre (decdico) del bucle, sino mediante Tonos (DMTF) que se envan por el terminal telefnico a la central a travs del mismo par de cable que la conversacin.

Funcionamiento

En los aos 70 se produjo un creciente proceso de digitalizacin influyendo en los sistemas de transmisin, en las centrales de conmutacin de la red telefnica, manteniendo el bucle de abonados de manera analgica. Por lo tanto cuando la seal de voz, seal analgica llega a las centrales que trabajan de manera digital aparece la necesidad de digitalizar la seal de voz.

Funcionamiento

El sistema de codificacin digital utilizado para digitalizar la seal telefnica fue la tcnica de modulacin por impulsos codificados MIC o PCM, cuyos parmetros de digitalizacin son:

Frecuencia de muestreo:8000 Hz, Nmero de bits: 8, ecualizacin (ley A (Europa), Ley m (USA y Japn)

El tratamiento que se aplica a la seal analgica es: filtrado, muestreo y codificacin de las muestras. La frecuencia de muestreo Fs es siempre superior a la Nyquist (es decir mayor al doble de la frecuencia muestreada).

ARQUITECTURA DE UNA RED TELEFONICA PUBLICA CONMUTADASe define como los conjuntos de elementos constituido por todos los medios de transmisin y conmutacin necesarios que permite conectar dos equipos terminales mediante un circuito fsico que se establece especficamente para la comunicacin y que desaparece una vez que se ha completado la misma

ARQUITECTURA DE UNA RED TELEFONICA PUBLICA CONMUTADALos componentes incluidos en la arquitectura de toda RTC son:

Terminal de abonado Lnea telefnica de abonado (bucle local). Sistema de conmutacin de circuitos Sistema de transmisin Sistema deSealizacin

ARQUITECTURA DE UNA RED TELEFONICA PUBLICA CONMUTADA

Clasificacin por Jerarquas

ConcepcinTalcahuanoCentro secundarioCoronelTomeCentro PrimarioLarga distancia NacionalCentro TerciarioLarga Distancia InternacionalEjemploSan PedroChiguayate

Red de conmutacin

Conmutacin Digital (Stored Program Control, SPC)Los avances realizados en el campo de la Electrnica, tanto en la miniaturizacin de los dispositivos, la digitalizacin de los procesos y la aparicin de los microprocesadores, permitieron el despliegue de mquinas computarizadas cuyas funciones estaban contenidas en un conjunto de instrucciones almacenadas en memoria

En el caso de las RTC facilit la digitalizacin de los sistemas de conmutacin y los sistemas de transmisin

Lo cual no habra sido posible sin el adecuado sincronismo.

Ventajas de la Conmutacin DigitalPermite realizar la funcin de conmutacin en forma simple y eficiente, proporcionando una ruta transparente entre dos dispositivos conectados

Conmutacin DigitalUnidad de control: Realiza tres funciones:Establece la conexinLa mantieneLibera los recursos utilizados

Interfaz de red: Incluye funciones y hardware necesarios para conectar dispositivos a la red

Conmutador digital: Realiza conmutacin entre los abonados

Conmutacin Temporal

Es un dispositivo para intercambiar o modificar las posiciones temporales (el time slot o canal), que ocupa una secuencia binaria la que representa a la informacin dentro de una trama o va TDM , esto formado por dos elementos: una memoria de conversacin que almacena informacin que posteriormente ser extrada en un determinado time slot para permitir la comunicacin de acuerdo a la memoria de controlConmutacin Temporal

Conmutacin Temporal

Trama E1 MIC (Modulacin por pulsos codificados) PCM (Pulse Code Modulation)

Sincronizacin en redes digitalesLa sincronizacin es un problema intrnseco de las redes digitales, debido a las fluctuaciones de frecuencia y fase.

Por eso se debe:Establecer tolerancias en los relojes de los nodos de conmutacinEstablecer mtodos de sincronizacin adecuados a cada red.

Deslizamiento La falta de sincronizacin entre el reloj de la central receptora y la transmisora de una trama, hace que se pierdan o repitan bits. Este fenmeno se conoce como deslizamiento.

Recepcin de una seal digital

Casos de deslizamientoLa memoria elstica puede almacenar informacin de un canal o una trama -> deslizamiento de canal o de trama.

RELOJES IMPERFECTOS (FALTA DE PRECISION Y ESTABILIDAD)

VARIACIONES EN LOS RETARDOS DE TRANSMISION (VARIACIONES DE TEMPERATURA, EXCENTRICIDAD DE LA ORBITA SATELITAL)Generacin de deslizamiento

Ejemplo de variacin de retardo para una lnea de 500km con un cambio de temperatura de 20CGeneracin de deslizamiento

PARAMETROS:PRECISIONESTABILIDADRelojes Es una fuente de frecuencias que facilita una base de tiempo para controlar la sincronizacin

RELOJ ATOMICO DE CESIO SON MUY ESTABLES A LARGO PLAZO MUY COSTOSOS DELICADOS

RELOJ ATOMICO DE RUBIDIOESTABILIDAD MEDIA A LARGO PLAZOALTA ESTABILIDAD A CORTO PLAZOCOSTO INTERMEDIO

RELOJ DE CUARZOBAJA ESTABILIDAD A LARGO PLAZOBAJO COSTOMUY CONFIABLES, FACILES DE CONTROLATipos de Relojes

Principal Subordinado Solo una de las centrales posee reloj, acta como reloj independiente

Jerrquico Cada reloj esta dispuesto en una jerarqua. Si falla un reloj, lo reemplaza el prximo reloj en la jerarqua.

Referencia Externa El reloj proviene de una referencia externa de alta precisin (ej.: satelital)Metodologas de Implementacin del Reloj

Ejemplo de una red Principal - Subordinado

De acuerdo a lo especificado en la Recomendacin de la UIT-T G-803 numeral 8.2, en el Sistema de Sincronizacin Principal-Subordinado se utilizar una jerarqua de relojes en la que cada nivel jerrquico estar sincronizado con referencia a un nivel superior.

El nivel ms alto de la Jerarqua ser el PRC (Reloj de Referencia Primario). Las seales de referencia de reloj se distribuirn entre los niveles de la jerarqua por conducto de una red de distribucin que podra utilizar las facilidades de la red de transporte.

Los niveles jerrquicos se regirn bajo los siguientes lineamientos emitidos por la UIT-T:

PRC (Reloj de referencia primario) conforme a la recomendacin UIT-T G.811 Reloj subordinado (nodo de trnsito) de acuerdo con la recomendacin UIT-T G.812. Reloj subordinado (nodo local) conforme a la recomendacin UIT-T G.812. Reloj de elemento de red SDH de acuerdo con la recomendacin UIT-T G.813.

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