Kitabı oku: «Instalaciones de telefonía y comunicación interior. ELES0108»

Capítulo 1

Sistemas de telefonía

1. Introducción

El teléfono fue inventado por Alexandre Grahan Bell a finales del siglo XIX, siendo su principal objetivo el establecimiento de comunicación mediante la transmisión de voz entre dos o más usuarios. Desde entonces, los sistemas de telefonía han evolucionado de forma que hoy en día, sin dejar de lado su función original, que es la transmisión de voz, permiten la transmisión de todo tipo de datos en formato digital.

En este capítulo se verá cuáles son los tipos de redes telefónicas existentes y las diferentes tecnologías que se han empleado para el establecimiento de la comunicación telefónica entre el emisor y el receptor, así como qué tipo de información permitía transmitir cada una.

También se explicará la forma en la que se transmiten las señales telefónicas, las características de estas señales y sus parámetros.

Para finalizar el capítulo, se incluirá la información necesaria para interpretar los planos y esquemas correspondientes a las instalaciones de telefonía en los edificios.

2. Conceptos

Las redes de telefonía están constituidas por todos los elementos, medios de transmisión y de conmutación necesarios para enlazar a voluntad dos equipos terminales, mediante el establecimiento de un circuito físico que desaparece una vez que se ha completado la comunicación.

En el desarrollo de este punto se verán los diferentes tipos de redes existentes actualmente y cómo han evolucionado desde sus orígenes. Esta evolución ha permitido adaptarse por un lado a los servicios demandados por los usuarios y, por otro, constituir el sistema de red de conexión más adecuado a cada operadora.

2.1. Redes telefónicas

Una red telefónica se puede definir como el conjunto de sistemas de transmisión que, mediante la utilización de los recursos de gestión adecuados, permite establecer el intercambio de información entre dos usuarios distantes, manteniendo la conexión el tiempo necesario.

Nota

La comunicación siempre debe ser eficaz, económica y fiable.

Los primeros sistemas telefónicos transmitían únicamente señales de frecuencias vocales (llamadas telefónicas). Posteriormente para atender a nuevas necesidades de comunicación, como es la transmisión de datos, los sistemas telefónicos han sufrido un considerable desarrollo. Para realizar estas funciones la red telefónica consta básicamente de tres elementos:

1 Los equipos terminales son los componentes del sistema que permiten interactuar a los usuarios. Actúan como emisor o receptor de la señal que se desea transmitir, siendo a la vez fuente y destino de información. Pueden ser de muy distinta índole, tanto por la tecnología con la que funcionan como por la función del servicio que realizan: teléfonos, fax, módems, etc.

2 Los enlaces son el conjunto de medios físicos que se utilizan como soporte para la transmisión de señales (voz, datos, texto, etc.) por la red tales como pares, coaxiales, fibra óptica, equipos de radio, etc.

3 Los nodos de conmutación son los elementos de la red en los que concurren dos o más enlaces de comunicación, encargándose de gestionar las conexiones necesarias para que se establezca la comunicación entre dos terminales. Deben poseer los medios necesarios para poder conectar todas sus entradas con todas las salidas; de esta manera permiten encaminar la información hacia el destino correcto.

Componentes básicos de la red telefónica

Nota

Los terminales actúan como emisor o receptor de la señal, siendo fuente y destino de la información.

Topología

La topología de la red representa la forma que se le va a dar a la infraestructura de comunicación para que la conexión entre los diferentes equipos terminales se establezca de manera rápida, fiable y segura. La decisión por parte de las compañías de optar por un determinado tipo de red depende del número de abonados, topología del terreno, servicios a los que dé cobertura, etc. Se pueden encontrar diferentes tipos de redes:

Red mallada

Al comienzo de la telefonía, cuando había un número reducido de abonados pertenecientes a una única red, las conexiones entre ellos se establecían punto a punto, de forma que el sistema telefónico se estructuró como una red mallada, en la que la incorporación de un nuevo usuario suponía su conexión a todos los existentes.

En estas redes no hay ningún nodo ni equipo terminal que realice funciones de gestión del tráfico.

Red mallada

Importante

Al comienzo de la telefonía, el sistema se estructuró como una red mallada, en la que la incorporación de un nuevo usuario suponía su conexión a todos los demás.

La red mallada no solo sirve para comunicar equipos terminales, también pueden conectarse de esta forma equipos conmutadores, lo que hace que en caso de fallo de alguno de los nodos la red cuente con caminos alternativos.

Red en estrella

En las redes en estrella todos los equipos terminales se conectan a un nodo central. Esta topología de red surgió cuando el número de usuarios creció y la red mallada se volvió insostenible, siendo la solución que los usuarios de un área próxima se conectaran a una central local.

Para permitir que los usuarios conectados a una de estas redes puedan comunicarse con otros conectados a redes más alejadas, estas centrales locales también se conectan de forma individual a otra central que normalmente tiene un rango superior y que, además de la interconexión, se encarga de gestionar el tráfico.

Red jerárquica en árbol

Esta forma de conexión en la que cada equipo se conecta a otro superior por un enlace, hasta llegar a un único nodo que sirve de raíz para los demás, se conoce como red jerárquica en árbol. En esta red es fácil realizar el encaminamiento ya que existe un único camino para llegar a cada punto.

De la combinación de las configuraciones anteriores surgen las redes mixtas, cuya ventaja es la superación de las limitaciones que presentan las configuraciones básicas cuando se encuentran de forma aislada. Así, si en una red jerárquica en árbol se enlazan los nodos de la misma jerarquía, se establecerán rutas alternativas que harán posible que en caso de caída de uno de los nodos los usuarios que dependen de él encuentren una ruta alternativa en la red.

Red mixta

Estructura de la red telefónica

La organización jerárquica de la red lleva a establecer diferentes niveles que, partiendo del nivel más básico y ascendiendo en complejidad, son:

1 Red terminal, que corresponde a la red en la ubicación del abonado, y va desde la necesaria para conectar un único terminal hasta una red de área local. Se caracteriza porque el tráfico es reducido y porque se comparte el medio de transmisión.

2 Red de acceso, que comprende los circuitos y elementos físicos que permiten realizar la conexión de los terminales del usuario a la red troncal. Esta parte de la red se diseña normalmente en estrella o en anillo.

3 Red troncal, formada por circuitos que unen los centros de conmutación entre sí. Está compuesta por centros de conmutación primarios, secundarios, terciarios y centros de conmutación internacional formando una red jerarquizada en árbol, sistema utilizado tradicionalmente. En la actualidad, se utilizan redes complementarias en las que los centros de conmutación han sido sustituidos por anillos (primarios finales, secundarios y terciarios).

Recuerde

Para realizar una comunicación ya no es necesario ascender a través de la red jerárquica, basta con encaminar la comunicación a través de la secuencia directa que une diferentes anillos.

Aplicación práctica

Si realizara una llamada telefónica desde un municipio situado en la provincia de Málaga a la ciudad de Lugo, teniendo en cuenta la jerarquía de acceso de la red de conmutación, razone las posibles rutas.

SOLUCIÓN

Suponiendo que no existen enlaces directos desde la central de un municipio rural hasta Lugo, analizará los posibles casos que se darían desde el más directo.

La central rural enlazaría con la central provincial y esta buscaría un enlace directo con la central de Lugo a la que pertenece el abonado.

En el caso de que no exista enlace directo desde la central provincia de Málaga hasta la central del abonado en Lugo, buscaría el enlace con la central en Lugo que tenga enlace directo con la central del abonado.

En caso de que los enlaces entre Málaga y Lugo estuvieran saturados buscaría rutas alternativas o de desbordamiento, pasando por otras centrales de tránsito. Por ejemplo, desde Málaga a Madrid y desde Madrid a Lugo. Para completar la llamada el sistema jerárquico deberá contemplar varias rutas alternativas a fin de evitar que la saturación en determinadas líneas, ya sea por tráfico o averías, afecten al funcionamiento de la red.

2.2. Equipos y elementos de las redes telefónicas

La estructura básica de una red telefónica está constituida por equipos encargados de realizar funciones de conmutación y transporte, denominada red troncal, y otro conjunto que permite realizar la conexión de los equipos situados en las centrales con los abonados, denominado red de acceso o bucle local. Tradicionalmente se les ha denominado planta interna y planta externa.

Ejemplo de red de telefonía

A continuación se describirán los diferentes elementos que se pueden encontrar tanto en la red troncal como en la red de acceso.

Red troncal

Los equipos principales que la componen son:

1 Centrales de conmutación.

2 Equipos de transmisión, encargados de unir nodos entre sí, ya sea mediante portadores físicos (cables de pares, coaxiales o fibra óptica) o mediante equipos de radio por microondas.

3 Equipos encargados de conexiones de alta velocidad con abonados, ofreciendo servicios de acceso a Internet y televisión mediante tecnología DSL (Digital Subscriber Line), línea digital de abonado.

Red de acceso o bucle local

En la red de acceso cada terminal tiene asignado un circuito o canal de comunicación de uso exclusivo. Las características que debe cumplir la red sería:

1 Cubrir las necesidades para el periodo de tiempo proyectado.

2 Tener flexibilidad y permitir realizar ampliaciones.

3 Debe estar proyectada con una relación inversión/rentabilidad adecuada.

4 Debe garantizar una calidad de transmisión acorde a la normativa de la ITU.

Nota

La ITU o UIT es la Unión Internacional de Telecomunicaciones, organismo especializado de Naciones Unidas encargado de regular las telecomunicaciones.

Los tipos de redes de bucle local utilizados por las operadoras son:

1 Bucle local por cable tradicional.

2 Bucle local multiservicio.

3 Bucle local vía radio o LMDS.

Bucle local

Este tipo de bucle ofrece servicios de telefonía y datos. Está compuesto por pares de cables que se distribuyen desde la central hasta la caja terminal de acceso de usuario, siendo el orden de su recorrido el siguiente:

Repartidor principal o de usuarios

Es el elemento puente entre la red y el equipo de conmutación. Permite que cualquier par (cables) que viene de la red pueda ser conectado al equipo de conmutación. El repartidor está compuesto por un armazón con estructura metálica, por el lado vertical se montan las regletas de conexión de los cables de pares provenientes de la red exterior y por el lado horizontal las regletas de conexión de los equipos de conmutación.

Mediante conexiones de hilos puentes se interconectan los pares de la red exterior (regleta vertical) con un número del centro de conmutación (regleta horizontal).

Canalizaciones subterráneas

Los conductos mediante los cuales se distribuyen los pares de cables por la red exterior están unidos mediante cámaras de registro, que permiten el doblaje correcto de las mangueras y realizar los empalmes.

Cajas terminales

Pueden ser interiores o exteriores. A partir de este punto comienza la red de dispersión, es decir, el cableado que permite acceder hasta los usuarios mediante las acometidas adecuadas según la normativa ICT.

Recuerde

Cada operadora utiliza el bucle local más adecuado a los servicios que ofrece. En el caso de las operadoras de telefonía tradicionales utilizan la red de distribución mediante pares y las nuevas operadoras o regionales lo combinan con cables coaxiales o fibra óptica, denominándose bucle local multiservicio.

Bucle local inalámbrico

El Sistema de Distribución Local Multipunto o LMDS (del inglés Local Multipoint Distribution Service) se basa en una tecnología de conexión vía radio inalámbrica que permite, gracias a su ancho de banda, el despliegue de servicios fijos de voz, acceso a Internet, comunicaciones de datos en redes privadas, y video bajo demanda.

Este tipo de bucle aprovecha la estructura común de infraestructura del edificio para comunicar al usuario con una unidad externa vía radio, aunque este sistema está limitado a distancias de 15 kilómetros desde el abonado, con visibilidad directa, hasta la estación base repetidora.

La tecnología LMDS usa señales en la banda de las microondas, en concreto la banda Ka (en torno a los 28 GHz, dependiente de las licencias de uso de espectro radioeléctrico del país), por lo que la distancia de transmisión es corta (a esto se debe la palabra ‘local’ en el nombre de la tecnología), ya que a tan altas frecuencias la reflexión de las señales es considerable. Pero también en muchos países europeos se trabaja en 3,4-3,5 GHz.

Ejemplo de bucle local inalámbrico

2.3. Red digital de servicios integrados

En 1984 la CCITT definía la RDSI (Red Digital de Servicios Integrados), como una red evolucionada de una red tradicional telefónica, que proporciona conectividad digital, soportando un amplio abanico de servicios ya sean vocales u otros y a la que los usuarios pueden tener acceso mediante dispositivos o interfaces multiservicio.

La característica clave de la RDSI es que integra voz y datos en la misma línea, añadiendo características que no estaban disponibles en el sistema de teléfono clásico.

En función de la capacidad de transferencia de información entre el usuario y la red, la norma ITU-T ha definido los siguientes tipos de acceso a la red de servicios integrales:

1 Acceso Básico (BRI). Es conocido como 2B+D. Está compuesto por dos canales B full-duplex de 64 kbps (para voz o datos) y un canal D full-duplex de 16 kbps (para la realización de llamadas y otros tipos de señalización entre dispositivos de la red), lo que da una capacidad de 144 kbps de transmisión entre el usuario de acceso y la central. Con la división por tramas, la sincronización y otros bits adicionales dan una velocidad total en el punto de acceso básico de 192 kbps (2B+D+señalización+framing).

2 Acceso Primario (PRI). El acceso primario está destinado a usuarios con requisitos de capacidad mayores, tales como oficinas, centrales PBX o red local. La característica de este concepto es 30B+D, compuesto por 30 canales B de 64 kbps (para voz y datos) y un canal D de 64 kbps (para la realización de la llamada y señalización entre dispositivos de la red), lo que da una capacidad de 1984 kbps de transmisión entre el usuario y la central. En Europa la velocidad estándar es 2.048 Mbps, 30 canales B más un canal D de 64 kbps (30B(64)+D(64)+ señalización+framing(64) 2048 kbps). Nota: El canal D, también denominado de señalización, permite el establecimiento, monitorización y control de la conexión RDSI, siendo incluso el responsable de generar los timbres de llamada.

Cuadro-resumen de acceso a la red de servicios integrados

1 RDSI de banda ancha. La RDSI de banda ancha se desarrolla para los servicios que requieren velocidades superiores a 2 Mbps. Esta red permite la transmisión de datos de hasta 34 Mbps, y el acceso hasta el abonado se realiza mediante una línea de fibra óptica.

Componentes de la RDSI

En la siguiente figura se puede ver la configuración de referencia de acceso de usuario, según ITU-T:

Configuración y puntos de referencia del acceso de usuario de la red RDSI

En ella se puede observar diversos equipos o pares de equipos (denominados agrupaciones funcionales) y puntos de referencia. Los equipos son:

1 Equipo terminal (ET1): designa a un dispositivo que sea compatible con la red RDSI, por lo que puede conectarse directamente a una terminación de red de tipo básico o primario sin necesidad de equipo adicional.

2 Equipo terminal 2 (ET2): designa a un dispositivo que no es compatible con RDSI y requiere un adaptador de terminal.

3 Adaptador de terminal (AT): convierte las señales eléctricas estándares en la forma utilizada por RDSI, de tal modo que los terminales ET2 se puedan utilizar en la red RDSI.

4 Terminación de red de tipo 1 (TR1): permite la conexión y la conversión de señales al bucle local convencional.

5 Terminación de red de tipo 2 (TR2): dirige el tráfico hacia y desde diferentes dispositivos de abonado y el TR1.

6 Terminación de línea (TL): es el equivalente al TR1 en la central local.

7 Terminación de central (TC): conecta los canales de información con las etapas de conmutación de la central

Los puntos de referencia son los que se exponen a continuación:

1 R: corresponde al punto de conexión entre un terminal no compatible con RDSI y un adaptador de terminal.

2 S: hace referencia a la conexión física de salida desde la NT2 a la red RDSI.

3 T: es el punto en el que TR2 se conecta a la red RDSI.

4 U: es el punto de referencia en el que la TR1 se conecta a la red RDSI.

5 V: es el punto que dentro de la central local RDSI separa los elementos de transmisión y los de conmutación.

2.4. Redes interiores PDS

Tradicionalmente a los edificios se les ha dotado de las infraestructuras de telecomunicaciones conforme se han ido necesitando: si hacen falta nuevas líneas de teléfonos se han instalado nuevos cables y así sucesivamente.

Con los nuevos equipos de telecomunicaciones y sistemas de control se hace necesaria una red de distribución que facilite tener un acceso organizado y estructurado, permitiendo articular una red con infraestructura común, posibilidad de interconexión interior y, en determinados casos, comunicada con un centro de control. Una red de cableado estructurado como el PDS (Premised Distribution System), soportaría todas las comunicaciones. El cableado estructurado es un sistema de cableado abierto, que se diseña para ser independiente tanto del proveedor como de la aplicación, lo que permite utilizar los mismos cables aunque los equipos cambien. En el cableado estructurado la red se divide en tramos que pueden tratarse por separado, permitiendo modificar cada tramo sin que esto afecte al resto de tramos.

Nota

El cableado estructurado es un sistema que permite utilizar los mismos cables aunque los equipos cambien.

Frente al cableado tradicional, el cableado estructurado ofrece las siguientes ventajas:

1 Trazados homogéneos.

2 Fácil traslado de equipos.

3 Convivencia de distintos sistemas sobre el mismo soporte físico.

4 Transmisión a altas velocidades para redes.

5 Mantenimiento más eficiente, rápido y sencillo.

6 Fácil implementación de nuevos equipos.

En el ejemplo de la figura se puede ver como al edificio de oficinas se le ha dotado de un cableado estructurado desde las tomas en cada planta a un repartidor situado en un rack común, que está equipado con repartidores tipo patch.

Esta tipología permite asociar cualquier toma del edificio con cualquier posición del servidor de datos, servidor de voz, etc. Al trasladar la oficina 1 a la oficina 3 tan solo ha sido necesario cambiar los latiguillos de conexión en el rack para asociarlos a las nuevas tomas, quedando las antiguas sin servicio y libres para posteriores usos.

Ejemplo de cableado estructurado en un edificio de oficinas

La dimensión de una red PDS puede variar desde un sistema simple, como el visto en el ejemplo, a redes complejas en las que se integran telefonía, interfonía, CCTV, control de acceso, megafonía, etc.

Nota

CCTV son las siglas en inglés de closed circuit televisión, circuito cerrado de televisión.

En estos sistemas existe una parte de la red que soporta un elevado tráfico; a esta parte de la red se la denomina redes verticales y normalmente están constituidas por cables de fibra óptica.

Las redes que dan servicios a los puntos terminales, redes horizontales, están constituidas por cableado de cobre; estos se clasifican por categorías en función de la velocidad de transmisión que soportan. Actualmente existen siete categorías, aunque en cableado estructurado los requerimientos mínimos exigibles hoy en día corresponden a la categoría 5. Los elementos que cumplen con la categoría 5 permiten transmitir datos hasta 100 Mbps y las características de transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia superior de 100 MHz. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre.

Ejemplo de cable categoría 5 con conector RJ45

2.5. ADSL. Alta velocidad en servicios de abonado

La línea de abonado digital asimétrica (Asymmetric Digital Subscriber Line) es una tecnología que permite la transmisión de datos a alta velocidad sobre el par simétrico de cobre de la línea tradicional de telefonía. Trasmite por el mismo portador un circuito de telefonía y otro de datos. Con este sistema las operadoras pueden aprovechar la red de cobre tradicional implementado nuevos servicios.

Importante

Con la ADSL las operadoras pueden aprovechar la red de cobre tradicional implementado nuevos servicios.

Existe toda una serie de tecnologías digitales que funcionan sobre par de cobre, y que constituyen lo que se ha llamado familia xDSL, donde la ‘x’ corresponde al tipo de tecnología. En esta familia se puede encontrar las siguientes tipologías:

1 HDSL (High Bit Rate DSL): permite constituir líneas de 2 y 8 Mbps de forma simétrica (las velocidades red-usuario y usuario-red son idénticas) para circuitos punto a punto. Se utiliza para cubrir necesidades de empresas.

2 ADSL: circuitos asimétricos para transmisión de datos y telefonía, se caracteriza por tener un ancho de banda reservado para el circuito de subida sensiblemente inferior que el circuito de bajada.

3 VDSL (Very High Bit Rate DSL): es otra conexión asimétrica que se diferencia del ADSL en que el ancho de banda de bajada es muy superior para transportar señales de televisión. Es la más rápida de las tecnologías.

Distribución del ancho de banda usado en ADSL

Como se observa en la figura, la zona 1 corresponde al ancho de banda del circuito de telefonía, la zona 2 al circuito de subida de datos y la zona 3 al de bajada o descarga de datos.

En la tecnología ASDL y VDSL los equipos se encuentran situados en las centrales telefónicas. La señal proveniente del abonado se pasa por filtros pasa-banda (splitter) cuya única función es separar las dos señales que van por la línea de transmisión, la de telefonía vocal (bajas frecuencias) y la de datos (altas frecuencias). Las señales de frecuencia inferior a 4 KHz al ser separadas son enviadas a la central de telefonía y el resto al nodo ADSL para su gestión y acceso a la red Gigabit (Internet).

Separación de las señales de voz y datos

Los nodos que se están instalando actualmente en España son suministrados, principalmente, por Lucent Technologies y Huawei. Los equipos de última generación permiten servicios integrados de ADSL y VDSL, llegando estos últimos a velocidades de descarga de 34 Mbps.

Ejemplo de conexionado para un nodo de Lucent Technologies

En el ejemplo podemos observar:

1 Repartidor del nodo ADSL.

2 Repartidor principal, lado vertical, de la central de conmutación.

3 Repartidor principal, lado horizontal, de la central de conmutación.

Recuerde

El par de cobre se comporta como un condensador aumentando su capacidad con la distancia. Al ser la resistencia que presentan entre sí los hilos del par inversamente proporcional a la frecuencia y capacidad, su uso está limitado por la distancia del par entre el abonado y la central, alrededor de 5,5 km. Es la causa por la que antes de darse de alta en este servicio debe comprobarse la distancia del abonado a la central.

Aplicación práctica

Entre las tecnologías DSL (línea de abonado digital) que se están usando en la actualidad, ADSL, HDSL y VDSL, ¿qué tipo se ajusta mejor para cada una de las aplicaciones siguientes?

1 Un abonado que requiera línea telefónica y acceso a Internet.

2 Realizar un enlace para una empresa de servicios.

3 Un abonado que requiera una línea telefónica, acceso a Internet y televisión por cable.

SOLUCIÓN

La solución tecnológica a cada necesidad sería:

1 Un abonado que requiera línea telefónica y acceso a Internet: ADSL.

2 Realizar un enlace para una empresa de servicios: HDSL.

3 Un abonado que requiera una línea telefónica, acceso a Internet y televisión por cable: VDSL.

3. Ámbito de aplicación

Un sistema telefónico debe estar diseñado de manera que permita a cualquier pareja de terminales comunicarse con calidad suficiente, independiente del lugar donde se encuentren. Por ello la red se diseña atendiendo a los principios de:

1 Conectividad: establece una conexión permanente o temporal entre dos terminales.

2 Jerarquización: establece que cada nodo inferior dependa exclusivamente de un nodo de orden superior. Agrupa un número de usuarios en torno a una central, otros en torno a otra y así sucesivamente.

3 Calidad: una red telefónica no dispone de un mismo número de circuitos que usuarios tiene, por lo que se puede provocar en un determinado momento que exista bloqueo como consecuencia de un número de peticiones de conexión muy elevado.

Cada nueva tecnología de red ha supuesto una evolución y mejora sobre las anteriores, si bien no todas han tenido la misma repercusión. La Red Telefónica Básica (RTB) era originalmente una red completamente analógica, que transportaba un gran número de canales telefónicos sobre cable coaxial. Para la trasmisión se utilizaban técnicas de multiplexado por división de frecuencia. En origen se diseñó para la transmisión de señales de voz, aunque también puede transportar datos, como por ejemplo en la transmisión de fax.

Red telefónica básica (RTB) completamente analógica

Importante

La Red Telefónica Básica además de voz puede transportar datos, , como por ejemplo en la transmisión de fax.

Posteriormente, las centrales telefónicas introdujeron la tecnología digital con la digitalización de los sistemas de transmisión, lo que supuso la introducción de convertidores analógico/digitales a la salida de los conmutadores.

Digitalización de los sistemas de transmisión

Tras esto se digitaliza también la conmutación, con lo cual la conversión analógico/digital se produce antes de entrar en el conmutador; y así mientras que los medios de transmisión y conmutación son digitales, el bucle del abonado (B.A.) sigue siendo analógico. Esto supuso una mejora en la calidad de la señal de voz y un incremento en la cantidad de llamadas que podían establecerse simultáneamente. Así surgió la tecnología RDI, con la que se obtienen los beneficios de la tecnología digital, pero de forma más económica, ya que la introducción de la tecnología digital en el bucle del abonado suponía unos costes demasiado elevados.

Digitalización de la conmutación

Con la digitalización del bucle del abonado se llega a la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI), que proporciona conexión digital, de extremo a extremo de la línea y da soporte a un amplio rango de servicios. Entre las ventajas que proporciona el uso de tecnología RDSI destacan la mayor velocidad de transferencia de datos, menor tiempo para establecer la comunicación que en una red con señal analógica, posibilidad de transmitir simultáneamente datos digitales de diferentes fuentes y hacer que lleguen cada uno a su destino, etc. Así, la red RDSI no solo permite establecer comunicaciones de voz, sino que permite servicios como la transmisión de datos informáticos, videoconferencia, conexión a Internet, y otros como gestión de llamadas, identificación del origen, etc.

Digitalización del bucle del abonado

A pesar de las múltiples ventajas que para la comunicación supuso la tecnología de red RDSI, el ADSL la relegó rápidamente, ya que el ADSL transformaba las líneas telefónicas del abonado en líneas de alta velocidad, facilitando el acceso a todos los servicios de Internet de alta velocidad (hasta 2 Mbps), así como: el acceso a redes corporativas para aplicaciones como teletrabajo, aplicaciones multimedia, videoconferencias, juegos on-line, además de los servicios de voz, ya que el ADSL puede coincidir con el servicio telefónico en el mismo bucle de abonado.

Las redes interiores PDS son empleadas en hospitales, edificios industriales, red de metro, etc., siendo el cableado estructurado utilizado no solo para redes de telefonía privada sino que es extensible a sistemas de transmisión de datos y control. Son numerosas las empresas que recurren al cableado estructurado como sistema de administración de los servicios que implican información y control en una edificación. Así se emplea:

1 En todos aquellos edificios donde el número de teléfonos y puestos informáticos es muy alto.

2 En aquellos edificios en los que se requiere una conexión de elevada calidad y rápida transmisión de datos.

3 En aquellas instalaciones donde la flexibilidad sea un factor a tener en cuenta.

4. Unidades y parámetros característicos

Lo que hace que la información se transmita a través de los sistemas de transmisión de las redes es la variación en el tiempo de propiedades físicas como el voltaje y la corriente, lo que permite analizar el comportamiento de las señales de forma matemática.

Se define señal como la variación en el tiempo de una magnitud de la onda electromagnética, como puede ser la intensidad, frecuencia, etc., que se utiliza para transmitir información.

Nota

Las ondas electromagnéticas se pueden definir como una perturbación de energía que se propaga en un medio.

Una señal analógica es una magnitud física variable en el tiempo. Dentro de un mismo rango puede tomar valores infinitos de amplitud; por tanto se trata de una señal continua.

Una señal digital es una magnitud física variable en el tiempo. Dentro de un mismo rango puede tomar un conjunto finito de valores de amplitud. Las señales digitales suelen representar sus valores mediante el sistema binario de ‘0’ y ‘1’ lógicos. Se trata de señales discretas, ya que solo pueden tomar determinado número de valores.

Señal analógica y señal digital

Las magnitudes que determinan las características de las ondas electromagnéticas en los equipos de telecomunicaciones son:

1 Amplitud (A). Es el valor que presenta la señal en un instante determinado. Se mide en voltios (V).

2 Periodo (T). Es el tiempo que tarda la onda en completar un ciclo. En una onda senoidal el periodo es un ciclo, 360° o 2 p radianes. La unidad de medida es el segundo (s).

3 La frecuencia (f) y pulsación (ω). La frecuencia es el número de ciclos que completa la onda en un intervalo de tiempo. Depende del periodo de la señal (tiempo que la señal comienza a repetirse de nuevo) según la siguiente expresión:

La unidad de medida es el hercio (Hz) que es el número de ciclos o periodos en un segundo.

Otras unidades de frecuencias muy utilizadas (en otros ámbitos) son las ‘revoluciones por minuto’ (rpm) y los ‘radianes por segundo’ (rad/s).

La pulsación viene expresada como:

ω = 2 π f

La unidad de medida de la pulsación viene dada en (rad/s).

Nota: La unidad de medida de la frecuencia de las ondas electromagnéticas es el hercio (Hz).

1 Longitud de onda (λ). La longitud de onda se define como la mínima distancia entre dos puntos de una onda que están en fase, es decir, es la longitud de un periodo de la señal. Su símbolo es ‘λ’ y está relacionada con la velocidad de transmisión de la onda ‘V’ y la frecuencia de la misma ‘f’ de acuerdo con la siguiente expresión:

λ = V / f

La unidad de medida es el metro (m). En el vacío:

V = c = 300.000 km/s

1 La fase (θ). Es el ángulo de adelanto o retraso de una señal respecto a otra; se considera el periodo 360°. La unidad de medida es el grado (°).

En los sistemas de comunicación analógicos, la información de la señal transmitida está contenida en la forma de onda, mientras que en los sistemas de comunicación digitales la información se transporta en la codificación de los estados permitidos para la señal que se transmite.

5. Instalaciones tipo

Desde la entrada en vigor del Reglamento Regulador de Infraestructuras Comunes de Telecomunicación, todos los edificios deben de estar equipados con una instalación que permita distribuir los circuitos de telefonía a los diferentes usuarios.

La característica principal que condiciona el tipo de instalación es el número de líneas a instalar y si estas son individuales o agrupadas en sistemas multilíneas.

5.1. Instalaciones unilíneas

Se caracteriza por ser un sistema en donde el abonado se enlaza directamente a la central pública mediante el bucle de abonado. Para efectuar esta instalación se prolonga desde el repartidor de entrada del edificio (RITI inferior) o caja terminal, en caso de edificios que carezcan de RITI, hasta el punto terminal de red (PTR); el PAU o punto de acceso al usuario supone el comienzo de la instalación propiedad del usuario, siendo responsable del correcto uso, así como de cualquier avería que se produzca desde ese punto. Viene equipado con un punto de prueba y desconexión de la red interior para verificar si una deficiencia está localizada antes o después del PTR.

Importante

El punto de acceso de usuario (PAU) es la frontera donde se produce la unión entre las redes de distribución e interior de cada usuario del inmueble.

Para realizar instalaciones de interior y conexionado de los terminales telefónicos y sus accesorios se utilizan los siguientes tipos de cables:

1 Cable paralelo bifilar: usado habitualmente en instalaciones de superficie aunque también puede ser utilizado en canalización. Es de color marfil crema y los conductores son de 0,50 mm de sección.

2 Cable plano: suele disponer entre 2 y 8 hilos formando pares. Es muy utilizado en la construcción de latiguillos de conexión entre el terminal telefónico y la roseta.

El conexionado del terminal telefónico se realiza mediante rosetas de conexión con terminales RJ, y en el caso de usar líneas ADSL se equipará con microfiltros entre la roseta y el terminal telefónico para evitar interferencias con el módem o ruter.

Ejemplo de instalación telefónica unilínea con ADSL

5.2. Instalaciones multilíneas

La tendencia en las instalaciones de telecomunicaciones se orienta en un claro sentido de unificación de recursos. Cada vez más ambos campos, comunicaciones e informática, se encuentran estrechamente vinculados. Los sistemas de cableado estructurado constituyen una plataforma universal por donde se transmiten tanto voz como datos e imágenes, y forman una herramienta imprescindible para la construcción de edificios modernos y la modernización de los ya construidos. Todos los servicios para las transmisiones de voz y datos en el edificio se hacen conducir a través de un sistema de cableado en común.

Este tipo de instalaciones se constituyen formando una red en estrella desde la central de conmutación privada hasta los puntos de conexión telefónica, constituyendo el cableado horizontal.

El cableado horizontal incorpora las conexiones que se extienden desde la salida de área de trabajo de telecomunicaciones (terminal telefónico) hasta el cuarto de telecomunicaciones.

Además de las comunicaciones horizontales entre central y terminales existen unos enlaces con la central pública u otras centrales privadas de orden superior, si la instalación está integrada en una red privada. Estos enlaces constituyen la red de conexión vertical, que puede soportar un mayor ancho de banda. En general suelen estar constituidos por fibra óptica o por sistemas de transmisión multiplex.

Ejemplo de conexión de sistemas unilínea y multilínea con central pública

6. Parámetros característicos

En una instalación telefónica existen parámetros definidos por criterios de concepción del diseño y parámetros delimitados por los medios físicos.

6.1. Criterios de diseño

Las especificaciones de un proyecto de sistema de telefonía deben recoger con precisión los requerimientos, prestaciones funcionales y técnicas tales como:

1 Número de extensiones.

2 Máxima ampliación del sistema, teniendo en cuenta futuras necesidades de líneas.

3 Capacidad de intercomunicación.

4 Posibilidades de intercomunicación.

5 Límite de distancia entre central y terminal.

6.2. Parámetros delimitados por criterios físicos

La transmisión de una señal supone el paso de la misma a través de un determinado medio (aire, cables, etc.). Debido a diferentes fenómenos físicos, la señal que llega al receptor difiere de la emitida por el transmisor: la señal perderá energía y la información se deteriorará. Esto hace que la señal llegue al destino atenuada y deformada. Los fenómenos que deforman la señal son el ruido, la distorsión y la atenuación.

Importante

El ruido, la distorsión y la atenuación son los fenómenos que deforman la señal.

Se llama ruido a toda perturbación o interferencia no deseada que se produce en la transmisión y que se añade a la señal útil. El ruido puede ser causado por perturbaciones electromagnéticas externas (tormentas, instalaciones industriales, etc.), y también puede tener su origen en el propio sistema de comunicación (por ejemplo, el ruido térmico producido por el movimiento de los electrones dentro del conductor). Cada uno tiene sus propias características, así mientras la aparición de ruido electromagnético es aleatoria y poco predecible, el ruido térmico es de magnitud conocida.

Los niveles de ruido se miden normalmente comparándolos con los niveles de la señal, aplicando la siguiente ecuación:

Siendo:

1 SNR = Relación señal a ruido.

2 S = Nivel de la señal.

3 N = Nivel del ruido.

4 Y se mide en decibelios (dB).

Nota

Los niveles de ruido se miden en decibelios (dB), siendo una unidad logarítmica, adimensional y matemáticamente escalar.

La distorsión se produce cuando una señal se propaga por un medio de transmisión y este le opone una resistencia. Esta resistencia no es la misma para todas las frecuencias, atenuándose más en las frecuencias altas, haciendo que la voz parezca más grave. La velocidad de propagación de una señal en un medio varía con la frecuencia.

La atenuación de la señal consiste en una pérdida de energía de la señal, a medida que esta se traslada por el medio de transmisión. Esta perdida de energía se manifiesta como una disminución de la amplitud de la señal útil con la distancia recorrida. La atenuación es una función que depende de la frecuencia, de forma que las frecuencias altas se atenúan más que las frecuencias bajas.

Es una característica implícita al medio de transporte empleado en la transmisión y por ello se expresa normalmente como un valor constante en dB/km.

El control de las fuentes de perturbación introduce parámetros de calidad en la red de telefonía. Para controlar estos parámetros se pueden realizar diferentes tipos de medidas tales como comprobación de atenuación de frecuencia, mediciones de ruidos, relación señal-ruido, etc.

Para reducir las perturbaciones y aumentar los parámetros de calidad en la fase de instalación se debe:

1 Evitar que existan hilos cruzados, en corto o faltos.

2 Evitar el trazado del cableado cerca de posibles fuentes de perturbación.

3 Cumplir la normativa y recomendaciones respecto a categorías de cable, mediciones de aislamiento, etc.

7. Simbología en las instalaciones telefónicas

A diferencia de los planos eléctricos, las instalaciones de telefonía pueden contener variaciones en los símbolos en función del proyectista o herramientas informáticas utilizadas en la confección de los planos.

Importante

En las instalaciones telefónicas los planos están diseñados con circuitos unifilares y los equipos o terminaciones se simbolizan mediante pictogramas.

Por regla general están diseñados con circuitos unifilares, solo se representa un hilo, y los equipos o terminaciones se simbolizan mediante pictogramas. Los planos llevan incorporados un cuadro o leyenda en la que se indica qué representa cada símbolo, además incluye información adicional respectos a tiradas de cables, canalizaciones, etc.

Los principales elementos que se pueden encontrar en un plano o esquema de instalación telefónica son:

1 Distribución de cableado: se indican con una línea y anotación el tipo de cable, altura desde el suelo, etc.

2 Canalizaciones: se indican el tipo y dimensiones.

3 Cajas de distribución o empalme: se representan con un cuadrado añadiendo información relevante, tales como pares afectados que se derivan, etc.

4 Repartidor: los repartidores se suelen representar por un pictograma representativo o símbolo rectangular, indicando en una leyenda o plano adjunto su distribución.

5 Centrales de conmutación: el símbolo más utilizado es un cuadrado con una entrada por un lado y varias salidas por el otro. En el centro del cuadrado puede llevar un elemento que simboliza un cruce. Los planos completarán esta información con datos relativos a entradas y salidas de usuarios.

En general, en los planos los elementos están representados por símbolos que los describen de forma clara y concreta. Además, deben incluir toda la información necesaria para su correcta interpretación.

8. Resumen

En este capítulo se ha visto qué es una red telefónica, cuál es su constitución básica y los diferentes tipos de redes telefónicas existentes según su topología. Se ha visto que la red telefónica está estructurada como una red jerárquica, en la que la complejidad aumenta a medida que se asciende desde el terminal del abonado.

También se han estudiado los diferentes tipos de redes (RDSI, PDS y ADSL), sus características principales, capacidad para transmitir diferentes tipos de señales, equipos de que están compuestas, etc.

Por otro lado, se ha visto cómo ha evolucionado la red telefónica desde ser completamente analógica hasta llegar a ser digital, la aplicación de los diferentes tipos de redes en cada momento y el cambio que esto ha supuesto en la calidad y cantidad de la señal transmitida.

Para estudiar las características de las señales transmitidas se ha definido una serie de parámetros (amplitud, periodo y frecuencia) y se ha visto qué valores toman según correspondan a una señal analógica o digital.

Por último se ha comprobado que el medio de transmisión modifica la señal inicial, de forma que esta pierde energía entre el emisor y el receptor, y cuáles son los fenómenos que causan esa variación: ruido, dispersión y atenuación.

Ejercicios de repaso y autoevaluación

1. Indique cuál es la afirmación correcta.

1 Un sistema telefónico se compone de nodos, equipos terminales y centrales de conmutación.

2 Los nodos, los enlaces y los medios de transmisión constituyen un sistema de telefonía.

3 La estructura básica de un sistema de telefonía está constituida por red troncal y red de acceso o bucle local.

4 Con los equipos digitales los enlaces no son necesarios para constituir una red telefónica.

2. ¿En qué tipo de red se puede encontrar centrales de conmutación?

1 Bucle local por cable tradicional.

2 Bucle local multiservicio.

3 Bucle local vía radio.

4 Red troncal.

3. Indique cuál es la afirmación incorrecta.

1 El bucle local puede estar constituido por cable de pares.

2 La tecnología LDSM constituye un tipo de bucle local inalámbrico.

3 El conjunto de bucle local y repartidor principal constituye la red troncal.

4 El bucle local permite conectar al abonado con la central de conmutación.

4. La tecnología LMDS permite...

1 ... adaptar los cables de pares para transmitir mayor ancho de banda.

2 ... constituir un sistema idóneo para optimizar las posibilidades de las canalizaciones subterráneas.

3 ... tener acceso desde nuestro terminal móvil al bucle de abonado.

4 ... constituir un bucle local vía radio.

5. Indique cuál es la afirmación correcta.

1 Los repartidores constituyen un elemento puente entre la central y la red de distribución.

2 Las canalizaciones subterráneas son el sistema utilizado para distribuir los cables de pares en la red urbana.

3 El lado vertical en el repartidor principal de una central permite conectarnos al bucle de abonado.

4 Todas las afirmaciones anteriores son ciertas.

6. Con respecto a la RDSI se puede afirmar que...

1 ... es más rápida que el acceso tradicional pero solo podemos transmitir datos.

2 ... solo permite conexiones hasta 64 Kb/s.

3 ... integra voz y datos en la misma línea.

4 ... ha sido sustituida por la tecnología ADSL.

7. ¿Qué ventaja tiene una red PDS?

1 Al estar constituida exclusivamente por portadores de fibra óptica es más rápida.

2 Su uso es exclusivo para redes de transmisión de datos.

3 Fácil implementación de nuevos equipos.

4 Los terminales están constituidos por equipos de radiofrecuencia.

8. ¿En qué tecnología digital sobre par de cobre las velocidades red-usuario y usuariored son idénticas?

1 ADSL

2 XDSL.

3 HDSL.

4 VDSL.

9. ¿Qué nombre recibe toda interferencia no deseada que se produce en la transmisión y que se añade a la señal útil?

1 Ruido.

2 Atenuación.

3 Distorsión.

4 Perturbación.

10. Cuando se realiza un plano o esquema de una red telefónica...

1 ... se evita indicar datos precisos para dar más libertad y capacidad de improvisación durante la instalación.

2 ... las indicaciones se darán principalmente por medios narrativos.

3 ... se indicarán los mínimos datos para ir completándolos en la fase de instalación.

4 ... el cableado se representa por circuitos unifilares.

Capítulo 2

Clasificación de las centrales telefónicas y sus servicios

1. Introducción

Dentro del ámbito empresarial surge la necesidad de establecer un sistema de comunicación telefónica que permita gestionar las llamadas que se establecen entre distintos puestos de trabajo y entre estos y el exterior. La solución consiste en el empleo de un tipo de central telefónica, de menores dimensiones, llamada centralita, cuya principal característica es que se ocupa de gestionar el tráfico de llamadas en el ámbito privado, de la empresa concreta en la que está instalada.

2. Centralitas telefónicas

Desde el comienzo de las primeras instalaciones telefónicas surge la necesidad en las empresas de disponer de un sistema de conmutación muy superior al de un usuario particular, ya que conectar cada teléfono a una línea procedente de la central pública era costoso, e implicaba que las llamadas internas entre usuarios se tarifaban como si fueran llamadas exteriores realizadas a cualquier otro abonado de la red pública.

La solución a este problema fue la creación de centrales similares a las de una central telefónica, pero con menor capacidad, denominadas centrales privadas de conmutación. Estos sistemas permiten a las empresas:

1 Realizar llamadas internas sin pasar por la central pública.

2 Adecuar la contratación de líneas externas al tráfico de llamadas.

Las primeras centrales privadas de conmutación se diseñaron para dar servicios vocales, y se fueron ampliando con servicios asociados hasta llegar a las nuevas generaciones, que también pueden soportar servicios de comunicaciones de datos.

Al analizar la evolución tecnológica de las centrales de conmutación desde que se implantaron en los años 20 hasta nuestros días, se pueden establecer cinco generaciones:

1 Primera generación: en ella se puede englobar las centrales desde sus inicios como mejoras en las mesas de conmutación manuales, introduciendo la marcación del usuario, hasta los años que comienzan a implantarse los sistemas de conmutación por barras cruzadas.

2 Segunda generación: se introduce software para los sistemas de control, aunque la tecnología de comunicación sea analógica.

3 Tercera generación: comienza en los años 80 y su principal característica es que ofrecen tráfico de voz y datos. Ya permite la conexión a servicios como Ibercom de Telefónica, facilitando una mejor gestión de la tarifación o la selección automática de rutas.

4 Cuarta generación: en ella se incluyen centrales más actuales que se caracterizan por el tratamiento del tráfico de datos introduciendo parámetros de variabilidad en función del ancho de banda requerido. Estas centrales pueden considerarse como centrales totalmente integradas en la RDSI, también denominadas IS-PABX.

5 Quinta generación: en estas centrales se incorporan servicios de radio celulares. Estos sistemas permiten a los usuarios tener los servicios de voz y datos, con movilidad, dentro del área de cobertura.

Las centrales telefónicas desarrolladas para cubrir las necesidades de comunicación de las empresas tienen los mismos componentes que una central de conmutación pública, pero a menor escala. Están constituidas por:

1 Unidad de conexión de líneas: permite conectar los terminales telefónicos.

2 Unidad de conmutación: encargada de realizar los cruces para constituir el circuito de llamada que permite poner en comunicación a los usuarios.

3 Unidad de control: encargada de supervisar las diferentes operaciones en la central (atender a la señalización entrante y saliente, procesar las señales recibidas e indicar a la unidad de conmutación los circuitos que debe interconectar).

4 Unidades de entradas y salidas: constituyen los enlaces de la central con la red pública.

Dependiendo de las necesidades de conmutación que presente la empresa así será el tamaño de la centralita: en las empresas pequeñas las necesidades suelen quedar cubiertas con un sistema multilínea; y las empresas medianas o grandes necesitan un sistema de mayor capacidad, como las centralitas privadas de conmutación (PBX). En cualquiera de los casos las comunicaciones fuera del ámbito de la propia empresa se realizan a través de la red pública.

Importante

El tamaño de una centralita depende de las necesidades de conmutación que tenga la empresa que la instala.

2.1. Sistemas multilíneas

El sistema más simple de compartir una o más líneas telefónicas entre varios usuarios localizados en el mismo entorno, atendiendo las llamadas entrantes y realizando llamadas, salientes o internas, es el que se realiza mediante el empleo de un equipo multilínea.

Estos sistemas denominados KTS (Key Telephone System) son de fácil utilización; cualquiera de los usuarios, con solo pulsar una tecla, tiene acceso a una línea de salida o puede capturar una llamada entrante.

Estas centrales se caracterizan por:

1 Número de extensiones limitadas.

2 Las funciones que ofrecen son muy reducidas.

3 Las llamadas entrantes pueden atenderse desde cualquier terminal.

4 El aviso de llamada entrante se produce a todos los usuarios y puede ser atendida desde cualquier terminal.

5 Es posible realizar llamadas internas.

6 No es necesario operadora que atienda las llamadas externas.

El mayor inconveniente es su escasa capacidad, que permite manejar no más de unas 50 extensiones y unos 20 enlaces, lo que hace que su aplicación en las empresas sea limitada. Por este motivo han sido reemplazados por otras centralitas mucho más potentes y flexibles (las PBX).

La configuración de este tipo de centralitas, por lo general, se realiza de forma sencilla mediante comandos desde el mismo teclado, pudiendo incorporar funciones como: línea de atención a llamadas entrantes, desvío de llamadas, etc.

Los terminales telefónicos están equipados con pulsadores que indican su ocupación mediante iluminación y pueden ser seleccionados pulsando sobre la tecla.

Conexión de una centralita analógica multilínea

Recuerde

La central multilínea introducida por Telefónica a finales de los años 60, llamada SATAI (Sistemas Automáticos Telefónicos de Abonado con Intercomunicador), de funcionamiento electromecánico, se hizo muy popular y fue usada en pequeñas oficinas o departamentos de grandes empresas.

Aplicación práctica

¿Permitiría una centralita multilínea la incorporación de servicios de radio celulares?

SOLUCIÓN

No, ya que la centralita multilínea es el caso más simple de compartir una o más líneas telefónicas entre varios usuarios localizados en el mismo entorno, mientras que el uso de servicios de radio celulares es proporcionado por un tipo de centrales mucho más avanzado.