Redes Telefónicas

2. Redes, componentes y
   topologías
4. Telefonía
   celular
5. Transmisión de
   datos
6. Protocolos de
   comunicación

Objetivo:

Al finalizar el curso, el alumno explicara las características operativas de las redes telefónicas y
diseñara nuevas arquitecturas y aplicaciones, en base a
todas las consideraciones técnicas y
topológicas de red que requiera la
aplicación.

Comunicación:

Comunicación, proceso de
transmisión y recepción de ideas, información y mensajes. En los
últimos 150 años, y en especial en las dos
últimas décadas, la reducción de los tiempos
de transmisión de la información a distancia y de acceso a la
información ha supuesto uno de los retos esenciales de
nuestra sociedad.
La
comunicación actual entre dos personas es el resultado
de múltiples métodos de
expresión desarrollados durante siglos. Los gestos, el
desarrollo del
lenguaje y la
necesidad de realizar acciones
conjuntas tienen aquí un papel
importante.

Elementos básicos de la comunicación:

1. Transmisor
2. Receptor
3. Mensaje
4. Medio

Red:

Conjunto de elementos conectados entre si por medio de
uno o mas nodos

Red de Comunicaciones:

Conjunto de elementos conectados entre si en uno o mas
nodos capaz de recibir / transmitir información, compartir
recursos y dar
servicio a
usuarios.

Las redes que permiten todo esto
son equipos avanzados y complejos. Su eficacia se basa
en la confluencia de muy diversos componentes. El diseño
e implantación de una red mundial de comunicaciones
es uno de los grandes ‘milagros tecnológicos’
de las últimas décadas.

Hasta hace poco, la mayoría de las computadoras
disponían de sus propias interfaces y presentaban su
estructura
particular. Un equipo podía comunicarse con otro de su
misma familia, pero
tenía grandes dificultades para hacerlo con un
extraño. Sólo los más privilegiados
disponían del tiempo,
conocimientos y equipos necesarios para extraer de diferentes
recursos
informáticos aquello que necesitaban.

En la década de 1990, el nivel de concordancia
entre las diferentes computadoras
alcanzó el punto en que podían interconectarse de
forma eficaz, lo que le permite a cualquiera sacar provecho de un
equipo remoto. Los principales componentes de este proceso son
los sistemas cliente/servidor, la
tecnología
de objetos y los sistemas
abiertos.

En la práctica, el concepto de
sistema abierto
se traduce en desvincular todos los componentes de un sistema y
utilizar estructuras
análogas en todos los demás. Esto conlleva una
mezcla de normas (que
indican a los fabricantes lo que deberían hacer) y de
asociaciones (grupos de
entidades afines que les ayudan a realizarlo). El efecto final es
que sean capaces de hablar entre sí.

Elementos de una red de
comunicaciones:

1. Fuente
2. Transmisor
3. Destino
4. Receptor
5. Medio de transmisión
6. Mensaje
7. Interfaz

Topología:

Topología, rama de las matemáticas que estudia ciertas propiedades
de las figuras geométricas. El término topología fue usado por primera vez en 1930
por el matemático Solomon Lefschetz. Generalmente ha sido
clasificada dentro de la geometría,
se la llama a menudo geometría
de la cinta elástica, de la lámina elástica
o del espacio elástico, pues se preocupa de aquellas
propiedades de las figuras geométricas del espacio que no
varían cuando el espacio se dobla, da la vuelta, estira o
deforma de alguna manera.

Las topologías más corrientes para
organizar las computadoras de una red son las de punto a
punto, de bus, en estrella y en
anillo. La topología de punto a punto es la más
sencilla, y está formada por dos ordenadores conectados
entre sí. La topología de bus consta de una
única conexión a la que están unidos varios
ordenadores. Todas las computadoras unidas a esta conexión
única reciben todas las señales transmitidas por
cualquier computadora
conectada. La topología en estrella conecta varios
ordenadores con un elemento dispositivo central llamado hub. El
hub puede ser
pasivo y transmitir cualquier entrada recibida a todos los
ordenadores —de forma semejante a la topología de
bus— o ser activo, en cuyo caso envía selectivamente
las entradas a ordenadores de destino determinados. La
topología en anillo utiliza conexiones múltiples
para formar un círculo de computadoras. Cada
conexión transporta información en un único
sentido. La información avanza por el anillo de forma
secuencial desde su origen hasta su destino.

Bus:

Red en bus, en informática, una topología
(configuración) de la red de área local en la que
todos los nodos están conectados a la línea
principal de comunicaciones (bus). En una red en bus, cada nodo
supervisa la actividad de la línea. Los mensajes son
detectados por todos los nodos, aunque aceptados sólo por
el nodo o los nodos hacia los que van dirigidos. Como una red en
bus se basa en una "autopista" de datos
común, un nodo averiado sencillamente deja de comunicarse;
esto no interrumpe la operación, como podría
ocurrir en una red en anillo, en la que los mensajes pasan de un
nodo al siguiente. Para evitar las colisiones que se producen al
intentar dos o más nodos utilizar la línea al mismo
tiempo, las
redes en bus suelen utilizar detección de colisiones, o
paso de señales, para regular el
tráfico.

Estrella:

Red en estrella, en informática, red de área local en la
cual cada dispositivo, denominado nodo, está conectado a
un ordenador o computadora
central con una configuración (topología) en forma
de estrella. Normalmente, es una red que se compone de un
dispositivo central (el hub) y un conjunto de terminales
conectados. En una red en estrella, los mensajes pasan
directamente desde un nodo al hub, el cual gestiona la
redistribución de la información a los demás
nodos. La fiabilidad de una red en estrella se basa en que un
nodo puede fallar sin que ello afecte a los demás nodos de
la red. No obstante, su punto débil es que un fallo en el
hub provoca irremediablemente la caída de toda la red.
Dado que cada nodo está conectado al hub por un cable
independiente, los costos de
cableado pueden ser elevados.

Anillo:

Red en anillo, en informática, red de área
local en la que los dispositivos, nodos, están conectados
en un bucle cerrado o anillo. Los mensajes en una red de anillo
pasan de un nodo a otro en una dirección concreta. A medida que un mensaje
viaja a través del anillo, cada nodo examina la dirección de destino adjunta al mensaje. Si
la dirección coincide con la del nodo, éste acepta
el mensaje. En caso contrario regenerará la señal y
pasará el mensaje al siguiente nodo dentro del bucle. Esta
regeneración permite a una red en anillo cubrir distancias
superiores a las redes en estrella o redes en bus. Puede
incluirse en su diseño
una forma de puentear cualquier nodo defectuoso o vacante. Sin
embargo, dado que es un bucle cerrado, es difícil agregar
nuevos nodos.

Arquitectura:

Las computadoras se comunican por medio de redes. La red
más sencilla es una conexión directa entre dos
computadoras. Sin embargo, también pueden conectarse a
través de grandes redes que permiten a los usuarios
intercambiar datos,
comunicarse mediante correo
electrónico y compartir recursos, por ejemplo,
impresoras.

Las computadoras pueden conectarse de distintas formas.
En una configuración en anillo, los datos se transmiten a
lo largo del anillo, y cada computadora examina los datos para
determinar si van dirigidos a ella. Si no es así, los
transmite a la siguiente computadora del anillo. Este proceso se
repite hasta que los datos llegan a su destino. Una red en anillo
permite la transmisión simultánea de
múltiples mensajes, pero como varias computadoras
comprueban cada mensaje, la transmisión de datos resulta
más lenta.

En una configuración de bus, los ordenadores
están conectados a través de un único
conjunto de cables denominado bus. Un ordenador envía
datos a otro transmitiendo a través del bus la
dirección del receptor y los datos. Todos los ordenadores
de la red examinan la dirección simultáneamente, y
el indicado como receptor acepta los datos. A diferencia de una
red en anillo, una red de bus permite que un ordenador
envíe directamente datos a otro. Sin embargo, en cada
momento sólo puede transmitir datos una de las
computadoras, y las demás tienen que esperar para enviar
sus mensajes.

En una configuración en estrella, los ordenadores
están conectados con un elemento integrador llamado hub.
Las computadoras de la red envían la dirección del
receptor y los datos al hub, que conecta directamente los
ordenadores emisor y receptor. Una red en estrella permite enviar
simultáneamente múltiples mensajes, pero es
más costosa porque emplea un dispositivo adicional
—el hub— para dirigir los datos.

Medios de Transmisión:

Fibra Optica:

Fibra óptica,
fibra o varilla de vidrio —u
otro material transparente con un índice de
refracción alto— que se emplea para transmitir
luz. Cuando la
luz entra por
uno de los extremos de la fibra, se transmite con muy pocas
pérdidas incluso aunque la fibra esté
curvada.

El principio en que se basa la transmisión de luz
por la fibra es la reflexión interna total; la luz que
viaja por el centro o núcleo de la fibra incide sobre la
superficie externa con un ángulo mayor que el
ángulo crítico (ver Óptica), de forma que toda la luz se
refleja sin pérdidas hacia el interior de la fibra.
Así, la luz puede transmitirse a larga distancia
reflejándose miles de veces. Para evitar pérdidas
por dispersión de luz debida a impurezas de la superficie
de la fibra, el núcleo de la fibra
óptica está recubierto por una capa de vidrio con un
índice de refracción mucho menor; las reflexiones
se producen en la superficie que separa la fibra de vidrio y el
recubrimiento.

La aplicación más sencilla de las fibras
ópticas es la transmisión de luz a lugares que
serían difíciles de iluminar de otro modo, como la
cavidad perforada por la turbina de un dentista. También
pueden emplearse para transmitir imágenes;
en este caso se utilizan haces de varios miles de fibras muy
finas, situadas exactamente una al lado de la otra y
ópticamente pulidas en sus extremos. Cada punto de la
imagen
proyectada sobre un extremo del haz se reproduce en el otro
extremo, con lo que se reconstruye la imagen, que puede
ser observada a través de una lupa. La transmisión
de imágenes
se utiliza mucho en instrumentos médicos para examinar el
interior del cuerpo humano
y para efectuar cirugía con láser, en
sistemas de reproducción mediante facsímil y
fotocomposición, en gráficos de ordenador o computadora y en
muchas otras aplicaciones.

Las fibras ópticas también se emplean en
una amplia variedad de sensores, que van
desde termómetros hasta giroscopios. Su potencial de
aplicación en este campo casi no tiene límites,
porque la luz transmitida a través de las fibras es
sensible a numerosos cambios ambientales, entre ellos la presión,
las ondas de sonido y la
deformación, además del calor y el
movimiento.
Las fibras pueden resultar especialmente útiles cuando los
efectos eléctricos podrían hacer que un cable
convencional resultara inútil, impreciso o incluso
peligroso. También se han desarrollado fibras que
transmiten rayos láser de
alta potencia para
cortar y taladrar materiales.

La fibra
óptica se emplea cada vez más en la
comunicación, debido a que las ondas de luz
tienen una frecuencia alta y la capacidad de una señal
para transportar información aumenta con la frecuencia. En
las redes de comunicaciones se emplean sistemas de láser
con fibra óptica. Hoy funcionan muchas redes de fibra para
comunicación a larga distancia, que
proporcionan conexiones transcontinentales y
transoceánicas. Una ventaja de los sistemas de fibra
óptica es la gran distancia que puede recorrer una
señal antes de necesitar un repetidor para recuperar su
intensidad. En la actualidad, los repetidores de fibra
óptica están separados entre sí unos 100 km,
frente a aproximadamente 1,5 km en los sistemas
eléctricos. Los amplificadores de fibra óptica
recientemente desarrollados pueden aumentar todavía
más esta distancia.

Otra aplicación cada vez más extendida de
la fibra óptica son las redes de área local. Al
contrario que las comunicaciones de larga distancia, estos
sistemas conectan a una serie de abonados locales con equipos
centralizados como ordenadores (computadoras) o impresoras.
Este sistema aumenta el rendimiento de los equipos y permite
fácilmente la incorporación a la red de nuevos
usuarios. El desarrollo de
nuevos componentes electro-ópticos y de óptica
integrada aumentará aún más la capacidad de
los sistemas de fibra.

Cable Coaxial:

Cable coaxial, tipo de cable formado por dos conductores
cilíndricos de cobre o
aluminio. El
interior es macizo y está rodeado por otro cilindro que es
hueco; entre ambos hay un material aislante, inyectado de forma
continua, en espiral, o discontinua, formando anillas. El
conjunto tiene una estructura
concéntrica y está blindado con un cable trenzado,
normalmente de plomo, para minimizar las interferencias
eléctricas y de radiofrecuencias.

Este tipo de cable es el que se utiliza en las
instalaciones de televisión
por cable y también es frecuente emplearlo para conectar
ordenadores o computadoras en red. En la transmisión de
datos se usa una variante del cable coaxial,
el cable twinaxial, formado por dos conductores paralelos dentro
de un cilindro conductor exterior y con un aislante entre
ambos.

La velocidad de
transmisión del cable coaxial,
unos 300 Mbps (millones de bits por segundo), es mayor que la del
cable de pares, unos 10 Mbps, pero menor que la de la fibra
óptica, unos 2.000 Mbps.

Par de cobre:

Cable eléctrico, medio compuesto por uno o
más conductores eléctricos, cubiertos por un
aislante y, en ocasiones, por un revestimiento o vaina
protectora, utilizado para transmitir energía
eléctrica o los impulsos de un sistema de
comunicaciones eléctrico.

Para la transmisión de energía
eléctrica en los circuitos de
alta tensión se utilizan cables de tres alambres
revestidos de plomo y rellenados con aceite bajo presión.
Las líneas de distribución secundarias suelen utilizar
cables aislados de un solo conductor. En el cableado
eléctrico residencial se emplea el cable B-X. Este tipo de
cable contiene dos conductores aislados, rodeados de capas de
aislante adicionales cubiertas con una banda metálica
enrollada helicoidalmente para su protección. El cable de
encendido utilizado para transportar corriente de alta
tensión a las bujías de un motor de combustión interna es un cable
monoconductor. Está cubierto de tela impregnada en laca
para aislarlo.

En los sistemas de comunicaciones, los cables suelen
consistir en numerosos pares de alambres aislados con papel y
rodeados de un revestimiento de plomo. Los pares de cables
individuales están entrelazados para reducir al
mínimo la interferencia inducida con otros circuitos del
mismo cable. Para evitar la interferencia eléctrica de
circuitos externos, los cables utilizados en la
transmisión de radio suelen
estar blindados con una cobertura de trenza metálica,
conectada a tierra. El
desarrollo del cable coaxial representó un importante
avance en el campo de las comunicaciones. Este tipo de cable
está formado por varios tubos de cobre, cada uno de los
cuales contiene un alambre conductor que pasa por su centro. El
cable íntegro está blindado en plomo y, por lo
general, se rellena con nitrógeno bajo presión para
impedir la corrosión. Como el cable coaxial tiene una
amplia gama de frecuencias, es muy apreciado en la
transmisión de telefonía portadora de corriente

Red
Telefónica:

La red telefónica es la de mayor cobertura
geográfica, la que mayor número de usuarios tiene,
y ocasionalmente se ha afirmado que es "el sistema más
complejo del que dispone la humanidad". Permite establecer una
llamada entre dos usuarios en cualquier parte del planeta de
manera distribuida, automática, prácticamente
instantánea. Este es el ejemplo más importante de
una red con conmutación de circuitos.

Una llamada iniciada por el usuario origen llega a la
red por medio de un canal de muy baja capacidad, el canal de
acceso, dedicado precisamente a ese usuario denominado
línea de abonado. En un extremo de la línea de
abonado se encuentra el aparato terminal del usuario (teléfono o fax) y el otro
está conectado al primer nodo de la red, que en este caso
se llamó central local. La función de
una central consiste en identificar en el número
seleccionado, la central a la cual está conectado el
usuario destino y enrutar la llamada hacia dicha central, con el
objeto que ésta le indique al usuario destino, por medio
de una señal de timbre, que tiene una llamada. Al
identificar la ubicación del destino reserva una
trayectoria entre ambos usuarios para poder iniciar
la conversación. La trayectoria o ruta no siempre es la
misma en llamadas consecutivas, ya que ésta depende de la
disponibilidad instantánea de canales entre las distintas
centrales.

Existen 2 tipos de redes
telefónicas, las redes publicas que a su vez se dividen en
red publica móvil y red publica fija. Y también
existen las redes telefónicas privadas que están
básicamente formadas por un conmutador.

Las redes telefónicas publicas fijas,
están formados por diferentes tipos de centrales, que se
utilizan según el tipo de llamada realizada por el
usuarios. Éstas son:

1. CCA – Central con Capacidad de
   Usuario
2. CCE – Central con Capacidad de
   Enlace
3. CTU – Central de Transito Urbano
4. CTI – Central de Transito
   Internacional
5. CI – Central Internacional
6. CM – Central Mundial

Es evidente que por la dispersión
geográfica de la red telefónica y de sus usuarios
existen varias centrales locales, las cuales están
enlazadas entre sí por medio de canales de mayor
capacidad, de manera que cuando ocurran situaciones de alto
tráfico no haya un bloqueo entre las centrales. Existe una
jerarquía entre las diferentes centrales que les permite a
cada una de ellas enrutar las llamadas de acuerdo con los
tráficos que se presenten.

Los enlaces entre los abonados y las centrales locales
son normalmente cables de cobre, pero las centrales pueden
comunicarse entre sí por medio de enlaces de cable
coaxial, de fibras ópticas o de canales de microondas. En
caso de enlaces entre centrales ubicadas en diferentes ciudades
se usan cables de fibras ópticas y enlaces satelitales,
dependiendo de la distancia que se desee cubrir. Como las
necesidades de manejo de tráfico de los canales que
enlazan centrales de los diferentes niveles jerárquicos
aumentan conforme incrementa el nivel jerárquico,
también las capacidades de los mismos deben ser mayores en
la misma medida; de otra manera, aunque el usuario pudiese tener
acceso a la red por medio de su línea de abonado conectada
a una central local, su intento de llamada sería bloqueado
por no poder
establecerse un enlace completo hacia la ubicación del
usuario destino (evidentemente cuando el usuario destino
está haciendo otra llamada, al llegar la solicitud de
conexión a su central local, ésta detecta el hecho
y envía de regreso una señal que genera la
señal de "ocupado").

La red telefónica está organizada de
manera jerárquica. El nivel más bajo (las centrales
locales) está formado por el conjunto de nodos a los
cuales están conectados los usuarios. Le siguen nodos o
centrales en niveles superiores, enlazados de manera tal que
entre mayor sea la jerarquía, de igual manera será
la capacidad que los enlaza. Con esta arquitectura se
proporcionan a los usuarios diferentes rutas para colocar sus
llamadas, que son seleccionadas por los mismos nodos, de acuerdo
con criterios preestablecidos, tratando de que una llamada no sea
enrutada más que por aquellos nodos y canales
estrictamente indispensables para completarla (se trata de
minimizar el número de canales y nodos por los cuales pasa
una llamada para mantenerlos desocupados en la medida de lo
posible).

Asimismo existen nodos (centrales) que permiten enrutar
una llamada hacia otra localidad, ya sea dentro o fuera del
país. Este tipo de centrales se denominan centrales
automáticas de larga distancia. El inicio de una llamada
de larga distancia es identificado por la central por medio del
primer dígito (en México, un
"9"), y el segundo dígito le indica el tipo de enlace
(nacional o internacional; en este último caso, le indica
también el país de que se trata). A pesar de que el
acceso a las centrales de larga distancia se realiza en cada
país por medio de un código
propio, éste señala, sin lugar a dudas, cuál
es el destino final de la llamada. El código
de un país es independiente del que origina la
llamada.

Cada una de estas centrales telefónicas,
están divididas a su vez en 2 partes
principales:

1. Parte de Control
2. Parte de Conmutación

La parte de control, se lleva
a cabo por diferentes microprocesadores, los cuales se encargan de
enrutar, direccionar, limitar y dar diferentes tipos de servicios a
los usuarios.

La parte de conmutación se encarga de las
interconexiones necesarias en los equipos para poder realizar las
llamadas.

Nodos de conmutación:

Los nodos son parte fundamental en cualquier red de
telecomunicaciones, son los encargados de realizar
las diversas funciones de
procesamiento que requieren cada una de las señales o
mensajes que circulan o transitan a través de los enlaces
de la red. Desde un punto de vista topológico, los nodos
proveen los enlaces físicos entre los diversos canales que
conforman la red. Los nodos de una red de telecomunicaciones son equipos (en su mayor parte
digitales, aunque pueden tener alguna etapa de procesamiento
analógico, como un modulador) que realizan las siguientes
funciones:

a) Establecimiento y verificación de un
protocolo. Los nodos de la red de
telecomunicaciones realizan los diferentes procesos de
comunicación de acuerdo a un conjunto de reglas conocidas
como protocolos;
éstos se ejecutan en los nodos, garantizando una
comunicación exitosa entre sí, utilizando para
ello, los canales que los enlazan.

b) Transmisión. Existe la
necesidad de hacer uso eficiente de los canales, por lo cual, en
esta función,
los nodos adaptan al canal, la información o los mensajes
en los cuales está contenida, para su transporte
eficiente y efectivo a través de la red.

c) Interfase. En esta función el
nodo se encarga de proporcionar al canal las señales que
serán transmitidas de acuerdo con el medio de que
está formado el canal. Esto es, si el canal es de radio, las
señales deberán ser electromagnéticas a la
salida del nodo, independientemente de la forma que hayan tenido
a su entrada y también de que el procesamiento en el nodo
haya sido por medio de señales
eléctricas.

d) Recuperación. Si durante una
transmisión se interrumpe la posibilidad de terminar
exitosamente la transferencia de información de un nodo a
otro, el sistema, a través de sus nodos, debe ser capaz de
recuperarse y reanudar en cuanto sea posible la
transmisión de aquellas partes del mensaje que no fueron
transmitidas con éxito.

e) Formateo. Cuando un mensaje
transita a lo largo de una red, pero principalmente cuando existe
una interconexión entre redes que manejan distintos
protocolos, puede
ser necesario que en los nodos se modifique el formato de los
mensajes para que todos los nodos de la red (o de la
conexión de redes) puedan trabajar con éste; esto
se conoce con el nombre de formateo (o, en su caso, de
reformateo).

f) Enrutamiento. Cuando un
mensaje llega a un nodo de la red de telecomunicaciones, debe
tener información acerca de los usuarios de origen y
destino; es decir, sobre el usuario que lo generó y aquel
al que está destinado. Sin embargo, cada vez que el
mensaje transita por un nodo y considerando que en cada nodo hay
varios enlaces conectados por los que, al menos en teoría,
el mensaje podría ser enviado a cualquiera de ellos, en
cada nodo se debe tomar la decisión de cuál debe
ser el siguiente nodo al que debe enviarse el mensaje para
garantizar que llegue a su destino rápidamente. Este
proceso se denomina enrutamiento a través de la red. La
selección de la ruta en cada nodo depende,
entre otros factores, del número de mensajes que en cada
momento están en proceso de ser transmitidos a
través de los diferentes enlaces de la red.

g) Repetición. Existen
protocolos que entre sus reglas tienen una previsión por
medio de la cual el nodo receptor detecta si ha habido
algún error en la transmisión. Esto permite al nodo
destino solicitar al nodo previo que retransmita el mensaje hasta
que llegue sin errores y el nodo receptor pueda, a su vez,
retransmitirlo al siguiente nodo.

h) Direccionamiento. Un nodo requiere
la capacidad de identificar direcciones para poder hacer llegar
un mensaje a su destino, principalmente cuando el usuario final
está conectado a otra red de
telecomunicaciones.

i) Control de flujo. Todo canal de
comunicaciones tiene una cierta capacidad de manejar mensajes;
cuando el canal está saturado no se deben enviar
más por medio de ese canal, hasta que los previamente
enviados hayan sido entregados a sus destinos.

Las funciones que se han descrito, son las más
importantes, por lo tanto son las que deben tener instrumentadas
los nodos de una red compleja. Por ejemplo, si una red consiste
solamente en dos nodos a cada uno de los cuales están
conectados una variedad de usuarios, es evidente que no se
requieren funciones tales como direccionamiento o enrutamiento en
cada uno de ellos.

El valor de las
telecomunicaciones es el conjunto de servicios que
se ofrecen por medio de las redes y que se ponen a
disposición de los usuarios. Es decir, del tipo de
comunicación que se puede establecer y del tipo de
información que se puede enviar a través de
éstas. Por ejemplo, a través de la red
telefónica se prestan servicios de comunicación oral a personas y empresas. Entre
éstos están el servicio
telefónico local (tanto residencial como comercial e
industrial), el servicio de larga distancia nacional y el
servicio de larga distancia internacional, aunque en los
últimos años se pueden hacer también,
transmisiones de fax y de
datos.

Por medio de una red de televisión
por cable se pueden prestar servicios de distribución de señales de
televisión a residencias en general, pero
últimamente se han iniciado servicios restringidos, como
son los servicios de "pago por evento". Es posible que gracias a
los avances
tecnológicos en diversos campos, en un futuro no muy
lejano estén interconectadas las redes de telefonía con las de televisión por
cable, y a través de esta interconexión los
usuarios podrán explotar simultáneamente la gran
capacidad de las redes de cable para televisión y la gran
cobertura y capacidad de procesamiento que tienen las redes
telefónicas.

La conmutación se puede dar de 2
formas:

1. Conmutación de circuitos: en la que primero se
   establece la trayectoria a seguir
2. Conmutación de paquetes: la cual funciona a
   traves de ráfagas de información.

Señalización:

Es la forma en que se va a comunicar el
equipo

1. Señalización de línea: se da
   entre centrales
2. Señalización de usuario: se da entre el
   usuario y la central
3. Señalización de registro: se da
   entre centrales.

La comunicación entre 2 usuarios se da de la
siguiente manera:

1. Cuando un abonado levanta el auricular de su aparato
telefónico, la central lo identifica y le envía una
"invitación a marcar".

2. La central espera a recibir el número
seleccionado, para, a su vez, escoger una ruta del usuario fuente
al destino.

3. Si la línea de abonado del usuario destino
está ocupada, la central lo detecta y le envía al
usuario fuente una señal ("tono de ocupado").

4. Si la línea del usuario destino no está
ocupada, la central a la cual está conectado genera una
señal para indicarle al destino la presencia de una
llamada.

5. Al contestar la llamada el usuario destino, se
suspende la generación de dichas
señales.

6. Al concluir la conversación, las centrales
deben desconectar la llamada y poner los canales a la
disposición de otro usuario, a partir de ese
momento.

7. Al concluir la llamada se debe contabilizar su
costo para su
facturación, para ser cobrado al usuario que la
inició.

En una red telefónica conmutada, la
señalización transporta la inteligencia
necesaria para que un abonado se comunique con cualquier otro de
esa red. La señalización indica al switch que un
abonado desea servicio, le proporciona los datos necesarios para
identificar al abonado distante que se solicite y entonces enruta
debidamente la llamada a lo largo de su trayectoria.

La señalización da también al
abonado cierta información de estado, por
ejemplo: tono de invitación, de ocupado y
timbrado.

Funciones de Señalización:

Supervisión

Control (Forward)

Tomar

Retener

Liberar

Estado (Backward)

Desocupado

Ocupado

Desconectar

Dirección

Estación

Decádica

DTMF

Digital

Enrutamiento

Canal

Troncal

Auditiva/Visual

Alerta

Timbrado

Aviso descolgado

Progreso

Tono de marcar

Tono de ocupado

Señalización por canal asociado (SAC).-
Cada canal lleva la voz y su propia señalización.
Ejemplo: ISDN

Señalización por canal común
(SCC).- Cada canal lleva la voz y un canal exclusivo lleva la
señalización de todos los canales. Ejemplo:
R2-MTC

La señalización de supervisión proporciona la
información acerca de la línea o el circuito e
indica si el circuito está en uso o no. Informa al
switch y a los
circuitos troncales de interconexión acerca de las
condiciones en la línea. Por ejemplo que la parte que
llama ha descolgado o colgado y que la parte llamada ha
descolgado/colgado. Estos dos términos son convenientes
para designar las dos condiciones de señalización
en una troncal o enlace. Si la TK está desocupada se
indica la condición de colgado (on hook) y si la TK
está ocupada se indica la condición de descolgado
(off hook).

Señalización E&M (Ear and Mouth).-
Esta es la forma más común de supervisión de TK. La
señalización E&M existe únicamente entre
el punto interfecial entre el TK y el switch.

____

____________ | |___ ___ _______

/ / | |======| |=============| |

/ ====| PBX |======|E&M|=============| PSTN
|

/__________
|________|======|___|=============|_______|

Cuando decimos que un enlace usa E&M a cuatro hilos
es porque tenemos dos hilos para transmisión, 2 hilos para
recepción, uno para E y otro para M. Un E&M a dos
hilos usa uno para transmisión, el mismo para
recepción y otro para E y también para M. El
primero se conoce como Full Duplex, el segundo se llama Half
Duplex.

On Hook = Colgado

Off Hook = Descolgado

Señalización E&M tipo 1
Señalización E&M tipo 2

Condición M E Condición M/SB
E/SG

On Hook GND Abierto On Hook Abierto Abierto

Off Hook -48 Vcd GND Off Hook -48 Vcd GND

Señalización E&M tipo 3
Señalización E&M tipo 4

Condición M/SB E/SG Condición M/SB
E/SG

On Hook Abierto Abierto On Hook Abierto
Abierto

Off Hook -48 Vcd GND Off Hook GND GND

Señalización E&M tipo 5

Condición M/SG E/SG

On Hook Abierto Abierto

Off Hook GND GND

Ground Start es una señalización de
supervisión, el PSTN libera la línea cuando ya no
se encuentra en uso. En contraste el Loop Start que es una
señal de supervisión donde el abonado es el que
libera la línea.

Llamada Entrante:

____________ 3 2 1 _______ ____________

/ / + – + | | / /

/ B ===============| PSTN |======/ A

/__________ – + – |_______| /__________

1) A esperando que B conteste.

2) Durante la llamada.

3) Cuando cuelga B toda la línea de B A PSTN se
libera.

Cuando B contesta a A, el PBSTN cambia la polaridad y se
establece la comunicación. La llamada no acaba hasta que A
cuelgue.

Llamada Saliente:

____________ 5 4 3 2 1 _______ ____________

/ / + – + – + | | / /

/ A =================| PSTN |======/ B

/__________ – + – + – |_______|
/__________

1) A termina de marcar.

2) B descuelga.

3) Durante la llamada.

4) Cuelga B.

5) Cuelga A.

Cuando A acaba de marcar, el PSTN cambia la polaridad,
cuando B contesta se vuelve a cambiar la polaridad. Cuando B
cuelga cambia una vez más

Ingeniería de tráfico

Se suele medir el tráfico telefónico de un
PBX contando el número de troncales utilizadas en una
unidad de tiempo, se grafica como histograma. Estas gráficas ayudan a determinar las horas
picos y para verificar que la infraestructura sea suficiente.
Existe una ley
empírica en donde se establece que se necesitan tres
troncales por cada extensión. Esto varía
dependiendo del giro de la
empresa.

La Ruta Es el conjunto de troncales o enlaces que
interconectan una CT con otra o una CT con un PBX. El
dimensionamiento de la ruta es la determinación del
número de troncales o enlaces requeridos en la
conexión de la central A a la central B. Para estar en
posibilidad de dimensionar correctamente una ruta se
deberá tener idea de su posible utilización, es
decir del número de conversaciones que se
intentarán establecer al mismo tiempo sobre dicha ruta.
Esta utilización se puede definir mediante dos
parámetros:

Razón de llamadas.- Número de veces que se
utiliza una ruta o trayectoria por unidad de tiempo, definida
también como intensidad de llamadas por trayectoria
durante la hora ocupada.

Tiempo de retención.- Duración de la
ocupación de la trayectoria por llamada, duración
promedio de ocupación.

Otras definiciones:

Tráfico cruzado.- Es el tráfico que
realmente fue conducido o establecido a través de las
centrales.

Tráfico ofrecido.- Es el volumen de
tráfico demandado a la central.

Congestión.- Diferencia entre tráfico
ofrecido y cruzado.

Para dimensionar una trayectoria se debe obtener la
intensidad de tráfico representativo de una temporada
ocupada y observando la variación de un día
típico se notará que cierto periodo de una hora es
el que muestra la mayor
lectura pico a
pico.

Tráfico telefónico.- Es la
acumulación de llamadas telefónicas en un grupo de
circuitos o troncales considerando tanto su duración como
su cantidad.

A = C x T = Flujo Telefónico = Cantidad de
llamadas por hora x Duración promedio de la
llamada

La unidad del flujo telefónico es llamadas/hora,
una llamada/hora es la cantidad que representa una o más
llamadas que tienen la duración agregada o acumulada de
una hora. La unidad más usada en tráfico es el
erlang, un erlang de intensidad de tráfico sobre un
circuito determinado significa la ocupación continua de
tal circuito. Ejemplo: Si se tienen 10 TK (troncales) y se tienen
5 erlangs, se esperaría encontrar la mitad de los
circuitos ocupados en el momento de la observación.

Supóngase una CT con 10,000 abonados en la que no
más del 25% requieren el servicio en forma
simultánea. Por lo tanto se dimensiona la central con
equipo suficiente para 2,500 conversaciones simultáneas.
Cuando el usuario 2,501 intente comunicarse no lo logrará
debido a que todo el equipo de conexión estará
ocupado aún cuando la línea deseada esté
libre. Esta llamada 2,501 se conoce como llamada bloqueada ,
dicha llamada ha encontrado congestionamiento. En un conmutador
bien diseñado se espera que durante la hora pico se
presenten momentos de congestionamiento en los que los intentos
adicionales por establecer llamadas encontrarán
bloqueo.

Grado de servicio.- Expresa la posibilidad de encontrar
congestionamiento durante la hora pico. El grado de servicio
típico es de P=0.01, esto significa que en promedio, en la
hora pico se pierde una de cada cien llamadas.

P = Total llamadas perdidas / Total llamadas
ofrecidas

Disponibilidad de un circuito telefónico.-
Modelo para
estimar la disponibilidad del circuito, ¿qué
proporción del tiempo el circuito se encuentra libre?
Suponiendo que es un proceso estocástico:

a) Las llamadas son aleatorias con distribución
de Poisson. La velocidad
media de arribo es Lambda [1/T = 1/Tiempo]

b) La duración de cada llamada, que se llama
"tiempo ocupado" (holding time), se encuentra exponencialmente
distribuida con media 1/Mu, se conoce como tiempo de
servicio.

Modulación:

La modulación
de la portadora para que pueda transportar impulsos se puede
efectuar a nivel bajo o alto. En el primer caso, la señal
de frecuencia audio del micrófono, con una
amplificación pequeña o nula, sirve para modular la
salida del oscilador y la frecuencia modulada de la portadora se
amplifica antes de conducirla a la antena; en el segundo caso,
las oscilaciones de radiofrecuencia y la señal de
frecuencia audio se amplifican de forma independiente y la
modulación se efectúa justo antes de
transmitir las oscilaciones a la antena. La señal se puede
superponer a la portadora mediante modulación de
frecuencia (FM) o de amplitud (AM).

La forma más sencilla de modulación es la
codificación, interrumpiendo la onda portadora a
intervalos concretos mediante una clave o conmutador para formar
los puntos y las rayas de la radiotelegrafía de onda
continua.

La onda portadora también se puede modular
variando la amplitud de la onda según las variaciones de
la frecuencia e intensidad de una señal sonora, tal como
una nota musical. Esta forma de modulación, AM, se utiliza
en muchos servicios de radiotelefonía, incluidas las
emisiones normales de radio. La AM también se emplea en la
telefonía por onda portadora, en la que la portadora
modulada se transmite por cable, y en la transmisión de
imágenes estáticas a través de cable o
radio.

En la FM, la frecuencia de la onda portadora se
varía dentro de un rango establecido a un ritmo
equivalente a la frecuencia de una señal sonora. Esta
forma de modulación, desarrollada en la década de
1930, presenta la ventaja de generar señales relativamente
limpias de ruidos e interferencias procedentes de fuentes tales
como los sistemas de encendido de los automóviles o las
tormentas, que afectan en gran medida a las señales AM.
Por tanto, la radiodifusión FM se efectúa en bandas
de alta frecuencia (88 a 108 MHz), aptas para señales
grandes pero con alcance de recepción limitado.

Las ondas portadoras también se pueden modular
variando la fase de la portadora según la amplitud de la
señal. La modulación en fase, sin embargo, ha
quedado reducida a equipos especializados.

El desarrollo de la técnica de transmisión
de ondas continuas en pequeños impulsos de enorme potencia, como en
el caso del radar, planteó la posibilidad de otra forma
nueva de modulación, la modulación de impulsos en
tiempo, en la que el espacio entre los impulsos se modifica de
acuerdo con la señal.

La información transportada por una onda modulada
se devuelve a su forma original mediante el proceso inverso,
denominado demodulación o detección. Las emisiones
de ondas de radio a frecuencias bajas y medias van moduladas en
amplitud. Para frecuencias más altas se utilizan tanto la
AM como la FM; en la
televisión comercial de nuestros días, por
ejemplo, el sonido va por FM,
mientras que las imágenes se transportan por AM. En el
rango de las frecuencias superaltas (por encima del rango de las
ultraaltas), en el que se pueden utilizar anchos de banda
mayores, la imagen también se transmite por FM. En la
actualidad, tanto el sonido como las imágenes se pueden
enviar de forma digital a dichas frecuencias.

Modulación por pulsos codificados
(PCM)

Puede ser descrita como un método de
conversión de analógico a digital. Esta
conversión está basada en tres principios:
Muestreo,
Cuantificación y Codificación.

a) Muestreo:
Consiste en tomar valores
instantáneos de la señal analógica a
intervalos de tiempo determinados. Se toma el doble de la
frecuencia de la señal.

b) Cuantificación: Los continuos valores de
amplitud de la señal muestrada son descompuestas por un
número finito de amplitudes. Las amplitudes alineadas
están divididas dentro de intervalos y todas las muestras
cuyas amplitudes caen dentro de un intervalo específico
son dadas por la misma amplitud de salida. Por ejemplo con una
resolución de 8 bits se pueden tener 256 distintos valores
de amplitud.

c) Codificación: Los procesos de
muestreo y cuantificación producen una
representación de la señal original. Para la
codificación se usa un código de
informática, tomando en cuenta que dicho código
debe tener mayor capacidad de sincronización, mayor
capacidad para la detección de errores y mayor inmunidad
al ruido. Esta
etapa usa un CODEC (codificador – decodificador).

La modulación tipoPCM se usa extensivamente en la
telefonía digital (en los SPC, Storage Program Control que usan
el multiplexeo por división de tiempo, TDM). Se nombra a
un canal de 64 kbps como un Clear Channel o un Toll Quality. Sin
embargo se suele usar velocidades de 32, 16, 8 y hasta 4 kbps
para meter dos, cuatro, ocho y hasta 16 conversaciones
telefónicas en un solo canal de 64 kbps.

Ventajas de la comunicación
digital

– Se pueden lograr mayores distancias.
– Es menos sensible al ruido.
– Mejor utilización del ancho de banda (Con el uso de un
MUX).
– Mayor privacia y seguridad de la
información.
– Se pueden integrar voz y datos en el mismo medio de
comunicación.

Desventajas de la comunicación
digital

• Los niveles de la señal de
  cuantificación están igualmente
  espaciados.
• Los niveles de la señal de amplitudes
  pequeñas se distorsionan.
• Se tienen errores de
  cuantificación.

Multiplexaje:

Técnica utilizada en comunicaciones y operaciones de
entrada y salida para transmitir simultáneamente a
través de un único canal o una sola línea
varias señales diferentes. Para mantener la integridad de
cada una de las señales a lo largo del canal, el
multiplexado permite separarlas por tiempo, espacio o frecuencia.
El dispositivo utilizado para combinar las señales se
denomina multiplexor.

TDM Time Division Multiplexing

Es la intercalación en tiempo de muestras de
diferentes fuentes de tal
forma que la información de esas fuentes sea transmitida
en serie sobre un mismo canal de comunicación. Es el
método de
combinar diversas señales muestradas en una secuencia
definida.

Para multiplexar canales de audio se usan MUX
estáticos o estadísticos. Los primeros asignan un
tiempo determinado a cada canal, aún y cuando no
estén en uso. Los estadísticos, por el contrario,
sólo asignan tiempo a los canales que se encuentran en
uso. Se suelen multiplexar 30 canales de voz (64 kbps),
reservando 2 canales para señalización y control,
en un canal de 2048 Mbps.

Estándares para TDM

Denominación Canales de Voz Velocidad
(Mbps)

DS-1 24 1.544

DS-1C 48 3.152

DS-2 672 44.736

DS-4 4032 274.176

CCITT No.

E-1 30 2.048 1

E-2 120 8.448 2

E-3 480 34.368 3

E-4 1920 139.264 4

E-5 7680 565.148 5

TELEFONÍA
CELULAR:

Sistema de telefonía que no requiere de un enlace
fijo, por ejemplo vía cable telefónico, para la
transmisión y recepción. Utiliza la
radiotransmisión mediante ondas hercianas, como la radio
convencional, por lo que el terminal emitirá y
recibirá las señales con una antena hacia y desde
el repetidor más próximo (antenas
repetidoras de telefonía móvil) o vía
satélite. Las primeras emisiones de telefonía
móvil se remontan al uso de radiotransmisores instalados
en vehículos, de uso militar o institucional; como
referencia se cita la primera utilización por parte de la
policía de Detroit en 1921. Los radioteléfonos
propiamente dichos se introdujeron en 1946 en Estados Unidos;
al siguiente año, la Bell Telephone desarrolló la
tecnología
celular, base de los modernos sistemas de telefonía
móvil propiamente dicha. Con todo, no se vieron
desarrollos civiles hasta 1956, cuando se instaló en
Suecia un terminal para automóviles, de 40 kg, que se
alimentaba de la batería del vehículo. En Japón
se puso en marcha el primer sistema de telefonía
móvil celular en 1979; le siguió el Reino Unido, en
1983

Funcionamiento del sistema

La telefonía móvil celular se basa en un
sistema de áreas de transmisión, células,
que abarcan áreas comprendidas entre 1,5 y 5 km, dentro de
las cuales existen una o varias estaciones repetidoras, que
trabajan con una determinada frecuencia, que debe ser diferente
de las células
circundantes. El teléfono móvil envía la
señal, que es recibida por la estación y remitida a
través de la red al destinatario; conforme se desplaza el
usuario, también se conmuta la célula
receptora, variando la frecuencia de la onda herciana que da
soporte a la transmisión. Según los sistemas, la
señal enviará datos secuencialmente o por paquetes,
bien como tales o comprimidos y encriptados.

Sistemas digitales

En la actualidad, la mayoría de los sistemas de
telefonía
celular emplean sistemas
digitales, que han sustituido a los analógicos de
primera generación (1G); estos sistemas fueron
introducidos en España en
1990 (MoviLine de la compañía Telefónica).
El primer sistema digital europeo (GSM de Global
System for Mobile Communication), conocido vulgarmente como
sistema celular de segunda generación (2G), se
comenzó a implantar en 1992, y en 1995 operó por
primera vez en España;
con él se puso en marcha el sistema de transmisión
de mensajes cortos de texto, SMS
(Short Messaging Service), y el acceso a Internet mediante la
tecnología WAP (Wireless
Application Protocol). Ya en 2000 en Europa y en 2002
en Estados
Unidos, comenzaron a comercializarse los sistemas dotados con
GPRS (General Packet Radio Service, servicio general de radio
mediante paquetes de información); se le conoce como
sistema de telefonía 2,5G, una tecnología
intermedia entre los sistemas de segunda y tercera
generación. Entre sus novedades destaca la posibilidad de
recepción y envío continuo de grupos de datos
mediante el protocolo
IP (Internet Protocol), que
mejora sustancialmente la navegación a través de la
red y el poder superar el límite de 160 caracteres en los
SMS, a la vez que permite enviar y recibir imágenes y
elementos multimedia.

Los sistemas de tercera generación (3G),
explotados comercialmente en Japón
desde 2001 por parte de la NTT DoCoMo, han sufrido repetidos
aplazamientos por problemas
tecnológicos y logísticos en todo el mundo, lo que
ha retrasado sustancialmente su comercialización. En Europa y parte de
Asia se ha
optado en 2000 por el sistema UMTS (Universal Mobile
Communication Service, servicio móvil universal para
comunicaciones), y en Estados Unidos y parte de Asia y América, por el denominado sistema
CDMA-2000; ambos forman parte del IMT-2000, un estándar de
la International Telecommunications Union (ITU), con sede en
Ginebra, Suiza. Los sistemas 3G se apoyan fundamentalmente en dos
estándares, el CDMA-2000 (Code Division Multiple Access 2000) y
W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access), y otros
propietarios de ciertos operadores, como el del antes citado NTT
DoCoMo, siendo incompatibles entre sí y
diferenciándose en la velocidad máxima de
transmisión de datos. Los sistemas CDMA son más
sencillos de implementar y proporcionan hasta tres veces mayor
capacidad de transmisión; en el emisor se convierten los
datos a formato digital y se comprimen, el receptor además
de recibir los paquetes de datos y decodificarlos, hace una
comprobación de errores y los reconvierte a formato de
onda, en su caso, para transmisiones de voz.

Mensajería y multimedia

Con la aparición de los sistemas
digitales (telefonía de segunda generación,
2G), los terminales disponen de la capacidad de enviar y recibir
mensajes cortos de texto (SMS),
que operan de manera muy similar a los mensajes de correo
electrónico en Internet, aunque especificando como
destinatario un número de terminal y no un identificador
de usuario. Con la aparición de los sistemas 2,5G y 3G se
han implantado los servicios EMS (Enhanced Messaging Service) y
MMS (Multimedia Message Service), que ofrecen mejoras en el
servicio SMS básico sobre texto; así, admiten texto
de dimensiones ilimitadas, inclusión de imágenes,
melodías y animaciones y, en el caso del MMS, posibilitan
el envío y recepción de todo tipo de elementos
multimedia, incluidos vídeos. Para utilizar EMS y MMS se
requiere, respectivamente, de terminales de telefonía
móvil GPRS y UMTS u otro 3G.

La integración de los teléfonos
celulares con la informática móvil ha llegado en
dos formas diferentes: con la conectividad de los
teléfonos móviles con un PDA mediante
tecnologías inalámbricas, como infrarrojos o
Bluetooth, y con la integración física de ambos
dispositivos en un mismo aparato, como es el caso de los PocketPC
Phone Edition y otros que funcionan bajo Linux o
Palm

Las generaciones te la telefonía
celular

Primera generación (1G)

La 1G de la telefonía móvil hizo su
aparición en 1979 y se caracterizó por se
analógica y estrictamente para voz. La calidad de los
enlaces era muy baja, tenían baja velocidad (2400 bauds).
En cuanto a la transferencia entre celdas, era muy imprecisa ya
que contaban con una baja capacidad (Basadas en FDMA, Frequency
Division Multiple Access) y,
además, la seguridad no
existía. La tecnología predominante de esta
generación es AMPS (Advanced Mobile Phone
System).

Segunda generación (2G)

La 2G arribó hasta 1990 y a diferencia de la
primera se caracterizó por ser digital.
EL sistema 2G utiliza protocolos de codificación
más sofisticados y se emplea en los sistemas de telefonía
celular actuales. Las tecnologías predominantes son:
GSM (Global
System por Mobile Communications); IS-136 (conocido
también como TIA/EIA136 o ANSI-136) y CDMA (Code Division
Multiple Access) y PDC
(Personal Digital
Communications), éste último utilizado en
Japón.

Los protocolos empleados en los sistemas 2G soportan
velocidades de información más altas por voz, pero
limitados en comunicación de datos. Se pueden ofrecer
servicios auxiliares, como datos, fax y SMS (Short Message
Service). La mayoría de los protocolos de 2G ofrecen
diferentes niveles de encripción. En Estados Unidos y
otros países se le conoce a 2G como PCS (Personal
Communication Services).

Generación 2.5 G

Muchos de los proveedores de
servicios de telecomunicaciones se moverán a las redes
2.5G antes de entrar masivamente a la 3. La tecnología
2.5G es más rápida, y más económica
para actualizar a 3G.

La generación 2.5G ofrece características extendidas, ya que cuenta
con más capacidades adicionales que los sistemas 2G, como:
GPRS (General Packet Radio System), HSCSD (High Speed Circuit
Switched), EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution),
IS-136B e IS-95Bm ebtre otros. Los carriers europeos y
estadounidenses se moverán a 2.5G en el 2001. Mientras que
Japón irá directo de 2G a 3G también en el
2001.

Tercera generación 3G.

La 3G se caracteriza por contener a la convergencia de
voz y datos con acceso inalámbrico a Internet; en otras
palabras, es apta para aplicaciones multimedia y altas
transmisiones de datos.

Los protocolos empleados en los sistemas 3G soportan
altas velocidades de información y están enfocados
para aplicaciones más allá de la voz como audio
(mp3), video en movimiento,
videoconferencia y acceso rápido a Internet, sólo
por nombrar algunos. Se espera que las redes 3G empiecen a operar
en el 2001 en Japón, por NTT DoCoMo; en Europa y parte de
Asia en el 2002, posteriormente en Estados Unidos y otros
países.

Asimismo, en un futuro próximo los sistemas 3G
alcanzarán velocidades de hasta 384 kbps, permitiendo una
movilidad total a usuarios, viajando a 120 kilómetros por
hora en ambientes exteriores. También alcanzará una
velocidad máxima de 2 Mbps, permitiendo una movilidad
limitada a usuarios, caminando a menos de 10 kilómetros
por hora en ambientes estacionarios de corto alcance o en
interiores.

En relación a las predicciones sobre la cantidad
de usuarios que podría albergar 3G, The Yanlee Gropu
anticipa que en el 2004 habrá más de 1,150 millones
en el mundo, comparados con los 700 millones que hubo en el 2000.
Dichas cifras nos anticipan un gran número de capital
involucrado en la telefonía inalámbrica, lo que con
mayor razón las compañías fabricantes de
tecnología, así como los proveedores de
servicios de telecomunicaciones estarán dispuestos a
invertir su capital en
esta nueva aventura llamada 3G.

TRANSMISIÓN
DE DATOS

Elementos básicos de un sistema de
transmisión de datos:

EMISOR   ——>
CANAL ——> RECEPTOR

Señal: energía física que soporta la
información, transportándola a través del
canal. la más usada es la señal
electromagnética (telégrafo, teléfono,
radio, televisión…)

Señales: 

• Analógicas: representan una
  gama de valores cuya variación se produce de forma
  continua
• Para ver el gráfico seleccione
  la opción "Descargar" del menú
  superior

– Digitales: Su variación es
discontínua. Sus valores tienen forma de impulsos, cada
uno de los cuales representa un dígito 0 y 1.

 Para ver el
gráfico seleccione la opción "Descargar"

Velocidad de transmisión:
cantidad de señales que pueden transmitirse en un
intervalo de tiempo. la unidad es el bit por segundo (bps) o
baudio. existen tres tipos:

                
baja velocidad: menos de 600 bps

               
media velocidad: 600 – 10.000 bps

               
alta velocidad: más de 10.000
bps

 Ancho de banda: gama de
frecuencias que pueden transmitirse por canal, comprendidas entre
unos límtes superior e inferior.

                
banda estrecha: bajas velocidades de
transmisión (líneas telegráficas)

               
banda de voz: un poco más ancha. usadas
para la voz

               
banda ancha: grandes volúmenes de datos a
altas velocidades. cables coaxiales.

 Distorsión: ruido,
alteraciones que sufre la señal portadora (propiedades
eléctricas, vibraciones, etc). la señal
también suele disminuir. soluciones:
disminuir la velocidad, aumentar la potencia.

 Direccionabilidad: capacidad para
desplazar datos en varias direcciones.

 - Simplex: flujo de datos
sólo en un sentido. ejemplo: ratón —->
ordenador

– Semidúplex (half duplex):
transmisión en ambos sentidos, pero no
simultáneamente. Primero transmite uno y después el
otro.

 – Dúplex (full duplex): o
llamada también "bidireccional". se transmiten datos en
ambas direcciones simultánea e independientemente.
ordenador – módem

 Disposición: forma en la
cual están conectados mediante un canal de
transmisión los distintos puntos que se pretende
comunicar.

 Canales punto a punto:
Conexión directa entre 2 estaciones:

 Para ver el
gráfico seleccione la opción "Descargar"

Canales multipunto: Conexión de
más de 2 estaciones. Una controla el funcionamiento de las
demás.

 Para ver el
gráfico seleccione la opción "Descargar"

 Tipo de flujo de
datos:

 Transmisión en paralelo
(centronics): todos los bits que componen un carácter
se envían simultáneamente con un circuito
físico para cada uno. Ejemplo: la impresora.

 Para ver el
gráfico seleccione la opción "Descargar"

Transmisión en serie: una sola
línea contiene los bits enviados. Se emplea en largas
distancias. Los bits de control y sincronización
están intercambiados. Es necesario discernir cuando
comienza la transmisión y cuando termina. Hay dos formas
de transmitir los caracteres en serie:

 Transmisión
síncrona: 

– se usa para gran velocidad

– los datos se transmiten a velocidad
constante

– no son necesarios los bits de comienzo y fin de
caracter

– los caracteres se almacenan en un búffer hasta
que está completo, momento en que la información es
enviada rápidamente.

 Para ver el
gráfico seleccione la opción "Descargar"

 Transmisión
asíncrona:

– llamada también start-stop, cada grupo de bits
va precedido y seguido por bits de control. El bit de arranque
suele ser 0. Se utiliza en sistemas que funcionen
simultáneamente y a baja velocidad.

 Para ver el
gráfico seleccione la opción "Descargar"

Modem y sus
aplicaciones

Inicialmente del término inglés
modem, es un
acrónimo de ‘modulador/demodulador’. Se trata
de un equipo, externo o interno (tarjeta módem), utilizado
para la comunicación de computadoras a través de
líneas analógicas de transmisión de voz y/o
datos. El módem convierte las señales digitales del
emisor en otras analógicas, susceptibles de ser enviadas
por la línea de teléfono a la que deben estar
conectados el emisor y el receptor. Cuando la señal llega
a su destino, otro módem se encarga de reconstruir la
señal digital primitiva, de cuyo proceso se encarga
la computadora
receptora. En el caso de que ambos puedan estar transmitiendo
datos simultáneamente en ambas direcciones, emitiendo y
recibiendo al mismo tiempo, se dice que operan en modo
full-duplex; si sólo puede transmitir uno de ellos y el
otro simplemente actúa de receptor, el modo de
operación se denomina half-duplex. En la actualidad,
cualquier módem es capaz de trabajar en modo full-duplex,
con diversos estándares y velocidades de emisión y
recepción de datos.

Para convertir una señal digital en otra
analógica, el módem genera una onda portadora y la
modula en función de la señal digital. El tipo de
modulación depende de la aplicación y de la
velocidad de transmisión del módem. Un módem
de alta velocidad, por ejemplo, utiliza una combinación de
modulación en amplitud y de modulación en fase, en
la que la fase de la portadora se varía para codificar la
información digital. El proceso de recepción de la
señal analógica y su reconversión en digital
se denomina demodulación. La palabra módem es una
contracción de las dos funciones básicas:
modulación y demodulación. Además, los
módems se programan para ser tolerantes a errores; esto
es, para poder comprobar la corrección de los datos
recibidos mediante técnicas
de control de redundancia (véase CRC) y recabar el
reenvío de aquellos paquetes de información que han
sufrido alteraciones en la transmisión por las
líneas telefónicas.

Los primeros equipos eran muy aparatosos y sólo
podían transmitir datos a unos 100 bits por segundo. Los
más utilizados en la actualidad en los ordenadores
personales transmiten y reciben la información a
más de 33 kilobits por segundo (33 K o 33 kbps). Hoy
día casi todos incluyen funciones de fax y de contestador
automático de voz. Mediante sistemas de compresión
de datos se mejora su eficiencia, de
manera que éstos son transmitidos en paquetes comprimidos,
que se descomprimen en el destino antes de ser procesados por
la computadora
receptora. Algunos de los módems más recientes
permiten, además, la simultaneidad de la
comunicación de datos vía módem y el uso del
teléfono de voz, todo dentro de una misma línea
física.

Los sistemas más avanzados de
comunicación, como las líneas RDSI y ADSL, utilizan
módems especiales y, en su caso, se acompañan con
tarjetas de red
para la entrada en la computadora.

Interfaces

Interfaz, punto en el que se establece una
conexión entre dos elementos, que les permite trabajar
juntos. La interfaz es el medio que permite la interacción
entre esos elementos. En el campo de la informática se
distinguen diversos tipos de interfaces que actúan a
diversos niveles, desde las interfaces claramente visibles, que
permiten a las personas comunicarse con los programas, hasta
las imprescindibles interfaces hardware, a menudo
invisibles, que conectan entre sí los dispositivos y
componentes dentro de los ordenadores o computadoras. Las
interfaces de usuario cuentan con el diseño
gráfico, los comandos,
mensajes y otros elementos que permiten a un usuario comunicarse
con un programa. Las
microcomputadoras disponen de tres tipos básicos de
interfaces de usuario (que no necesariamente son excluyentes
entre sí): la interfaz de línea de comandos,
reconocible por los símbolos A o C del sistema MS-DOS, que
responde a los comandos introducidos por el usuario; la interfaz
controlada por menús utilizada en muchas aplicaciones (por
ejemplo Lotus 1-2-3) ofrece al usuario una selección
de comandos, permitiéndole elegir uno de ellos presionando
la tecla de la letra correspondiente (o una combinación de
teclas), desplazando el cursor con las teclas de dirección
o apuntando con el mouse
(ratón); y la interfaz gráfica de usuario, una
característica de los equipos Apple Macintosh y de los
programas
basados en ventanas (como los del entorno Windows),
representa visualmente los conceptos, por ejemplo un escritorio,
y permite al usuario no sólo controlar las opciones de los
menús, sino también el tamaño, la
posición y el contenido de una o más ventanas o
áreas de trabajo que aparezcan en pantalla.

En el interior de las computadoras, donde el software funciona a niveles
menos visibles, existen otros tipos de interfaces, como las que
hacen posible que los programas trabajen con el sistema operativo
y las que permiten al sistema operativo
trabajar con el hardware de la
computadora.

En hardware se entienden por interfaces las tarjetas, los
conectores y otros dispositivos con que se conectan los diversos
componentes a la computadora para permitir el intercambio de
información. Existen, por ejemplo, interfaces
estandarizadas para la transferencia de datos, como el RS-232-C y
el SCSI, que permiten interconectar computadoras e impresoras,
discos duros y
otros dispositivos.

El Modelo
OSI

La ISO (http://www.iso.orghttp://www.iso.org) ha definido un modelo de 7
capas que describe cómo se transfiere la
información desde una aplicación de software a través del
medio de transmisión hasta una aplicación en otro
elemento de la red.

Capa Física.

La capa física tiene que ver con el envío
de bits en un medio físico de transmisión y se
asegura que éstos se transmitan y reciban libres de
errores. También describe los eléctricos y
mecánicos asociados con el medio y los conectores
así como los tiempos aprobados para enviar o recibir una
señal. También especifica si el medio permite la
comunicación simplex, half duplex o full
duplex.

Capa de Enlace.

En esta capa se toman los bits que entrega la capa
física y los agrupa en algunos cientos o miles de bits
para formar los frames. En este nivel se realiza un chequeo de
errores y si devuelven acknowledges al emisor. La Capa de Enlace
es la encargada de detectar si un frame se pierde o daña
en el medio físico. De ser éste el caso, debe de
retransmitirlo, aunque en ocasiones dicha operación
provoca que un mismo frame se duplique en el destino, loa que
obliga a esta capa a detectar tal anomalía y corregirla.
En este nivel se decide

Capa de Red.

Se encarga de controlar la operación de la
subred. Su tarea principal es decidir cómo hacer que los
paquetes lleguen a su destino dados un origen y un destino en un
formato predefinido por un protocolo. Otra
función importante en este nivel es la resolución
de cuellos de botella. En estos casos se pueden tener varias
rutas para dar salida a los paquetes y en base a algunos
parámetros de eficiencia o
disponibilidad se eligen rutas dinámicas de salida.
cómo accesar el medio físico.

Capa de Transporte.

La obligación de la capa de transporte es tomar
datos de la capa de sesión y asegurarse que dichos datos
llegan a su destino. En ocasiones los datos que vienen de la capa
de sesión exceden el tamaño máximo de
transmisión (Maximum Transmission Unit o MTU) de la
interfaz de red, por lo cual es necesario partirlos y enviarlos
en unidades más pequeñas, lo que origina la
fragmentación y ensamblado de paquetes cuyo control se
realiza en esta capa. Otra función en esta capa es la de
multiplexar varias conexiones que tienen diferentes capacidades
de transmisión para ofrecer una velocidad de
transmisión adecuada a la capa de sesión. La
última labor importante de la capa de transporte es
ofrecer un mecanismo que sirva para identificar y diferenciar las
múltiples conexiones existentes, así como
determinar en qué momento se inician y se terminan las
conversaciones (esto es llamado control de
flujo).

Capa de Sesión.

Esta capa establece, administra y finaliza las sesiones
de comunicación entre las entidades de la capa de
presentación. Las sesiones de comunicación constan
de solicitudes y respuestas de servicio que se presentan entre
aplicaciones ubicadas en diferentes dispositivos de red. Estas
solicitudes y respuestas están coordinadas por protocolos
implementados en esta capa. Otro servicio de este nivel es la
sincronización y el establecimiento de puntos de chequeo.
Por ejemplo, si se hace necesario transferir un archivo muy
grande entre dos nodos que tienen una alta probabilidad de
sufrir una caída, es lógico pensar que una
transmisión ordinaria nunca terminaría porque
algún interlocutor se caerá y se perderá la
conexión. La solución es que se establezcan cada
pocos minutos un punto de chequeo de manera que si la
conexión se rompe más tarde se pueda reiniciar a
partir del punto de chequeo, lo cual ahorrará tiempo y
permitirá tarde o temprano la terminación de la
transferencia.

Capa de Presentación.

La capa de presentación provee servicios que
permiten transmitir datos con alguna sintaxis propia para las
aplicaciones o para el nodo en que se está trabajando.
Como existen computadores que interpretan sus bytes de una manera
diferente que otras (Big Endian versus Little Endian), es en esta
capa donde es posible convertir los datos a un formato
independiente de los nodos que intervienen en la
transmisión.

Capa de Aplicación.

En esta capa se encuentran aplicaciones de red que
permiten explotar los recursos de otros nodos. Dicha
explotación se hace, por ejemplo, a través de
emulación de terminales que trabajan en un nodo remoto,
interpretando una gran variedad de secuencias de caracteres de
control que permiten desplegar en el terminal local los
resultados, aún cuando éstos sean gráficos. Una situación similar se
da cuando se transmiten archivos de un
computador que
almacena sus archivos en un
formato dado a otro, que usa un formato distinto. Es posible que
el programa de
transferencia realice las conversiones necesarias de manera que
el archivo puede
usarse inmediatamente bajo alguna aplicación.

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PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN

Los protocolos son como reglas de comunicación
que permiten el flujo de información entre computadoras
distintas que manejan lenguajes distintos, por ejemplo, dos
computadores conectados en la misma red pero con protocolos
diferentes no podrían comunicarse jamás, para ello,
es necesario que ambas "hablen" el mismo idioma, por tal sentido,
el protocolo TCP/IP fue creado
para las comunicaciones en Internet, para que cualquier computador se
conecte a Internet, es necesario que tenga instalado este
protocolo de comunicación

TCP/IP
El protocolo TCP/IP (Transmition
Control Protocol/Internet Protocol) hace posible enlazar
cualquier tipo de computadoras, sin importar el sistema operativo
que usen o el fabricante. Este protocolo fue desarrollado
originalmente por el ARPA (Advanced Research Projects Agency) del
Departamento de Defensa de los Estados Unidos. Actualmente, es
posible tener una red mundial llamada Internet usando este
protocolo. Este sistema de IP permite a las redes enviar correo
electrónico (e-mail), transferencia de archivos (FTP) y tener
una interacción con otras computadoras (TELNET)no
importando donde estén localizadas, tan solo que sean
accesibles a través de Internet.

Para entender el funcionamiento de los
protocolos TCP/IP debe tenerse en cuenta la arquitectura que
ellos proponen para comunicar redes. Tal arquitectura ve como
iguales a todas las redes a conectarse, sin tomar en cuenta el
tamaño de ellas, ya sean locales o de cobertura amplia.
Define que todas las redes que intercambiarán
información deben estar conectadas a una misma computadora
o equipo de procesamiento (dotados con dispositivos de
comunicación); a tales computadoras se les denominan
compuertas, pudiendo recibir otros nombres como enrutadores o
puentes.

Para que en una red dos computadoras
puedan comunicarse entre sí ellas deben estar
identificadas con precisión Este identificador puede estar
definido en niveles bajos (identificador físico) o en
niveles altos (identificador lógico) de pendiendo del
protocolo utilizado. TCP/IP utiliza un identificador denominado
dirección Internet o dirección IP, cuya longitud es
de 32 bytes. La dirección IP identifica tanto a la red a
la que pertenece una computadora como a ella misma dentro de
dicha red.  

Tomando tal cual está definida una
dirección IP podría surgir la duda de cómo
identificar qué parte de la dirección identifica a
la red y qué parte al nodo en dicha red. Lo anterior se
resuelve mediante la definición de las "Clases de
Direcciones IP". Para clarificar lo anterior veamos que una red
con dirección clase A queda precisamente definida con el
primer octeto de la dirección, la clase B con los dos
primeros y la C con los tres primeros octetos. Los octetos
restantes definen los nodos en la red
específica.

Protocolos Token Passing

Estos protocolos se pueden considerar como un conjunto
de líneas punto a punto simplex que interconectan nodos en
un anillo, que puede ser lógico y/o físico. Los
frames se transmiten en un determinado sentido dentro del anillo
y dan la vuelta completa, lo que para efectos prácticos
implica que la red funciona como un medio broadcast. Cada
estación de la red puede funcionar en uno de los dos modos
siguientes:

Modo escucha.

Cada frame que se recibe del nodo anterior se transmite
al siguiente.

Modo
transmisión.

El nodo emite un frame hacia el siguiente nodo, y
paralelamente, recibe y procesa los bits que le llegan del nodo
anterior en el anillo.

En un determinado momento, sólo un nodo de la red
puede estar en modo transmisión, y los demás deben
estar a la escucha. Si no hay tráfico en la red todos los
nodos están escuchando.

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Un protocolo token passing funciona de la siguiente
manera (Figura):

• Cuando ningún host desea transmitir, todos
  están en modo escucha y se envía por el anillo un
  frame especial denominado token. El token va pasando de un host
  a otro indefinidamente (Figura a)).
• Cuando algún nodo desea transmitir debe
  esperar a que pase por él el token. En ese momento, se
  apodera de éste, típicamente convirtiendo el
  token en el delimitador de inicio del frame. A partir de ese
  momento, el nodo pasa a modo transmisión y envía
  el frame al siguiente nodo(Figura b)).
• Todos los demás hosts del anillo, incluido el
  destino, siguen en modo escucha, retransmitiendo el frame
  recibido hacia el siguiente nodo. El host destino,
  además de retransmitirlo, retiene una copia del frame
  que pasará al nivel de red para su proceso
  (Figura c)).
• Al finalizar la vuelta, el emisor empieza a recibir
  su propio frame. Éste puede optar por descartarlo o
  compararlo con el frame enviado para verificar si la
  transmisión ha sido correcta Figura
  e)).
• Cuando el nodo ha terminado de transmitir el
  último bit del frame pueden ocurrir dos cosas: que
  restaure el token en el anillo inmediatamente, o que espere
  hasta recibir, de la estación anterior, su frame, y
  sólo entonces restaure el token Figura f)).
  El primer modo de funcionamiento recibe un nombre especial, y
  se le conoce como Early Token Release.

Si el emisor tiene varios frames listos para emitir
puede enviarlos sin liberar el token, hasta consumir el tiempo
máximo permitido, denominado token-holding time. Una vez
agotados los frames que hubiera en el buffer, o el tiempo
permitido el nodo restaura el token en el anillo. Bajo ninguna
circunstancia un host debe estar en modo transmisión
durante un tiempo superior al token-holding time. Este protocolo
genera problemas
nuevos: qué pasa si se pierde un frame? qué pasa si
el nodo encargado de regenerar el token falla?. En toda red token
passing existe una estación monitora que se ocupa de
resolver estas situaciones y garantizar el normal funcionamiento
del protocolo. En caso de problemas restaurará un token en
el anillo para que el tráfico pueda seguir circulando
normalmente. Cualquier estación de una red token passing
está capacitada para actuar como monitor en
caso necesario. Cuando un nodo se añade a la red queda a
la escucha en busca de tokens o datos. Si no detecta actividad,
emite un frame de control especial denominado claim token. Si
existe ya un monitor
éste responderá con un token a la petición.
Si no, el recién incorporado recibirá su propio
claim token, momento en el cual pasará a constituirse en
monitor. Existe también un mecanismo de prioridades, el
que funciona de la siguiente manera: existen bits en el frame que
permiten establecer la prioridad de un nodo, por lo que nodos de
mayor prioridad podrán tomar el control del token aunque
algún host, pero de menor prioridad, esté
transmitiendo. Una vez finalizada la transferencia, se debe
devolver la prioridad que tenía al token.

La transmisión
inalámbrica

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Actualmente han aparecido redes locales basadas en ondas
de radio e infrarrojos. Típicamente una LAN
inalámbrica está formada por un conjunto de
estaciones base, unidas entre sí por algún tipo de
cable, y una serie de estaciones móviles que comunican con
la estación base más próxima. El conjunto de
estaciones base forma en realidad un sistema celular en
miniatura. Una red de este tipo presenta nuevos problemas al
control de acceso al medio, entre estos cabe destacar que no
puede darse por sentado que todos los nodos tienen acceso a
escuchar si cualquiera de los posibles emisores está
utilizando el canal (recordar que el alcance es limitado), por lo
tanto, el sensar el canal puede no llegar a útil.
Además de esto, es necesario considerar que no resulta
práctico tener un canal (frecuencia) para transmitir y
otro distinto para recibir. Por otra parte, deben considerarse
aspectos provenientes de la naturaleza de la
situación: en primer lugar, las transmisiones son
omnidireccionales y, en segundo lugar, las colisiones ocurren en
el radio del receptor, pues no son "importantes'' para el emisor
como es en el caso de CSMA/CD.
Finalmente, un elemento no menor a considerar tiene que ver con
la potencia consumida por un elemento que continuamente
esté sensando el canal para transmitir. Esto, en el caso
de usuario móviles implicaría un excesivo consumo de
baterías, situación que no es deseada. Las
consideraciones anteriores llevan a la generación de dos
nuevos problemas a resolver en las comunicaciones
inalámbricas. Si se supone lo siguiente: existen cuatro
nodos A, B, C y D situados en línea y separados, por
ejemplo, 10 metros (Figura a)), el alcance
máximo de cada uno de ellos es un poco mayor que la
distancia que los separa, por ejemplo, 12 metros; y el protocolo
de transmisión a utilizar será CSMA (notar que esto
expresamente lleva a sensar el canal antes de transmitir). La
secuencia de sucesos para transmitir un frame podrían ser
la siguiente: A desea transmitir datos a B, al detectar el medio
lo encuentra libre y comienza la transmisión. A
está transmitiendo a B y C también desea transmitir
datos hacia B, detecta el medio y lo encuentra libre (C no
escucha a A pues esta a 20 m de distancia), por lo tanto, C
empieza a transmitir. El resultado es una colisión en el
receptor B que no es detectada ni por A ni por C. Esto se conoce
como el problema de la estación oculta
(Figura b)). Si ahora, con la misma
distribución de nodos, ocurre lo siguiente: B desea
transmitir datos hacia A, detecta el medio libre e inicia la
transmisión. A continuación, C desea transmitir
datos hacia D, y como detecta que B está transmitiendo
espera a que termine para evitar una colisión. El
resultado es que una transmisión que en principio
podría haberse hecho sin interferencias (ya que A no puede
escuchar a C y D no puede escuchar a B) no se lleva a cabo,
reduciendo así la eficiencia del sistema. Esto se conoce
como el problema de la estación expuesta
(Figura c)). Notar que la trasmisión puede
llevarse a cabo si no se sensa el canal, y no existirán
problemas de colisiones, debido a que estás tienen efecto
sólo en el receptor, el cual es inalcanzable en este
caso.

Oscar Rodríguez Jimenez

EdOuaRd__ AcUñA

UNITEC

Campus Atizapan

Carrera: Ingeniería en Electrónica y de Comunicaciones