Tema 1.- La red telefónica conmutada. Función y categoría de las

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Artículo Nº: 149
Publicado el 05-10-2006 por:
Tema 1.- La red telefónica conmutada. Función y
categoría de las centrales, jerarquía y tipos.
Contenidos:
l
Estructura de la red telefónica
l
Conmutacion espacial.
Práctica:
l
Montaje de una sencilla red conmutada
Índice:
1.- Estructura de la red telefónica.
1.1.- La red jerárquica
1.2.- La red complementaria.
2.- Conmutación espacial.
2.1.- Abonados y enlaces.
2.2.- Tipos de llamadas.
2.3.- Unidad de control y red de conexión.
1.- Estructura de la red telefónica
1.1 La red jerárquica.
Uno de los motivos (aunque no es el único), de la existencia de las centrales telefónicas, es el
de disminuir el número de conexiones que se deben efectuar entre los diferentes teléfonos de
abonados de una red.
Supongamos que deseamos conectar entre si a cinco
abonados de forma que exista la posibilidad de
comunicación entre todos ellos. La forma mas básica de
realizarlo es uniendo a cada abonado con el resto. Este
metodo se ilustra en la figura 1, y necesita un total de 10
conexiones.
Para calcular el número de conexiones que son
necesarias para interconectar por el método descrito a
un
número
indefinido
de
usuarios aplicamos la fórmula de la
derecha, en la que "C" es el número
de conexiones necesarias y "N" el numero de abonados a interconectar. En
nuestro ejemplo de 5 usuarios C = 5(5-1)/2 = 5x4/2 = 10 conexiones. Según esta fórmula,
para conectar entre si 50 usuarios necesitariamos 1225 conexiones y 746750 para hacerlo con
500 usuarios; es decir, el número de conexiones crece exponencialmente con el número de
teléfonos. Hacer esto con todos los abonados de un pais (cuanto peor en todo el mundo) es
impracticable.
La central telefónica proporciona una solución al problema, al centralizar en un único punto a
cierto numero de abonados, y conmutarlos entre si o con otras centrales. La "central local" es
el punto donde se reunen las conexiones de todos los aparatos telefonicos de una determinada
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zona, denominada "área local" o "área de zona". En la figura 2 se ban centralizado los cinco
abonados del ejemplo anterior en un único punto, la
central local. Cada una de las uniones se materializa por
un par de conductores que reciben el nombre de "par de
abonado", "linea de abonado" o "bucle de
abonado".
Es en la central local donde se realizan las funciones
de conmutación y encaminamiento de la llamada. El
abonado que realiza la llamada se denomina
"abonado llamante" y aquel que la recibe "abonado
llamado". El conjunto de todos los pares de abonado,
canalizaciones, postes, cajas de conexión, etc.; que
parten de la central local y se distribuyen por el territorio
para llegar a cada abonado se denomina "red de abonados" o "red local" de la central.
Es evidente que esta red local no puede abarcar a todo el territorio de una nación, es mucho
mas práctico dividir el terreno en una multitud de zonas, cada una de ellas con su propia central
local (area local).
Como cada una de estas centrales locales ha de estar comunicada con el resto de las
centrales, aparece de nuevo el problema anterior: el numero de interconexiones entre centrales
locales crece exponencialmente. La solucion con que se solventa es, de nuevo, la misma:
centralizar varias centrales locales en una única, la central primaria. La central primaria da de
esta forma cobertura a un área que es la suma del área de cada una de sus centrales primarias.
Este área cubierta por la central primaria se denomina area primaria.
La figura 3 ilustra un área primaria, con su central
primaria y varias centrales locales conectadas a ella. La
mision de esta central primaria es la de conmutar entre
si las llamadas procedentes de abonados que pertenecen
a las centrales locales de su area. Las centrales primarias
no tienen, salvo excepciones, abonados conectados, sino
que solo cursa llamadas "de transito", entre abonados no
conectados a ella.
La union entre una central local y su primaria se
denomina seccion primaria, y esta formada por los
"enlaces", circuitos individuates que dan soporte a una
comunicacion entre la central local y su primaria.
Este paso en el escalafon jerarquico de la red no es el
ultimo, de nuevo son muchas (centenares en Espafla) las
centrales primarias que necesitan ser interconexionadas.
Las centrales que unen entre si a x-x varias centrales
primarias se denominan "centrales secundarias".
La figura 4 muestra una central secundaria con su area
de influencia (que a menudo coincide con una provincia),
y esta formada por el conjunto de areas locales de cada
central a ella conectada..
Al igual que ocurre con las primarias las centrales
secundarias solo cursan llamadas de transito. La union
de la central primaria con la secundaria se denomina
"seccion secundaria".
Para comunicar entre si a los abonados de diferentes
áreas secundarias se recurre de nuevo al mismo metodo,
centralizando en una central, "la central terciaria o
nodal", varias centrales secundarias.
En la figura 5 se representa un area terciaria o nodal,
con su central nodal en el centre conectando entre si a
varias centrales secundarias. Un area terciaria suele
coincidir, al menos, con una region.
La mision de estas centrales es la de cursar el transito
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entre las centrales secundarias conectadas a ella. La union entre las centrales secundarias y
las terciarias o nodales se denomina "seccion terciaria".
Para
interconectar
entre
las
centrales nodales de toda Espafta ya
no sera necesario recurrir a una nueva
central de rango superior, puesto que
solo hay seis. Estan localizadas en
Madrid, Barcelona, Valencia, Sevilla,
Bilbao y Leon.
Aplicando la anterior formula a este
reducido numero de centrales nodales
obtenemos
C=(6x5)/2
=
15
conexiones entre ellas, lo cual no es
excesivo. En la figura 6 se representa
el territorio espanol y como estan
interconectadas entre si las diferentes
centrales nodales.
Las uniones entre las centrales
nodales se denominan "secciones
cuaternarias" o "grandes rutas
nacionales".
1.2.- La red complementaria.
En el apartado anterior hemos estudiado la red jerarquica que da cobertura a todos los
abonados de Espana. Podemos resumir diciendo que una red jerarquica es el conjunto de
estaciones de abonado y centrales automaticas unidas entre si de manera que cada una de ellas
depende de una y solo de una de orden superior, y quedando finalmente interconectadas entre
si las seis centrales nodales mediante las secciones cuaternarias.
La figura 7 muestra esquematicamente una red asi constituida. La union de un abonado con
otro abonado en una red de este tipo es unica, y se denomina "ruta final". La ruta final es,
pues, el conjunto de bucles de abonado y enlaces entre centrales que tiene que atravesar una
llamada determinada. La longitud de esta ruta final depende, de esta manera de la "distancia"
por la ruta jerarquica que los separa.
La ruta final que une al abonado A con el F seria: A, CL 1, CP 1, CS 1, CP2, CL3, F, y la ruta
final para los abonados D y M seria: D, CL2, CP1, CS1, CNl, CN3, CS4, CP6, CL9, M; se puede
observar, pues, que cada ruta entre dos abonados es un camino unico.
En la practica una red jerarquica como la descrita, si bien asegura la conexion de todos los
abonados entre si, presenta algunos inconvenientes. La rotura de un enlace, por ejemplo el que
une la central secundaria 1 con la nodal 1, dejaria sin comunicacion extensas zonas, en nuestro
ejemplo el area de la central secundaria 1 quedaria incomunicada del resto de la red.
Ademas es frecuente que exista un gran trafico entre dos zonas que pueden estar a mucha
"distancia jerarquica", en nuestra red el trafico entre los abonados de la centra local 1 y la
central local 4 podria ser muy intenso, ocupando una gran cantidad de enlaces entre CL 1, CP 1,
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CS 1, CP2, CL4, que quedaxi sin estar disponibles para el trafico entre las demas centrales.
Estos motivos, entre otros, hacen conveniente la creacion de enlaces entre centrales que no
tienen union jerarquica directa. Es lo que se llama una seccion directa. Las secciones directas,
pues, son enlaces directos entre centrales que no estan jerarquicamente asociadas, es decir, las
secciones directas no pertenecen a la red jerarquica, sino a otra red que se forma entretejiendo
a la jerarquica para darle mas flexibilidad y economia de recursos: la red complementaria.
La figura 8 muestra la misma red jerarquica anterior (en linea continua), y una red
complementaria superpuesta (en trazo discontinuo).
La figura 9 nos ayuda a ver las ventajas de una red complementaria superpuesta a la
jerarquica.
Una comunicacion del abonado K con el L tiene la siguiente ruta final en la red jerarquica: K,
CL7, CP4, CSS, CN2, CN3, CS4, CP5, CL8, L (representada en linea roja continua). Si esa
misma llamada usa la seccion directa que une CL7 con CIS (representada en rojo con trazo
discontinue), su nuevo camino seria ahora K, CL7, CL8, L, La economia de medios se hace
evidente.
Ademas supongamos una averia en el tramo que une CS3 con CN2. Si solo existiera la red
jerarquica muchos abonados quedarian incomunicados entre si, mientras que con la red
complementaria se ofrecen mas caminos alternativos.
Para la misma llamada del abonado K al L se dispone ahora de la seccion directa que une la
CL7 con la CL8, y ademas una gran variedad de caminos alternativos (representados en linea
discontinua verde). Como vemos la red telefonica se hace, con la ayuda de la red
complementaria, mucho mas flexible y dinamica.
Como es logico el encaminamiento de una llamada a traves de una seccion directa es mucho
mas economico en recursos que su camino en la red jerarquica o ruta final Este es el motivo de
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que las secciones directas se tomen como primera opcion a la hora de encaminar las
llamadas, mientras que la ultima opcion sea la ruta final
Las secciones directas que componen la red complementaria no estan cenidas a unir centrales
de un mismo nivel jerarquico. Como vemos en la figura hay numerosos enlaces entre centrales
de diferente nivel, sin embargo no todas las posibilidades de realizar secciones directas son
validas.
La seccion directa entre centrales de distinto nivel jerarquico solo esta permitida si esas dos
centrales no difieren en mas de un nivel en la jerarquia. Por ejemplo, una central primaria
puede establecer una seccion directa con una central local, con otra central primaria y con una
central secundaria, pero no puede hacerlo con una central nodal
No solamente los enlaces pueden no pertenecer a la red jerarquica, tambien pueden existir
centrales que no pertenecen a la red jerarquica. Se trata de las centrales tandem. Las
centrales tandem son una excepcion y solo se dan en areas muy complejas (Madrid y
Barcelona), son unicamente de transito y comunican entre si a centrales de la red jerarquica sin
pertenecer ellas mismas a la red jerarquica.
2.- Conmutación espacial.
El sistema en red que acabamos de ver permite que cualquier abonado de la red se
comunique con Gualquier otro abonado con un maximo ahorro en el numero de conexiones, sin
embargo no todos ellos pueden comunicarse entre si de forma simultanea.
Una central telefonica es un sistema de conmutacion, es decir, un sistema que permite a un
gran numero de canales acceder a unos pocos caminos, pero solo tantos a la vez como caminos
haya. En la practica una central telefonica tipica tiene 10.000 abonados. Estos 10.000 abonados
se "concentran" en unos cuantos caminos (tipicamente unos 500). La Conmutacion espacial
consiste, pues, en la asignacion de unos pocos caminos a muchos usuarios. Lo que se comparte
entre los muchos usuarios son unos pocos "espacios" fisicos (conductores) para que su
comunicacion fluy a.
Esto no causa un grave perjuicio al usuario, ya que no todos ellos desean establecer la
comunicacion en el mismo instante. Una vez que una comunicacion ha cesado se libera el
"camino fisico" que la mantenia y ese eamino queda dispuesto para otra comunicacion. Cuando
la demanda de comunicaciones supera el numero de caminos disponibles se dice que las lineas
estan saturadas.
2.1.- Abonados y enlaces.
Como hemos visto a una central telefonica se pueden conectar dos tipos de entidades: los
abonados, a traves del bucle de aboilado; y otf as centfales, a traves de los enlaces.
Los enlaces son circuito individuates de union entre las centrales, son la "continuación"
electrica del bucle de abonado. For un enlace en concreto y en un instante determinado solo se
puede cursar una comunicacion.
La figura 10 muestra una llamada del
abonado de la izquierda (abonado llamante)
hacia el de la derecha (abonado llamado), en la
que intervienen dos centrales locales.
El bucle de abonado, como hemos visto, es el
tranio que une a cada abonado con la central.
El enlace, en gris, es la union entre las centrales locales y, como puede verse, esta
compuesto por una parte (A) que pertcnecc a la central 1, por los cables de union entre las
centrales (B), y por otra parte que se encuentra en la central local 2 (C). Este enlace es
"rigido", es decir, cada uno de sus componentes A, B y C, se ocupan y liberan a la vez.
En el anterior ejemplo la llamada surge del abonado de la central 1 hacia el de la central 2,
pero podria el abonado de la central 2 llamar al de la central 1 usando el mismo enlace?. La
respuesta depende del tipo de enlace que se este utilizando.
Se llama "enlace bidirectional" a aquel que puede establecer comunicaciones en cualquiera de
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los dos sentidos. Si el enlace del ejemplo anterior es bidirectional la llamada del abonado de
la central 2 se podria establecer hacia el abonado de la central 1 usando el mismo enlace
(aunque no de forma simultanea).
Sin embargo este caso no es el mas comun. Lo mas frecuente es que las centrales esten
unidas entre si por un tipo de enlaces que solo pueden cursar su trafico en un sentido. Se trata
de los enlaces unidireccionales.
En la figura 11 se representa este caso mas
comun, En la parte superior la central 1 envia la
llamada hacia la central 2 a traves de un enlace
compuesto por A, B y C. Este enlace es, para la
central 1 de salida (Tx), y para la central 2 de
llegada (Rx).
En la parte inferior se representa la llamada
en sentido contrario. El abonado llamante es
ahora el de la central 2. Ahora se utiliza otro
enlace que es de entrada para la central 1 (Rx)
y de salida para la central 2 (Tx).
En una comunicacion entre dos abonados de diferente central como la que describimos, en la
que sus enlaces son unidireccionales, no se puede cursar la comunicacion desde el abonado (a)
hasta el (b) por el mismo enlace que si la llamada es de (b) hacia (a).
2.2.- Tipos de llamadas
Teniendo en cuenta que la mayoria de los enlaces son unidireccionales, las llamadas reeiben
diferente denominacion segun el sentido de la misma dentro de una central telefonica.
Supongamos el caso de la figura 12 en la que
se representa una central de conmutacion
conectada, por un lado a sus abonados (A)-(G)
y por olf6 a dos centrales dislaiites (1) y (2).
Desde el punto de vista de la central las
llamadas pueden ser:
- Salientes. Llamadas desde un abonado de
la central hacia otro de central diferente. El
abonado (A) llama un abonado de diferente
central (distante 1), Para eomuniearlos utiliza
un enlace de salida hacia la central distante 1
(Enlace de salida 1).
- Entrantes. Llamadas hacia un abonado de
la central provenientes de un abonado de otra
central. El abonado (C), de la central recibe una
llamada de un abonado de otra central (distante
2). Para cursarla utiliza un enlace de entrada (Enlace de llegada 1).
-Locales. Llamadas desde un abonado de una central hacia otro abonado de la misma
central. El abonado (F) llama al abonado (D). En este caso no se utilizan enlaces..
-De transito. Llamadas procedentes de un abonado de otra central que no van dirigidas a
abonados propios. La central actua en este caso de transito entre las centrales distantes (1) y
(2), utilizando para ello un enlace de llegada y otro de salida (Enlace de salida 2 y enlace de
llegada 2).
Por supuesto estas clasificaciones son siempre desde el punto de vista de una central
determinada. La llamada entrante para nuestra central es una llamada saliente para la central
de la que parte y viceversa.
No todas las centrales pueden cursar los cualro tipos de llamadas, las secundarias y nodales,
por ejamplo, no tienen abonados propios, y por ello solo cursan llamadas de transito.
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2.3.- Unidad de control y red de conexión.
Hasta aqui hemos estudiado la forma en que la red telefonica esta constituida y el porque de
su existencia. Una pieza clave de este entramado es la central telefonica.
El componente fundamental de una central telefonica es el "Equipo de Conmutacion", que
consta de dos partes claramente diferenciadas: la "Red de conexion" y la "Unidad de
control". La Unidad de control es la encargada, como hemos dicho, de proporcionar esa
componente inteligente al equipo de conmutacion. La Red de conexion es la que realiza la union
fisica de los conductores electricos, para proporcionar el camino fisico de la comunicacion.
La figura 13 representa un equipo de conmutacion con sus dos componentes: la red de
conexion y la unidad de control. Una llamada procedente del abonado conectado entra al equipo
de conmutacion a traves del equipo de linea (E:L:), desde el cual se envia a la red de conexion.
En cada uno de los cruces (1) a (5) la llamada tiene varios caminos . La unidad de control
recibe las informaciones numericas (cifras marcadas por el abonado) y las procesa, para
despues enviar las ordenes a los cruces (2) a (5) para que se posicionen de la manera adecuada
para que la comunicacion saiga, finalmente, a traves del enlace de salida elegido.
La unidad de control, como se ve es la pafle "inleligente" del sistema de conmutacion. En la
actualidad casi todas las centrales son digitales, y esta unidad de control esta constituida por
procesadores. Este tipo de control con procesadores, llamado SPC (Stored Program Control),
control por programa alinacenado, asegura una gran flexibilidad a las unidades de conmutacion,
ya que las instrucciones de funcionamiento de la unidad de control se pueden cambiar con
mucha facilidad. Existen varios tipos de control SPC:
El SPC centralizado, en el que un unico procesador tiene acceso a todos los recursos de la
central y ejecuta todas sus funciones. Esto quiere decir que hay un unico ordenador que
controla toda la centra (aunque se encuentra duplicado por seguridad).
El SPC distribuido, en el que varios procesadores se hacen cargo de una parte de la central,
cada uno ocupandose de una mision especifica. En estos sistemas ningun procesador tiene
acceso a todos los recursos de la central, sino a xma parte de los fflismos.
Una forma intermedia entre las dos anteriores es el SPC semidestribuido, que dispone de
un procesador central y una cierta cantidad de procesadores regionales. Esta solucion tambien
se conoce como preproceso.
La Unidad de control envia, como vemos, las ordenes a los puntos de cruce de la red de
conexion, de posicionarse de determinada manera. El cammo fisico para la eomunicacion se
estableee, de esta manera, tras la disposici6ft de cada cruce elegida por la unidad de control. La
red de conexion es este entramado de cruces y caminos que, a las ordenes de la unidad central,
efectuan el soporte fisico de la eomunicacion.
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La figura 14 representa la red de conexion de una central con abonados. Esta se compone de
tres etapas distintas: la etapa de concentration, la etapa de distribucion y la etapa de expansion
(las centrales que solo cursan tfansito es posible que solo dispongan de elapa de distribution).
La unidad de control recibe informaciones a la salida de la etapa de concentration y envia
ordenes a las etapas de distribucion y expansion,
Los abonados se conectan directamente a la etapa de concentración, sin embargo el
numero de circuitos disponibles a la salida de la etapa es mucho menor. El "indice de
concentracion" o "severidad de concentration" es el cociente entre el numero de entradas de la
etapa y el numero de salidas de la misma. Un indice de concentration de 20:1 haria que 10.000
abonados compartan 500 caminos de eomunicacion. El numero de circuitos a la salida de una
etapa de concentration se calcula atendiendo a estudios estadisticos detrafico.
A la salida de la etapa de concentration se encuentra la etapa de distribución. El numero de
entradas de la etapa es el misrno que el numero de salidas, y su mision es mejorar la
accesibilidad entre los circuitos de la red de control. Los enlaces de entraday salida van
conectados a la red de distribucion.
Finalmente la etapa de expansión, que tiene un ntoero de entradas menor que el de salidas
y que se encuentra, de nuevo, conectada al abonado. La etapa de expansion se precisa porque
aunque se haya concentrado el trafico de la central en un numero inferior de circuitos, estos
han de ser accesibles, se nuevo, por todos los usuarios conectados. A menudo las etapas de
concentration y expansion se encuentran en la misma unidad.
Información descargada de www.iespadilla.es