3. CONMUTACION Y CONTROL DE LA

3. CONMUTACION Y CONTROL DE LA CONMUTACIÓN
3.1 INTRODUCCION
3.1.1 QUE ENTENDEMOS POR CONMUTACIÓN
Una respuesta a esta pregunta podría ser la instalación de una conexión
entre dos suscriptores de líneas telefónicas donde ellos puedan hablar
uno al otro. La ITU-T define la conmutación como el establecimiento
bajo demanda de una conexión individual de entrada a una de salida,
tan larga como sea requerida para la transferencia de la información.
Hoy la palabra información no solo denota la voz que escuchamos en
nuestro receptor telefónico sino que incorpora todos los tipos de
información de los servicios de telecomunicaciones.
Antes un operador interconectaba a los dos suscriptores mediante una
conexión de la red. En nuestros días los equipos de conmutación deben
ser capaces de dar mayores servicios incluyendo una alta calidad de
audio, video, comunicación entre LANs, transferencia de gran número de
archivos y servicios interactivos basados sobre redes de cable para TV,
esta información así como por ejemplo la información de señalización
debe ser conmutada.
El número de técnicas de conmutación en las redes públicas ha
aumentado en años recientes. Al comienzo teníamos solo la
conmutación de circuitos, la cual era sugerible para servicios isócronos
tales como la telefonía. Cuando los suscriptores demandaron mejor
utilización de la capacidad de transmisión y gran ancho de banda, otras
técnicas emergieron. Como resultado de requerimientos para
comunicaciones de datos, la conmutación de circuitos tuvo un
suplemento en los años 70s con la aparición de la técnica de
conmutación de paquetes. Hoy tenemos además otras técnicas como
Frame Relay, y dos tipos de conmutación de celdas : ATM y DQDB. El
origen de Frame Relay y las técnicas de conmutación por celdas se
desarrollaron a partir de la conmutación de paquetes.
Redes de negocios pueden usar otras técnicas conmutación de paquetes
distribuidos, ejemplo Ethernet, Token Ring y la interfaz de datos
distribuida de fibra FDI estándar.
Elementos de conmutación controlables han sido introducidos en las
redes de transmisión, conexiones digitales y ahora reemplazan la
distribución de Frames con multiplexores digitales. Las conexiones
digitales se distinguen de los equipos tradicionales para conmutar
llamadas en que los tradicionales no podían ser controlados por la
señalización del suscriptor sino controlados remotamente por el
operador de red.
3.1.2 REQUERIMIENTOS PARA CONMUTACIÓN
Los desarrollos en el área de la conmutación están conducidos por unos
factores básicos:
•
•
Accesibilidad o habilidad para establecer las conexiones deseadas.
Transparencia
•
Economía de red.
Los requerimientos para ser habilitada y establecer la conexión deseada
tienen algunos aspectos. Si la capacidad red de conmutación es
infradimensionada podría resultar congestiones en la red implicando que
la planeación de la red fue inadecuada. Los equipos de conmutación
deben tener un alto nivel de disponibilidad, un factor que depende la
arquitectura del sistema y el equipamiento de software de los equipos.
La explosión de servicios y la tendencia a transmitir una gran cantidad
de información a través de la red, trae consigo unos requerimientos
para la transparencia de la red en años recientes. Una buena
transparencia significa que los retardos a través del equipo de
conmutación son mínimos y que el flujo de información
no es
distorsionado en cualquier forma y el ancho de banda de conmutación
puede igualar los requerimientos del servicio. Los requerimientos para
una buena economía de red son aplicados especialmente a la capacidad
del equipamiento de conmutación a tomar y multiplexar tráfico que
consista de paquetes. La técnica de modo de paquetes es una
consecuencia del requerimiento del uso eficaz en las líneas telefónicas,
esta técnica puede además ser usada para integrar servicios. Por
ejemplo ATM habilita transmisión integrada y conmutación integrada.
3.2 HISTORIA
3.2.1 SISTEMAS MANUALES
En la infancia de la telefonía el intercambio telefónico era realizado por
un operador de conmutación de tipo manual. El primer intercambio
manual fue realizado en New Haven USA en 1878. El operador recibía
las llamadas y las conmutaba manualmente al suscriptor, cuando la
llamada se completaba el operador liberaba la conexión. El operador era
el sistema de control de esta era.
3.2.2 SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
En los años siguientes el intercambio manual fue reemplazado por los
sistemas de conmutación electromecánicos automáticos. Estos sistemas
requerían de mayor mantenimiento y su impacto fue positivo reduciendo
el número de operadores. Estos sistemas incrementaron la capacidad
de tráfico a bajo costo preparando la forma de continuar la rápida
expansión de las redes de telecomunicaciones.
Almon B Strowger, Kansas City, USA, es recordado como el padre de la
conmutación automática. En 1889 él patento su red telefónica de
intercambio telefónico, desde entonces el nombre Strowger ha sido
asociado con el selector de pasos que fue parte de esta idea. Los
desarrollos sucesivos siguieron en dirección de sistemas de control de
registros en los cuales la información del número no la realizaba
directamente el selector de control de instalación por pasos sino que
primero se recibía y se analizaba en un registro. Una de las funciones
de este registro era seleccionar alternativamente las llamadas a
conmutarse, lo cual significaba un uso mas eficiente de la red. Ejemplos
de estos sistemas controlados por registros son: el selector de línea 500
(1923) y el sistema crossbar (1937).
3.2.3 SISTEMAS DIGITALES CONTROLADOS POR COMPUTADOR
INTERCAMBIO TELEFÓNICO
A la vez que las transmisiones mejoraron, los sistemas de conmutación
continuaron desarrollándose contribuyendo a una economía total. Una
técnica para conexiones a redes larga distancia fue introducida mediante
FDM. Esta técnica fue desarrollada alrededor de 1910 pero solo
implementada hasta 1950 cuando 1000 canales fueron transferidos por
el mismo cable (cable coaxial).
La multiplexación digital basada en PCM fue introducida alrededor de
1970, hizo a las redes de transmisión menos costosas y con mayor
calidad en las transmisiones. Los costos fueron reducidos cuando los
conmutadores de grupo digitales fueron combinados con sistemas de
transmisión digital eliminando la necesidad de muchos conversores A/D.
Se hizo necesario el control computarizado. El primer computador
controlador de la red de intercambio se puso en servicio en 1960 en USA
y en Europa en 1968 en Tumba Suecia. Hoy las redes de intercambio
telefónicas usan esta tecnología de conmutación de circuitos.
NODOS ESPECIALES PARA LA CONMUTACIÓN DE DATOS
El gran crecimiento en el tráfico de datos y el número de usuarios para
comunicación de datos ha resultado en el desarrollo de redes de datos y
conmutadores de datos, incrementándose la calidad de los
requerimientos y la necesidad de transmitir altas ratas de bytes de una
forma mejor y mas económica. El modo de paquetes y Frame relay por
ejemplo mejoran la eficiencia de utilización de la red habilitando la
retransmisión de paquetes
cuando ocurren errores en el enlace
(aplicado al modo de paquetes solamente).
NODOS PARA N-ISDN
Los desarrollos para dar servicios integrados en una red (para voz,
video, y datos) requieren de nodos públicos y privados N-ISDN
(estándar para banda angosta).
En principio un nodo completo ISDN puede ser visto como una
combinación una red de intercambio telefónico y una conmutación de
paquetes.
NODOS PARA B-ISDN
La tecnología ATM la cual aplica la conmutación por celdas conforma la
ISDN-B (estándar para banda ancha) .
CONMUTACIÓN OPTICA
Principalmente los equipos de conmutación limitan el ancho de banda de
la conexión. Hoy podemos usar una muy alta rata de bits sobre los
10Gbps
3.3 NODOS PARA CONMUTACIÓN DE CIRCUITOS
Para habilitar las conexiones a ser conmutadas se requiere de una lógica
adicional para el control de las funciones de conmutación.
Hoy la tecnología digital es usada tanto en la parte de control
(procesador) como en la parte de conmutación (en forma de hardware
especializado).
Sin embargo una moderna alternativa es el control distribuido usando
microprocesadores, los procesadores pueden estar localizados lejos de
los equipos logrando un control lógico centralizado, mediante redes
inteligentes que brindan servicios de valor agregado.
La capacidad de los procesadores a conllevado a menores costos y
mayores niveles de eficiencia en años recientes. El volumen de los
procesadores fue reducido por un factor de 20:1 entre los años 1980 y
1990.
3.3.1 CONTROL DE PROGRAMAS PARA ALMACENAMIENTO SPC
Las redes de intercambio telefónicas digitales son llamadas SPC (stored
program control) de intercambio y son controladas por el software
almacenado en los computadores. La inteligencia actual esta contenida
en los programas y los computadores (procesadores) que desempeñan
las funciones de control. Al comienzo grandes expectativas trajeron los
nodos SPC, algunas fueron encontradas y otras no. Se evidencio que los
primeros sistemas no daban la flexibilidad que se buscaba. El software
era muy complejo. Hoy todas las funciones están divididas en pequeños
bloques bien definidos. La modularidad hizo a los sistemas menos
complicados para mantenimiento, hoy los sistemas SPC se caracterizan
por: manejo simple del equipo, estructura flexible, costo global reducido
(inversión, operación y mantenimiento), funciones y servicios
extendidos, alto grado de rentabilidad.
CONTROL EN TIEMPO REAL
Los nodos para telecomunicaciones tienen requerimientos de control en
tiempo real con una velocidad de 100.000 o mas decisiones ejecutadas
por segundo. Una gran parte de estas tareas simples como por ejemplo
escaneo de todas las líneas de suscripción que han levantado el
microteléfono. Otras tareas tales como selección de la llamada a través
de un nodo para instalar una llamada son mas complicadas.
3.3.2 ESTRUCTURA DEL PROCESADOR
Aunque la capacidad de procesamiento puede ser implementada de
varias formas, existen dos divisiones principales:
•
•
Control centralizado: Cuando todo el trabajo de instalación de una
conexión es controlado por un sistema de procesamiento central.
Control distribuido: Donde las funciones de control son
compartidas por un número de procesadores que son mas o
menos independientes unos de otros.
Bibliografía
Understanding Telecommunications I
Telia Ericsson 1997
Traducción y adaptación
Jorge Eduardo Higuera P
jhiguera@ieee.org