Mod 1

ITU eLearning Centre

Planeación de redes de Banda Ancha

Módulo 1

Preparado por: Ing. Jaime H. Rubio R Bogotá, Mayo 15 del 2006

METODOLOGIA DE ADMINISTRACION DE PROYECTOS ALPINA PRODUCTOS ALIMENTICIOS S.A.

ene-10 Pág: 2 Archivo: D:\Mis_documentos_A-F\Cursos de JRUBIO\planeacion de redes de banda ancha\entregables\Mod-1.doc

Índice del módulo 1. Contenido del módulo ............................................................................... 4

1.1 Índice global del curso .............................................................................. 4

1.2 Programa de actividades semanales ........................................................ 5 1.2.1 Semana 1: Temas a desarrollar ......................................................... 5 Trabajo 1: Caso practico, ................................................................................ 5

2. FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICACIONES PARA RDSI ................... 6

3. COMUNICACIONES BÁSICAS .................................................................. 7

3.1 Señales analógicas y digitales .................................................................. 7

3.2 Amplificadores y repetidores .................................................................... 9

3.3 Estructura de la red telefónica .................................................................. 9 La red antes del desmembramiento ............................................................. 10

La red después del desmembramiento ........................................................... 13

4. Banda de paso y ancho de banda .......................................................... 15

4.1 El bucle local telefónico .......................................................................... 15

4.2 La multiplexacion .................................................................................... 17

5. TELEFONÍA DIGITAL ............................................................................... 19

5.1 La evolución hacia una red telefónica digital .......................................... 19

6. Digitalización de voz y modulación por pulsos codificados ............... 21

6.1 La jerarquía TDM digital ......................................................................... 23

6.2 Señales digitales en el bucle local .......................................................... 27

6.3 Comunicación full- duplex sobre el bucle local ....................................... 29

7. TIPOS DE REDES CONMUTADAS .......................................................... 30



7.1 Conmutación de Circuito ........................................................................ 32

7.2 Conmutación de paquete ........................................................................ 34

7.3 Tecnologías Fast Packet ........................................................................ 36

8. MODELO DE REFERENCIA DE INTERCONEXIÓN DE SISTEMAS ABIERTOS (OSI) ............................................................................................... 37

8.1 Capas OSI .............................................................................................. 37

8.2 Conmutación de paquete y X.25 .......................................................... 40

8.3 Arquitecturas del protocolo ..................................................................... 41

9. TÉRMINOS, DEFINICIONES Y ESTÁNDARES DE LA RDSI .................. 42

9.1 CANALES DE LA RDSI .......................................................................... 42

9.2 El canal D ............................................................................................... 43

9.3 El canal B ............................................................................................... 45

9.4 Los canales H ......................................................................................... 46

10. INTERFASE DE ACCESO ........................................................................ 47

10.1 Interfaz a velocidad básica .................................................................. 48

10.2 Interfaz a velocidad primaria ................................................................ 48

10.3 Dispositivos funcionales y puntos de referencia .................................. 49

10.4 Dispositivos funcionales en al RDSI .................................................... 50

10.5 Puntos de referencia en RDSI ............................................................. 52

11. Estándares RDSI ...................................................................................... 53



1. Contenido del módulo

Este módulo contiene la información teórica esencial relacionada con los siguientes temas:

• Comunicación de datos sobre el bucle telefónico: Bucle de acceso telefónico.

• Características y propiedades tradicionales. • Servicio tradicional de voz. Acceso conmutado para datos sobre el

bucle de voz, • Red Digital de Servicios Integrados (RDSI), (VVD) sobre el bucle

Los cuales se desarrollaran en la primera semana del curso

1.1 Índice global del curso

A) La tecnología de banda ancha

1. Comunicación de datos sobre el bucle telefónico: Bucle de acceso telefónico. Características y propiedades tradicionales. Servicio tradicional de voz. Acceso conmutado para datos sobre el bucle de voz,

2. Red Digital de Servicios Integrados (RDSI), (VVD) sobre el bucle 3. Digital Suscriber Line. Una introducción la esencia de la tecnología. Los

modos de operación. Elementos y equipos que la componen. 4. LMDS: Local Multipoint Distribution Service (Sistema de Distribución Local

Multipunto) 5. La tecnología de acceso en fibra óptica, terminación Cable Coaxial. EL

cable MODEM. Propiedades y características. Diseño y operación de la tecnología

6. La redes de áreas metropolitanas. La red local en la calle. MetroEthernet. LA esencia del MPLS. Servicio y operación.

B) La planeación de la red

1. Análisis del mercado 2. Estimulo a la demanda 3. Inducción de usuarios 4. El caso económico de negocios



5. El manejo del soporte y mercadeo de posventa

1.2 Programa de actividades semanales

1.2.1 Semana 1: Temas a desarrollar

• Comunicación de datos sobre el bucle telefónico: Bucle de acceso

telefónico. • Características y propiedades tradicionales. • Servicio tradicional de voz. Acceso conmutado para datos sobre el

bucle de voz, • Red Digital de Servicios Integrados (RDSI), (VVD) sobre el bucle Actividad complementaria Trabajo 1: Caso practico, descripción y evaluación de una empresa hipotética de una Capital Latinoamericana que tiene el perfil tradicional de una telefónica estatal y esta adportas de un revolcón cultural, administrativo, de mercadeo y de tecnología. Evaluación: Cuestionario de evaluación sobre el tema de la semana 1



Desarrollo del tema

2. FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICACIONES PARA RDSI

Antes de discutir algunos detalles de la tecnología RDSI ó RDSI-BA, los protocolos estándar ó las implementaciones, es necesario para el lector tener un conocimiento básico de ciertos aspectos de las telecomunicaciones. Este capitulo revisará algunos datos y ciertos temas relevantes de fundamentos de telecomunicaciones para comprender e intentar proporcionar una visión general amplia, antes de un análisis en profundidad. De esta manera, el capitulo proporcionara un repaso para algunos lectores y una primera introducción para otros. Los temas tratados en este capitulo incluyen:

o Comunicaciones básicas. Introduce términos y conceptos , tales como señalización digital y analógica, amplificadores y repetidores y paso banda y ancho de banda, así como la estructura de la red telefónica en los Estados Unidos, el bucle local telefónico y la multiplexacion .

o telefonía digital. Discute el por qué la red telefónica ha evolucionado desde una red analógica hacia otra digital, describe como se digitaliza la voz, como se transportan las señales digitales sobre el bucle local y como se realiza la comunicación full-duplex sobre un bucle local digital. También se exponen las jerarquías de líneas digitales.

o Tipos de redes conmutadas. Define, compara y diferencia entre conmutación de circuitos, conmutación de paquetes y tecnología de conmutación fast packet.

o El modelo de referencia de interconexión de sistemas abiertos(OSI). El modelo OSI describe una estructura para los protocolos de comunicaciones de red. El modelo OSI será introducido y definido, así como la arquitectura del protocolo para la conmutación de paquete y X.25.



3. COMUNICACIONES BÁSICAS

3.1 Señales analógicas y digitales

Uno de los conceptos mas importantes de nuestra discusión sobre las telecomunicaciones es el de señal. Las señales son la representación de la información. En los sistemas de comunicaciones de hoy, las señales son una corriente o voltaje eléctrico, donde el nivel de voltaje o corriente es usado para representar datos. Los sistemas de comunicaciones pueden emplear señales analógicas o digitales ( Fig. 1). Una señal analógica es la que puede tomar un conjunto de valores continuos dentro de un rango determinado, para representar información directamente. Ejemplos de señales analógicas son la voz humana, video y música, Las señales analógicas son a veces denominadas señales moduladas Una señal digital es la que puede tomar solo un conjunto discreto de valores dentro de un rango determinado, así como una batería que puede suministrar 13 o 23 volteos (V). Las señales binarias, en particular, son señales digitales que pueden tomar solo 2 valores, 0 ó 1. Las señales digitales son a veces denominadas señales no moduladas. La distinción entre señales analógicas y digitales es importante. El sonido se produce cuando el aire se mueve por una fuente de vibración, tal como las cuerdas vocales ó las cuerdas de una guitarra.



DIGITAL ANÁLOGO Fig. 1: Señales analógicas y señales digitales Cuando la fuente de vibración empuja, las partículas del aire de alrededor son comprimidas; cuando la frente succiona, las partículas de aire son expandidas. Esta compresión y expansión de las articulas de aire producen una reacción encadenada a través del aire desde la fuente original, generando una onda de sonido. Las ondas de sonido son señales analógicas, donde cada vibración de empuje-succión es denominada ciclo. La frecuencia de una señal es medida en ciclos por segundo, ó hertzios(Hz). Una onda de sonido con una frecuencia de 261.63 Hz, por ejemplo, es la nota musical de media C. Una señal analógica puede ser transportada sobre un circuito eléctrico si las ondas de sonido pueden ser producidas alterando las características ( voltaje, frecuencia ó intensidad del circuito eléctrico de manera que represente la señal analógica. Esta función es realizada por un micrófono, similar al que se encuentra en tu teléfono. La voz humana contiene un tipo particular de señal analógica, en concreto una mezcla de ondas senosoidales (seno). La red telefónica ha sido diseñada específicamente para manejar señales de voz humana analógicas. Una RDSI transportara únicamente señales digitales, aunque queramos a pesar de eso enviar voz humana a través de la red. En una discusión posterior en este capitulo describiremos como es transportada la voz en un red digital.



3.2 Amplificadores y repetidores

La red telefónica analógica contiene amplificadores para aumentar el nivel de las señales con el fin de que puedan ser transportadas a grandes distancias. Desafortunadamente, todos los medios de comunicación de cobre ( por ejemplo, cable coaxial y par trenzado) actúan como una antena para captar señales eléctricas del entorno circundante. Este ruido puede venir de muchas fuentes, tales como luces fluorescentes, motores eléctricos y fuentes de alimentación. Un amplificador por la naturaleza de su función, amplifica la señal (por ejemplo, la voz humana) e igualmente el ruido asociado. Los efectos del ruido, por tanto, se acumulan en una red analógica. El ruido amplificado por un amplificador se convierte en entrada del siguiente amplificador. Los amplificadores en la red analógica son poco usados en las señales digitales. Las señales digitales se representan como ondas cuadradas, aunque estas salen del transmisor en formar redondeada, asemejándose a una red analógica. Un amplificador, entonces, aceptaría una señal digital empobrecida mas un cierto ruido de línea, y ala salida se produciría una señal degradada ruidosa. Las redes digitales usan regeneradores de señal (o repetidores) en lugar de amplificadores. Un regenerador de señal acepta la señal digital entrante y crea una nueva señal saliente. En redes digitales de larga distancia, los repetidores son normalmente colocados cada 6000 pies (ft), ó 2 kilómetros (Km.), y así sucesivamente. Ya que la señal se regenera, los efectos del ruido no se van sumando de repetidor a repetidor.

3.3 Estructura de la red telefónica

La estructura de la red telefónica en los Estados Unidos tiene una historia interesante que esta por encima del alcance de este libro. Sin embargo, la



evolución de la red durante los 15 últimos años es digna de examinar a causa de su impacto en los servicios de usuario durante los años 80 y posteriores. La red antes del desmembramiento. La figura 2 A muestra los componentes principales de la red telefónica publica conmutada ( RTC) en norte América antes de 1984. La implementación de esta red jerárquica fue comenzada en los años 30 y terminada en los años 50; a experimentado continuas modificaciones como los cambios en la tecnología, demográficos y los efecto producido por el desmembramiento. Los 10 dígitos de los números de teléfono usados normalmente en norte América agilizan el encaminamiento de la llamada dentro de esta jerarquía de conmutación. En la mas simple de las implementaciones los primeros tres primeros dígitos identifican el código de área, los tres dígitos siguientes identifican la central local y los 4 últimos identifican el usuario final. Un usuario final tal como un cliente residencial o corporativo, esta directamente conectado a una central local de la red telefónica, también llamada de clase 5 ó CO los usuarios deben estar conectados normalmente a la CO sobre un único par de hilos trenzados llamados bucle local. En las redes telefónicas de hoy el numero de clientes que solicitan servicio sobrepasan a menudo la capacidad de la central local. Antes de invertir en sistemas de conmutación mayores los proveedores de redes instalan a menudo múltiples conmutadores en una única CO o Centro de Cableado. Esto ha llevado a una terminología confusa. Para el propósito de este libro, el edificio que alberga el equipo de conmutación se llama CO y el equipo que proporciona el servicio de conmutación se llama conmutador local (LE). Para redes amplias una única CO puede contener múltiples LE. ESPACIO DEJADO INTENCIONALMENTE EN BLANCO PARA EXPANSIÓN

DEL DOCUMENTO



Fig. 1a: Red telefónica conmutada en Estados Unidos antes del desmembramiento Las centrales de clase 4 servían para dos funciones. Como un conmutador de transito una central de clase 4 formaba parte de la red de larga distancia. Alternativamente, una central de clase 4 actuaría como un conmutadora tandem, para interconectar aquellas centrales de clase 5 que no tienen suficiente trafico entre centrales que justifiquen enlaces directos. Los conmutadores de centrales tándem locales también manejaban excesivo trafico sobre enlaces directos entre centrales locales. La distinción entre transito y tándem se hace particularmente importante en los Estados Unidos después del desmembramiento de AT&T en



1984, que causo la separación de los recursos de comunicaciones dentro de la red. El encaminamiento entre las CO usa un numero menor de centrales de conmutación intermedias para minimizar el coste en transporte de trafico. El camino actual seleccionado depende de factores como la distancia entre dos CO, el nivel de trafico de red actual, y la hora del día. Una conexión entre dos usuarios que están físicamente conectados a la misma CO requiere solamente la intervención de esa única central de conmutación. Cuando dos abonados estén conectados a CO diferentes y las dos centrales de clase 5 estén conectadas a la misma central de clase 4, esta central de transito podría realizar la conexión. Cuando las CO estén mas separadas, se usaran otras centrales de conmutación, aunque no necesariamente de clase 5, 4 ó 3 siempre conectadas a través del siguiente nivel superior de conmutación. Un conmutador de clase superior podría realizar funciones de conmutación de clase inferior; una central de clase 5, por ejemplo, podría ser servida por una central de clase 4, 3, 2, o 1. La estructura de la ruta final (primordial) mostrada en la Figura 2 a fue implementada con una estructura de encaminamiento alternativo. Para minimizar las cargas de fuerte tráficos en los niveles superiores y en la degradación de la señal cuando el camino involucraba muchos enlaces y centrales de conmutación, se usaron enlaces grandes entre ciertas centrales de conmutación donde se justificaba económicamente. Hacia 1980, había unas 19.000 centrales de clase 5 y 200 millones de bucles locales en el Sistema Bell de los Estados Unidos. había también alrededor de 900 centrales de clase 4, 204 centrales de clase 3, 63 centrales de clase 2 y 10 centrales de clase 1. La modificación final de la sentencia (MFJ) dictaminada por el juez Harold H. Greene en agosto de 1982, represento el establecimiento del pleito antimonopolista de 1974 del gobierno de Estados Unidos contra AT&T. El MFJ fue la base de la ruptura de AT&T y la compañía telefónica Bell. El plan de reorganización de AT&T, fechado en 1982, proporciono la nueva organización y estructura de la industria telefónica de los Estados Unidos después del primero de enero de 1984. de acuerdo con este plan, AT&T podría contratar servicios de comunicaciones de larga distancia, fabricar equipos de comunicaciones, así como otros activos como los laboratorios Bell. El servicio de telefonía local, proporcionado por 22 compañías operativas Bell (BOC), fue organizado en siete compañías holding Bell (RBHC) regionales, o BOC



regionales. Todos los activos de la Bell fueron asignados a AT&T o a una RBOC, puesto que el MFJ prohibió compartir la propiedad de los equipos de conmutación. Como resultado, AT&T se quedo con la red de transito (centrales de clase 1 a 4 y algunos conmutadores tándem) y las RBOC con los equipos de conmutación local (clase 5 y algunas centrales tándem). La red después del desmembramiento. La Figura 2b muestra la jerarquía de la red telefónica conmutada que resulto después del desmembramiento. Las áreas del servicio telefónico fueron rediseñadas a consecuencia de aquel, en aproximadamente 250 accesos locales y áreas de transporte (las LATA). Los RBOC, ciertamente, no son las únicas compañías de telefonía local. Hay varios centenares de compañías telefónicas independientes (ITC) en los Estados Unidos, las cuales no son proveedoras de sistemas Bell, tales como Cincinnati Bell, Frontier Telephone1, General Telephone (GTE), Southern New England Telephone (SNET)2 y otras. Las LATA fueron definidas ostensiblemente para asegurar un justo e igualitario mercado para los RBOC y los ITC. Dado de las RBOC y las ITC están limitadas a transportar solamente trafico dentro de una LATA (intraLATA), son denominadas operadoras locales (LEC). La LEC soportan CO y centrales tandem para un alto volumen de trafico entre centrales. ESPACIO DEJADO INTENCIONALMENTE EN BLANCO PARA EXPANSIÓN

FUTURA

1 Formada después de la compra de Rochester Telephone por Long Distance North. 2 Ahora asociada con SBC.



Figura 1b Red conmutada jerárquica, después del desmembramiento El transporte de trafico entre las LATA(interLATA) es realizado por las operadoras de larga distancia (IEC), tales como AT&T. MCI, Sprint y WorldCom3. Hay unas pocas excepciones a estas reglas, ya que se han definido varios trayectos de trafico alto, como sucede en el área de la ciudad de New York, donde el LEC proporciona algún servicio interLATA. La red de transito interLATA es propiedad de los IEC. Las IEC poseen conmutadores de punto de presencia ( POP) para transportar trafico interLATA. Las CO pueden conectar directamente con el POP o por medio de un conmutador tandem de acceso (AT). El trafico intraLATA ha sido transportado normalmente por el LEC. Este mercado ha sido abierto para competir; de esta manera ahora un cliente será servido por el LEC y podrá elegir entre un IEC para el trafico interLATA u otro operador para llamadas de transito intraLATA. Este entorno ha creado un gran numero de proveedores de servicio y complica la ordenada estructura de red del antiguo sistema Bell.

3 Formada por la fusión de LDDS y WilTel



La ley de las telecomunicaciones de 1996 de nuevo cambia la estructura descrita anteriormente. Donde antiguamente los LEC estaban limitados a proporcionar solamente servicio local ( y limitado a una región geográfica dada) y los IEC a servicios de larga distancia, en breve encontraremos los LEC e IEC compitiendo por igual por ambos servicios. En suma, veremos un incremento en el números de competidores en el mercado de acceso local(un antiguo refugio monopolizador para la LEC). Estos operadores locales en competencia (CLEC) ofrecerán tono de llamada local y otros servicios de voz y datos.

4. Banda de paso y ancho de banda

Antes de analizar los requisitos para transmitir la voz humana en forma digital, debemos definir primero el ancho de banda asociado con la voz y el bucle local telefónico. Recuerde que la frecuencia de una señal analógica es el numero completo de ondas senoidales (o vibraciones) enviadas por segundo y medido en ciclo por segundo, o hertzios. La banda de paso de un canal es el rango de frecuencias que pueden ser transportadas por ese canal. El ancho de banda es la anchura de la banda de paso. Por ejemplo, mientras que un canal de televisión usa entra 470,5 y 476,5 megahercios (millones de hercios, Mhz), otro canal usa entre 800 y 806 Mhz de banda de paso, ambos canales tienen un ancho de banda de 6 Mhz. La voz humana puede emitir sonidos en el rango de frecuencias de 30 a 10.000 Hz (10 kilohercios, ó kHz) para una ancho de banda de 9,97 kHz. El oído puede escuchar sonidos en un rango de frecuencia de 20 a 20.000 Hz (ancho de banda de 19,98 kHz).

4.1 El bucle local telefónico

El bucle local telefónico tiene un canal de banda de 4 kHz, con el rango de frecuencias desde 0 hasta 4000 Hz. Este canal actualmente transporta voz dentro del rango de frecuencias de 300 hasta 3400 Hz. Esto puede sorprender, considerando que la voz humana emite sonidos entre 30 y 10000 Hz. ¿Cómo puede un canal con un ancho de banda de 3,1 kHz transportar el contenido de información de una fuente con una ancho de banda de 9.97 kHz?



De hecho, aunque el bucle local no esta preparado para transportar ninguna señal analógica, esta optimizado para la voz humana. La Figura. 2 muestra cómo la porción principal de la energía relativa a la señal de voz esta en la banda de paso entre 200 a 350 Hz. Este es el rango de frecuencia en el que se produce el grueso de la potencia, la comprensibilidad y el reconocimiento de la señal de voz. De esta manera, la banda de paso de 300 a 3400 Hz es adecuada para transmisiones de voz de calidad aceptable. Observe que un canal con un ancho de banda de 3,1 kHz no puede transportar toda la información en el rango de la frecuencia de la voz. La voz puede estar limitada a una banda de 3,1 kHz a causa de que el oído obtiene la mayoría de la información necesaria para la conversación (a saber, comprensibilidad y reconocimiento) de esa estrecha banda. Considere el caso de la música, sin embargo, que se pretende que sea agradable sobre una frecuencia sonido mayor que la requerida en una conversación normal. Una transmisión que contiene música debe usar un ancho de banda mayor que la voz. Piense en lo que ocurre cuando alguien toca un instrumento musical por teléfono; suena a hojalata por que esta perdiendo todos los componentes de frecuencia s por debajo de 300 Hz y por encima de 3400 Hz. La principal razón es que la red telefónica usa la banda estrecha de 3,1 kHz con preferencia a la de 10 kHz; es esa banda estrecha la que permite que mas conversaciones telefónicas serán multiplexadas sobre una única línea física. Esto es particularmente importante para las facilidades de conexión a centrales telefónicas conmutadas



Figura 2 Promedio de energía de la señal de voz .

4.2 La multiplexacion

La multiplexacion en una red permite que un recurso único sea compartido por muchos usuarios. En particular, los multiplexores en la red telefónica permiten transportar muchas conversaciones de voz sobre una única línea física de comunicación. Las comunicaciones analógicas usan normalmente multiplexacion por división de frecuencia (FDM) para trasportar múltiples conversaciones. La FDM divide las frecuencias disponibles entre todos los usuario, y cada usuario tiene asignado un canal todo el tiempo que sea necesario (Fig. 3). En el caso de la voz, cada conversación es desplazada a una banda de paso diferente con un ancho de banda de 4 kHz aproximadamente (3.2 kHz para la señal de voz y 900 Hz para las bandas de guarda, que impiden la interferencia entre canales). Ya



que el ancho de banda se mantiene constante, la información del usuario se mantiene íntegramente aun cuando la banda de paso se haya alterado. La FDM es un esquema con el cual estamos familiarizados. En el caso de las emisoras de televisión, por ejemplo, cada una requiere una banda de paso de 6 MHz y todos los canales de televisión comparten simultáneamente el ancho de banda disponible en el espectro radioeléctrico. La TV de casa actúa como un multiplexor para sintonizar únicamente la banda de paso ( es decir, el canal) que queremos ver.

Fig. 3 multiplexacion por división de frecuencia Las señales digitales son normalmente multiplexadas en la comunicación usando la multiplexacion por división en el tiempo(TDM). Mientras que la FDM proporciona a cada usuario una parte del espectro de frecuencias durante el tiempo que el usuario necesite, una técnica TDM proporciona a cada usuario el espectro de frecuencia completo durante una pequeña ráfaga de tiempo (Fig. 4). En la figura los intervalos de tiempo son concedidos en una ruta cíclica básica a los 5 usuario s que comparten el canal.

FDM

frecuencia

tiempo

4 usuarios Ejemplo:



5. TELEFONÍA DIGITAL

5.1 La evolución hacia una red telefónica digital

En los comienzos de los años 60 la red telefónica de los Estados Unidos era una red analógica integrada, lo que significa que todas las facilidades y servicios eran analógicos por naturaleza. De hecho, se ofrecía el servicio telefónico de plan antiguo (POTS), y la red telefónica simplemente transportaba señales analógicas de un punto a otro.

Fig. 4 multiplexacion por división en el tiempo A pesar de que el bucle local telefónico de hoy es todavía predominantemente analógico, el resto de la red ha evolucionado, desde hace 30 años hacia el uso de líneas digitales. En los Estados Unidos, AT&T comenzó investigando el uso de las facilidades digitales de transmisión y conmutación en el año 1950. Las primeras líneas digitales usadas en Norte América fueron portadoras T1, introducidas en la red en 1962 para el trafico entre centrales de conmutación telefónica. Las portadoras T1 usan dos pares de hilos para separar la función de transmisión de la función de recepción, en contraposición al par único del bucle local. El primer conmutador digital el numero 4ESS de AT&T (Sistema de Conmutación Electrónica), fue introducido en la red de transito en 1976, y Nortel4 introdujo su conmutador de transito digital, el DMS-200, en los comienzos de 1980. A los largo de los años ochenta los conmutadores digitales fueron 4

Antiguamente Northern Telecom International (NTI).

TDM

frecuencia

tiempo



introducidos también en las CO, principalmente los conmutadores DMS-100 de Nortel y el numero 5 ESS de AT&T, introducidos en 1981 y 1982, respectivamente. La mayoría de las CO en los Estados Unidos usan ahora conmutadores digitales. La introducción de conmutadores digitales y líneas de transporte digital permitieron que partes de la red telefónica operasen mas eficientemente y significo que nuevos tipos de servicios de comunicación pudieran ser ofrecidos a los clientes. Incluso si todas las centrales de conmutación y enlaces entre centrales de la red fueran digitales hoy, las red todavía contendría bucles locales analógicos. El bucle local “analógico” es, entonces, el enlace mas débil en la cadena digital “extremo a extremo”, y el POTS continua siendo el servicio primordial, disponible para la mayoría de los usuarios finales. El ultimo objetivo es construir una IDN, que es una red donde todos los conmutadores, enlaces entre centrales, bucles locales y teléfonos son digitales. Existen diversas razones para convertir las facilidades de la red de analógicas a digitales, pero l principal es la económica. Las facilidades digitales y los dispositivos digitales son menos caros de diseñar, construir y mantener que los dispositivos analógicos. Ciertamente, la revolución del microprocesador en los últimos veinticinco años a producido la propagación de dispositivos digitales en todas las facetas de la vida y una bajada vertiginosa de los precios, mientras que el conste de los dispositivos analógicos permanece relativamente estable. Otro motivo de esta conversión es que el equipo digital introduce un ruido menor, que se transmite junto a la señal de información. Esto significa que un medio digital proporcionara unos caminos de comunicaciones “mas limpios”. Finalmente los dispositivos digitales son menos propensos a fallos mecánicos. Las CO digitales son mas fáciles de diseñar debido a que el ordenador es el conmutador. Puesto que la mayoría de CO digitales usan formato TDM, la velocidad de un conmutador digital puede incrementarse definiendo mas intervalos de tiempo. El factor limite es la velocidad a la que las señales conmutan dentro de los dispositivos digitales. Como los procesadores se hacen mas rápido y relativamente menos caros, llega a ser mas fácil construir centrales digitales mas rápidas y grandes. Una vez que la red a sido completamente convertida a digital, es un paso conceptual natural observar que muchos tipos de servicios diferentes pueden ser transportados por esta red, si todos estos servicios son entregados en un formato digital.



6. Digitalización de voz y modulación por pulsos codificados

Para transportar la voz en forma digital, la señal de voz se muestrea 8.000 veces por segundo. Esta velocidad de muestreo esta basada en el Teorema de muestreo de Harry Nyquist, el cual expone que para ser capaz de reproducir adecuadamente una señal analógica desde una serie de muestras, el muestreo debe ser realizado al doble de la frecuencia mayor de la señal. La banda de paso del bucle local se encuentra entre 0 y 4.000 Hz ( el ancho de banda total de un canal de voz FDM, incluyendo la señal de voz y las bandas de guarda). La frecuencia máxima, 4kHz, requiere una velocidad de muestreo de 8.000 ciclos por segundo, que corresponde a un intervalo de muestreo de 125 microsegundos (µs). Cada muestra de señal de voz es convertida en una cadena de bits digitales. El proceso de convertir la muestra analógica en una cadena de bit es la modulación de pulsos codificados (PCM) y se realiza por un dispositivo llamado CODEC (Codificador-Decodificador). El CODEC puede estar localizado en un conmutador digital, en cuyo caso el bucle local entre el teléfono y el conmutador transporta señales analógicas. Alternativamente, el CODEC puede estar situado en el teléfono, en cuyo caso el bucle local transporta señales digitales. La figura 5 muestra el esquema de digitalización de la voz. La señal de voz se muestrea una vez cada 125 µs, o una vez cada 1/8.000 sg. Este muestreo, llamado modulación por amplitud de pulso (PAM), representa un nivel analógico que corresponde a la señal en ese momento. La amplitud de la muestra PAM se hace corresponder con un valor discreto sobre el eje de amplitud. Esta codificación digital es el escalón PCM. Obsérvese la no linealidad de la escala de amplitud PCM. Los niveles de amplitud se definen mas juntos en los volúmenes bajos y mas separados en los volúmenes altos; esto se denomina compansion (compresión-expansión). Hay dos algoritmos principales de compansion usados en la telefonía digital, la ley µs, que es usada principalmente en los Estados Unidos, Canadá y Japón, y la ley A, que se usa en la mayor porte del resto del mundo



Figura 5: Modulación de pulsos codificados Las reglas de compansion define 255 (ley µ) o 256 (ley A) niveles de amplitud, por lo que cada muestra de voz es codificada con una palabra de 8 bits. Puesto que se toman 8.000 muestras cada segundo, la velocidad de bit de un único canal de voz es de 64.000 bps. Esto se denomina algunas veces señalización digital de nivel 0, o DS-0. Debería observarse que la señal de voz analógica no puede ser mapeada exactamente dentro de una escala de amplitud digital. Es decir, la señal digitalizada no es una replica exacta de la señal original; la diferencia se denomina error de cuantificación. El error de cuantificación tiene un efecto adictivo, de tal forma que el error es mayor cada vez que la señal experimenta una conversión de analógica a digital (A/D) o de digital a analógica (D/A) (que es lo que sucede cuando los conmutadores son analógicos y los enlaces son digitales). Debido al gran numero de niveles de amplitud y al uso de la compansion se minimiza el error de cuantificación, y el resto se compensa fácilmente por el que escucha. La compansión reduce el efecto del error de cuantificación ya que utiliza una escala no lineal en el eje de amplitud. Concentrando los valores en la señales de amplitud baja (volumen), como se ve en la figura 1.6, el PCM es capaz de alcanzar 9 bits (512 niveles) de precisión mientras que actualmente solo se emplea un código de 8 bits. Para el confort de la mayoría de las personas PCM



se diseña para captar las sutilizas y los matices de la voz cuando se esta hablando bajo mas que cuando se esta chillando. El PCM con compansión (ley-A o ley µs) tiene los estándares de calidad de las redes de telefonía analógica y se considera “toll quality”.

6.1 La jerarquía TDM digital

Las líneas T1 fueron las primeras portadoras digitales empleadas en los Estados Unidos. Una portadora T1 multiplexa 24 canales de voz sobre una única línea de transmisión usando TDM. La unidad básica de transmisión es una trama que contiene una muestra PCM en cada uno de los 24 canales. Ya que una muestra se representa con 8 bits, una trama única contiene 192 bits de datos de usuario. Cada trama esta precedida por un bit de alineación de trama único, por lo que una trama T1 contiene 193 bits (Figura 6). Ya que cada trama contiene una muestra de cada canal de voz, debe haber 8.000 tramas por segundo en un canal T1. Este produce una velocidad de bit de 1,544 Mbps, que también se conoce como señalización digital de nivel-1 (DS-1). Puesto que 8.000 bps son para la alineación de trama, la velocidad de datos de usuario es de 1,536 Mbps.

Fig. 6 Formato de trama T1. La línea T1 multiplexa 24 canales de voz usando TDM. Varias portadoras T1 en funcionamiento, pueden ser multiplexadas, usando TDM para formar canales portadores de mayor velocidad. El número de canales multiplexados juntos se define por la jerarquía digital TDM. El sistema de portadoras T en los Estados Unidos, con su designado de nivel de señal digital asociada (DS), sigue la jerarquía digital TDM de AT&T (Tabla 1.1). Una parte de esta jerarquía es también usada en Canadá, Japón, Taiwán y Corea del Sur.

193 bits, 125 microsegundos



La otra jerarquía TDM ampliamente usada está basada en el estándar de la Conferencia Europea de Correos y Telecomunicaciones (CEPT). El primer nivel de la jerarquía digital CEPT multiplexa 32 intervalos de tiempo (cada uno con 8 bits, produciendo canales de 64 kbps), estableciendo una trama de 256 bits (Figura 6) y una velocidad de bit de 2,048 Mbps. Uno de los 32 intervalos de tiempo se usa para señalizar, otro para alineación de trama y el resto para datos del usuario, resultando una velocidad de datos de usuario de 1,920 Mbps. A esto se le denomina formato de trama de nivel 1 del CEPT, o E1. Tabla 1.1 Jerarquía TDM usada en Norteamérica, Europa y Japón Nivel de multiplexión Número de canales Velocidad de bit Digital de voz equivalentes __________________________________ Norteamérica Europa Japón ________________________________________________________

Ds-0/EO/JO 1 0,064 0.064 0,064 DS-1/J1 24 1,544 1,544 E1 30 2,048 DS-1C 48* 3,152 3,152 DS-2/J2 96 6,312 6,312 E2 120 8,448 E3/J3 480 34,368 32,064 DS-3 672 44,736 DS-3C 1.344* 91,053



J3C 1.440* 97,728 E4 1.920 139.264 DS-A 4.32 274,176 J4 5.760 397,200 E5 7.680 565,148 *Velocidad de multiplexión intermedia

Figura 7: Formato de trama E1 Las portadoras “T” y “E” preceden a la conmutación digital. Por tanto, en los tempranos días de las portadoras digitales, los conmutadores eran aun analógicos. Esto significa que un CODEC tuvo que ser colocado a ambos extremos de cada portadora digital entre cada par de centrales. así, una conexión telefónica podría ser encaminada a través de varios conmutadores, necesitando que el proceso de codificación/decodificación fuera realizado varias veces. En una red totalmente digital habrá un único paso de codificación y decodificación, ya que el CODEC sería parte del equipo de usuario final. Aun si el bucle local es analógico, el CODEC estará colocado en la CO, lo cual requerirá solamente una única operación de codificación y decodificación. La industria de telecomunicaciones callo en la cuenta, hace muchos años, de que podrían conseguirse, desde el punto de vista económico, velocidades

Intervalo de Intervalo de Intervalo de Intervalo de

256 bits, 125 microsegundos



mayores usando un medio de fibra óptica. Para asegurar la compatibilidad internacional a velocidades mas altas, el trabajo comenzó hacia la mitad de los años ochenta, con el fin de definir una jerarquía digital única, basada en fibra, que fuera capaz de incorporar las jerarquías digitales basadas en cobre de “baja velocidad”. La jerarquía digital para fibra óptica es conocida en Norteamérica como red óptica síncrona (SONET). La jerarquía óptica SONET esta basada en la construcción de bloques en incrementos de 51,84 Mbps, que corresponde aproximadamente a la velocidad de línea DS-3. La velocidad 51,84 Mbps se denomina Señal de transporte sincrona de nivel 1 (STS-1), cuando se refiere a una señal eléctrica, o Portadora óptica de nivel 1 (OC-1), cuando se refiere a un señal óptica. Los estándares ya definen el formato para velocidades desde 51,84 Mbps (OC-1) hasta 9.953,28 Mbps (OC-192), como se muestra en la tabla 1.2. SONET no solamente define comunicaciones de alta velocidad sobre fibra, sino también un esquema de multiplexacion consistente. Con SONET, una velocidad de línea OC-n es exactamente n veces 51,84Mbps; así, una línea de transmisión OC-n se forma por multiplexacion de bytes de n tramas OC-1. Esto redunda en un diseño muy directo de multiplexores SONET. Es también muy diferente de las jerarquías T1 y CEPT, donde los diferentes niveles usan diferentes multiplexores y esquemas de entramado. El estándar SONET se especifica para Norteamérica, y su equivalente internacional es conocido como La Jerarquía Digital Sincrona (SDH). La principal diferencia de formato entre los dos es que la velocidad básica SDH es de 155,52 Mbps, denominada modulo de transporte síncrono de nivel 1 (STM-1), que es equivalente a los OC-3/STS-3 de SONET. Las velocidades SDH se muestran también en la tabla 1.2. Tabla 1.2 Niveles de portadora óptica SONET (OC) y módulos de Transporte síncrono (STM) Velocidad de línea (Mbps) Nivel SONET Nivel SDH 51,840 OC-1 155,20 OC-3 STM-1 466,560 OC-9



622,080 OC-12 STM-4 933,120 OC-18 1.244,160 OC-24 STM-8 1.866,240 OC-36 STM-12 2.488,320 OC-48 STM-16 4.976,640 OC-96 STM-32 9.953,280 OC-192 STM-64

6.2 Señales digitales en el bucle local

Un obstáculo principal para enviar señales digitales entre la CO y el local del cliente es el bucle local de hoy. El bucle local contiene un par trenzado de hilos de cobre de galga 22-26. El trenzado del par reduce la diafonía e interferencia de múltiples pares dentro del mismo manojo de hilos dentro de un cable. La longitud media de un bucle local de los Estados Unidos es de 18.000 pies (18 kft, o 5,5 Km.). Las bobinas de carga son bucles de introducción que compensan el aumento de la capacitan cía creada por largos recorridos de pares trenzados. Las bobinas de carga son colocadas en el bucle local para reducir la distorsión de las frecuencias de voz en el par de hilos. Aunque las bobinas de carga aseguran que la señal de voz sea reconocible después de atravesar las largas distancias entre las premisas del cliente y la CO, limitan la banda vocal para frecuencias por debajo de los 4.000 Hz. Las ramas multipladas están también presentes en el bucle local, reducen el tiempo de instalación de nuevas conexiones de clientes, pero también afectan negativamente a la transmisión digital en el bucle atenuando las señales transmitidas. En Estados Unidos los bucles mayores de



18.000 pies (5,4 Km.) tienen bobinas de carga en el bucle cada 6.000 pies (1,8 Km.), comenzando en los 3.000 pies (900 m) desde la central local. En los Estados Unidos, la composición del bucle local es, hoy en día, la siguiente:

o Bucles no cargados de no más de 18 kft de longitud (70%). o Bucles cargados mayores de 18 kft de longitud (15%). o Los así llamados bucles derivados, que abarcan bucles no cargados

de hasta 12.000 pies de longitud conectados a equipos de distribución de cableado remotos conectados a una Central local por medio de fibra óptica o una portadora digital (15%).

El problema con el bucle local analógico es que mientras que la frecuencia de 3,1 kHz es suficiente para transportar las señales de voz, no es suficiente para el transporte de las frecuencias requeridas para representar datos a alta velocidad. Las ondas cuadradas están compuestas por la combinación de ondas senoidales de diferentes frecuencias. Las ondas cuadradas estables y reconocibles requieren componentes de frecuencia mucho mayores de 4.000 Hz; por tanto, el bucle local cargado es inadecuado para la comunicación digital5. La limitación del ancho de banda de 4.000 Hz del bucle local está impuesta por la arquitectura de la red y no por el medio físico en sí mismo. De hecho, el par trenzado puede ser usado en aplicaciones de telefonía analógica con un ancho de banda de hasta 250 kHz, en las cuales requiere amplificadores cada 16,5 -19,8 kft (5 a 6 Km.); en aplicaciones digitales con velocidades de 6 Mbps, se requieren repetidores aproximadamente cada 9 kft (3 Km.). Por tanto, la comunicación digital sobre pares trenzados es posible una vez que las bobinas de carga son suprimidas y las ramas multipladas de la línea son contabilizadas. Este bucle local descargado, si es usado para aplicaciones digitales se denomina línea de abonado digital (DSL). Conviene observar que algunos productos actuales de LAN y estándares utilizan medios de comunicación de par trenzado no apantallado a velocidades

5 El teorema de Fourier dice que una forma de onda repetitiva y periódica puede ser aproximadamente la suma de un

(posiblemente infinito) conjunto de ondas senoidales. Una onda cuadrada de 1.000 Hz, por ejemplo, requerirá

componentes senoidales con frecuencias de 500, 1.500, 2.500, 3.500…… Hz. incluso esta onda cuadrada de baja

velocidad podría ser seriamente degradada entre los 30 y 3.500 de la banda de paso del bucle local.



de datos por encima de 100 Mbps; las velocidades SONET/SDH (155 Mbps) pueden también conseguirse. La longitud del cable, sin embargo, está limitada a un centenar de metros, por lo tanto acortaremos los requisitos del bucle local a varios miles. Esta limitación de distancia es debida a la atenuación de las frecuencias de la señal. Como las velocidades de transferencia de datos aumentan, las distancias aprovechables disminuyen, si los otros factores permanecen iguales. Como ejemplo, una señal de 20 kHz viajará, y será reconocida, dos veces más lejos que una de 40 kHz.

6.3 Comunicación full- duplex sobre el bucle local

Un bucle local no cargado puede transportar transmisiones digitales. El siguiente paso es lograr comunicaciones en ambos sentidos (full duplex) simultáneamente, sobre un bucle digital. Los bucles locales analógicos de hoy transportan sonido en ambas direcciones al mismo tiempo. Las señales de voz de ambas partes están sobre el bucle local simultáneamente; en suma, las ramas multipladas, los cambios de galga de hilo y los empalmes pueden producir eco en las señal de retorno del transmisor. Las comunicaciones full-duplex (en ambos sentidos) no representa un problema en las aplicaciones analógicas. 5 Cuando la gente habla por teléfono, el cerebro elimina las palabras cuando recibe eco. Para las aplicaciones de datos, los módems normalmente dividen el ancho de banda del bucle local a la mitad inferir de la banda de paso, y el módem destino lo hará en la mitad superior. La división del ancho de banda a la mitas no es posible en un entorno digital, ya que las señales digitales no pueden ser limitadas en una banda de paso dada. Alternativamente, podría adoptarse el método de la línea T1, podrían usarse dos partes de hilos, uno para transmitir y el otro para recibir. Esta solución, sin embargo, no es admisible para el bucle local, dado de que cientos de millones de miles de nuevos cables tendrían que ser instalados en Estados Unidos solamente. En lugar de eso, se usan otros dos métodos para conseguir comunicaciones digitales full-duplex sobre un DSL a dos hilos. El primer método se llama multiplexación por compresión en el tiempo (TCM). TCM trabaja del modo siguiente: Si quisiéramos una línea para funcionar a x-



bps en full-duplex, podríamos simular funcionar a 2x-bps en half-duplex, donde cada cadena de datos viaje en dirección opuesta sobre la línea compartida, a tiempos diferentes. TCM requiere facilidades en ambos extremos de los canales de comunicación para que constantemente y rápidamente cambien de dirección a través de la línea; esta operación se denomina ping-ponging. La facilidad half-duplex, de hecho, realmente tiene que operar a una velocidad un tanto superior a 2x-bps para adecuarse fácilmente al tiempo de ida y vuelta y al retardo de propagación. En aquellos sistemas que emplean TCM, la mayor parte de señales full-duplex entre 56 y 64 kbps son transportadas sobre un canal half-duplex de 144 kbps, una relación de 2,57:1 y 2,25:1, respectivamente. TCM fue desarrollado en los comienzos de los años ochenta por el servicio de Capacidades de circuitos conmutados digitales de AT&T y se usa hoy sobe líneas de dos hilos en los servicios 56 conmutados de AT&T y Datapath de Nortel. Fue propuesto para los bucles locales de RDSI, pero no se usa debido a las restricciones en la longitud de los cables (9.000 ft). El segundo método para conseguir comunicaciones full-duplex sobre la DSL es usar un dispositivo llamado una híbrida con cancelador de eco. El circuito híbrido mezcla y separa las señales de transmisión y recepción en un único par trenzado. Un cancelador de ecos hace exactamente lo que su nombre indica, el transmisor recuerda lo que envía y “sustrae” la señal apropiada de la transmisión entrante, es decir elimina el eco de retorno. Esto requiere un algoritmo complejo pero, de hecho, es el método seleccionado para usar en módem de alta velocidad y sobre bucles locales RDSI.

7. TIPOS DE REDES CONMUTADAS

Para entender u valorar completamente los servicios RDSI es necesario comprender la conmutación de circuitos, tramas, y paquetes (modo circuito, trama y paquete, respectivamente, en la jerga de RDSI). Estas técnicas de conmutación son de uso común hoy y son soportadas por la RDSI. Antes de discutir estos tipos de conmutación, es útil examinar las características de las llamadas de voz y datos. Las llamadas de voz normalmente tienen las siguientes características:



o Sensibilidad al retardo. El silencio en las conversaciones humanas convive con la información, así que la red de voz no puede añadir (o suprimir) períodos de silencio.

o Tiempo de retención largo. Las llamadas telefónicas normalmente duran un tiempo relativamente largo comparado con el tiempo necesario para establecer la llamada, mientras que puede tomar un tiempo de establecimiento de llamda de 3 a 11 segundos; el promedio de llamada dura entre 5 y 7 minutos (min.).

o Requisito de banda de paso estrecha. Como ya hemos visto, un paso de banda de 3,1 Khz. es suficiente para la voz humana. Por tanto, el incremento del ancho de banda disponible para la llamada de voz no afecta a la duración de la llamada.

Las llamadas de datos tienen características diferentes:

o Insensibilidad al retardo. La mayor parte de los datos de usuario no alteran su significado por retardo en la red durante unos pocos segundos; un paquete que contenga información de la temperatura del fondo del Lago Champlain, por ejemplo, no cambiará su significado debido a un corto retardo en la red.

o Tiempo de retención corto. La mayoría del tráfico de datos de ráfaga (es decir, el grueso de los datos es transmitido en un corto periodo de tiempo, como en aplicaciones interactivas). Una regla 90/10 es citada a menudo para demostrar esto: el 90 por cien de los datos es transmitido en el 10 por cien del tiempo. Puesto que la transmisión de datos tenderá a ser muy rápida, los largos tiempos de establecimiento de llamada producen redes ineficientes6.

o Utilización de una banda de paso ancha. Los datos pueden usar todo el ancho de la banda disponible en los canales: si añadimos ancho de banda a una llamada de datos, la duración de la llamada puede disminuir.

La Figura 8 muestra la estructura general de una red conmutada. Los host (usuarios finales) están conectados a una red para obtener caminos de comunicaciones para alcanzar a otros. Los nodos son conmutadores dentro de la red. En la red conmutada, el camino entre un par de host normalmente no es

6 Para el propósito de esta discusión, una llamada de datos se define como una única sesión interactiva entre host. Esto

no debe confundirse con el importe de tiempo consumido en línea por una persona.



fijo. Por lo tanto, el host 1 se podría conectar con el host 3 por medio de los nodos A, C, E y D o por los nodos A, B y D. En la red telefónica, los teléfonos podrían considerarse host, mientras que las LE podrían ser nodos. La red es conmutada porque dos usuarios finales no tienen un camino permanente y dedicado entre ellos. En cambio, un camino se establece cuando es necesario y se libera al finalizar la llamada. Una primera diferencia entre los tipos de redes conmutadas es si el canal de comunicaciones asignado entre los nodos a una llamada establecida se comparte con otras llamadas o no.

7.1 Conmutación de Circuito

La conmutación de circuito es el tipo de conmutación más familiar para la mayoría de la gente; la red telefónica proporciona un ejemplo excelente de este tipo de red. En una red de circuito conmutado el camino de comunicaciones entre dos usuarios es fijo, para la duración de la llamada, y no se comparte con otros usuarios. Durante la llamada, el circuito es equivalente a un par de hilos físicos conectando a los dos usuarios. Aunque varios usuarios pueden compartir una línea física, usando FDM o TDM, solamente se asigna un usuario a un canal único en un momento dado. En la conmutación de circuito, se obtiene una conexión entre dos usuarios estableciendo un camino fijo a través de la red. La ruta se determina después de que la parte llamante inicie el procedimiento de establecimiento de llamada e informe a la red, de la dirección de la parte llamada (es decir, después de que el usuario marca el número de teléfono). Las conexiones de conmutación de circuitos se usan también para el tráfico de voz. El camino dedicado se requiere debido a la naturaleza sensible al retardo de las llamadas en voz. Además, el largo tiempo de establecimiento de llamada se compensa con el relativamente largo tiempo de retención de llamada.



Fig. 8 Componentes de una red conmutada Por razones similares, las conexiones en modo circuito no son adecuadas en llamadas de datos. La naturaleza de ráfaga de los datos da a entender que un procedimiento largo de establecimiento de llamada derrocha tiempo en una transmisión de datos corta. Dado que la red de conmutación de circuitos se optimiza para la voz, todos los canales tienen una banda de paso de banda estrecha ( 4 Khz. o 64 kbps), lo que de nuevo, significa que las llamadas de datos tendrán una duración mayor. Si la conexión se mantiene entre sesiones, la dedicación del canal explica que el canal está en reposo la mayor parte del tiempo. Aunque los datos puedan ser transportados sobre circuitos conmutados, es un uso poco eficiente de dichos recursos y no es óptimo para la transmisión de datos. Conviene señalar que un nuevo conjunto de servicios digitales en modo circuito se han introducido en el mercado . Estos servicios ofrecen canales de

Host 1

Host 1

Host 1

Nodo A

Nodo B

Nodo D

Nodo E

Nodo C



conmutación de circuito de banda ancha a velocidades de 45 Mbps. Estos servicios de banda ancha dial-up Son empleados normalmente en facilidades de back-up para operaciones de recuperación de desastres en la que el valor de la conexión compensa la ineficiencia de los datos.

7.2 Conmutación de paquete

La conmutación de paquete fue la primera descrita para la comunicación de datos en los comienzos de los años sesenta. Con la conmutación de paquetes no hay conexión física dedicada extremo a extremo entre dos usuarios durante el intercambio de información; en lugar de eso, los usuarios envían sus mensajes a la red para que sean entregados a otro usuario. La conexión extremo a extremo entre usuarios, entonces, es más lógica que física. Puesto que los canales entre los nodos no están dedicados a una conexión concreta extremo a extremo, pueden ser compartidos por muchas conexiones lógicas extremo a extremo. De esta manera, la conmutación de paquetes optimiza el uso de los recursos de la red, permitiendo que varias aplicaciones compartan facilidades de transmisión, de esta manera los canales físicos nunca estarán en reposo, excepto en una ausencia total de tráfico. La conmutación de paquetes es conveniente solamente para el tráfico no sensible al retardo, ya que las variaciones en las cargas de tráfico pueden producir retardo de encolamiento. En las redes de conmutación de paquetes (PSN), los mensajes de usuario se subdividen en unidades de transmisión llamadas paquetes. Aunque los paquetes pueden variar en tamaño, tienen un máximo fijo, como 128 o 4.096 octetos. El receptor tiene la responsabilidad de volver a construir el mensaje original en los paquetes entrantes. Una conexión de conmutación de paquete define un camino lógico entre dos host a través de la red de paquetes, pero no dedica ninguna facilidad física a esta conexión. De esta manera, varias conexiones de conmutación de paquetes pueden compartir los recursos físicos, optimizando el uso de los recursos de la red. Cuando los paquetes se reciben en un nodo, se colocan en búferes y se envían al nodo siguiente por el camino más óptimo disponible. El hecho de que múltiples usuarios compartan un recurso físico en función de su necesidad es un tipo de TDM estadística. Un problema potencial de la TDM estadística es que algunas transmisiones se verán retardadas. Por ejemplo, si dos paquetes están preparados para transmitirse sobre una misma línea física, en el mismo momento, el nodo enviará uno de ellos y almacenará el otro. Este corto retardo no es un problema para



muchas aplicaciones de datos, puesto que la mayoría de las aplicaciones de datos comunes son insensibles al retardo. Las aplicaciones sensibles al retardo, sin embargo,7no pueden usar este esquema. Los paquetes son enviados a un nodo de la red por el usuario (host) y reenviados a través de la red de nodo a nodo hasta su entrega en el host destino. Como vimos anteriormente, el nodo de transmisión debe almacenar el paquete hasta que pueda reenviarlo al siguiente nodo. Por esta razón, la conmutación de paquetes es entendida como técnica de almacenamiento y reenvío. Las redes de paquetes pueden operar en dos modos de conexión, orientados a la conexión o no orientados a la conexión (connectionless). En una red orientada a la conexión, o de circuito virtual (VC), debe establecerse una conexión lógica extremo a extremo entre dos host antes de que el intercambio de datos tenga lugar. Las redes orientadas a la conexión son un poco análogas a la red telefónica: antes de que la gente pueda hablar con alguien, debe establecerse una llamada. El camino de conexión se establece en seguida, y la red puede manejar el control de errores y flujo, puesto que el camino es normalmente fijo durante la conexión. Con redes no orientadas a la conexión, o red de datagrama, no es necesario una conexión lógica antes del intercambio de datos. Estas redes son análogas al sistema de correos: un datagrama se transmite cuando hay datos para enviar; cada datagrama es encaminado individualmente (y, por tanto puede llegar a su destino fuera de secuencia), y no pueden proporcionarse ni control de errores ni de flujo eficazmente por la red. Existen otros dos términos que se usan para describir los servicios de una red de paquetes. Servicio asegurado significa que la red garantiza la entrega secuencial de paquetes y puede notificar a los emisores cuando los paquetes se han perdido. Un servicio no asegurado es aquel en el que la red no garantiza la entrega de paquetes y que no notifica a los emisores cuando se han perdido o descartados los paquetes. Las tradicionales Redes publicas de datos con conmutación de paquetes (RPDCP) ofrecen un servicio VC seguro. Cuando dos host quieren comunicarse establecen un VC entre ellos definiendo una conexión lógica host a host. En una conexión segura VC, aunque se garantiza que los paquetes son entregados en el host destino en secuencia, las líneas físicas no están dedicadas a la conexión entre los dos host. Aunque todos los paquetes asociados con un VC sigan probablemente el mismo encaminamiento a través de la red, el usuario no posee

7 Algunas aplicaciones de datos, como información de bolsa y sistemas de monitoreo en tiempo real, son, de hecho, sensibles al

retardo y no pueden tolerar un retardo de red excesivo



la línea física. Por ejemplo, en la Figura 1.9, un VC entre el host 1 y el host 3 y un VC entre el host 2 y el 3 compartirán el mismo camino físico entre los nodos B y D y el camino físico entre los nodos D y el host 3. Internet, como un ejemplo particular de una red de paquetes, ofrece un servicio de datagrama no asegura para sus usuarios. Los paquetes de Datagrama son enviados a la red, teniendo cada uno su propia dirección y encontrando cada uno el “mejor” camino a su destino. La red no garantiza la entrega de los paquetes , y mucho menos la entrega secuencial. Internet depende de los protocolos en los extremos de la comunicación para asegurar la conexión extremo a extremo. Esta estrategia de red podría parecer la mas débil de las alternativas del funcionamiento de la red de paquetes, pero los sistemas datagrama son muy populares a causa de la simplicidad de la red de las capas bajas y la relativa fiabilidad de las líneas de transmisión. Las redes de Datagrama también muestran una mejor recuperación cuando se enfrenan a pausas porque cada paquete es encaminado independientemente.

7.3 Tecnologías Fast Packet

Los conceptos anteriores cobre conmutación de paquetes han producido nuevos servicios de moda paquete de alto rendimiento, denominados conmutación fast packet. Los servicios y las tecnologías fasta packet se caracterizan por la suposición de una infraestructura de red digital de alta velocidad y una baja tasa de error, y depende de los sistemas del usuario final para la corrección de errores ( y alguna detección de errores). Los servicios fast packet de hoy son, de hecho, inestables, las unidades de datos con errores son desechadas por la red y los usuarios finales no son notificados de tal pérdida de datos. Los servicios fast packet, tienden a dos formas, frame relay y cell relay. Frame relay es conceptualmente similar a la conmutación de paquete VC. Las tramas pueden ser de tamaño variable, como muchos paquetes en una PSN. Los host en una red frame relay establecen un VC antes del intercambio de tramas, y la red desecha las tramas con errores. La diferencia es que los host son responsables de una comunicación fiable extremo a extremo. Frame relay es un servicio en modo paquete adicional para RDSI. Cell relay es diferente a frame relay y a la conmutación de paquete, y usa una entidad de transmisión de tamaño fijo denominada celda. La utilización de una celda de tamaño fijo permite realizar muchas optimizaciones en los conmutadores de la red y tiene mejores capacidades de multiplexación



estadística, permitiendo el transporte de muchos tipos de tráfico, incluyendo voz, video, gráficos y datos. Cell relay se ofrece actualmente en dos tipos: basado en conexión (VC) y connectionless (datagrama) Una tecnología cell relay orientada a la conexión es la base del modo de transferencia asíncrono (ATM). La tecnología cell relay connectionless es la base de SMDS.

8. MODELO DE REFERENCIA DE INTERCONEXIÓN DE SISTEMAS ABIERTOS (OSI)

Durante los años sesenta y setenta, compañías como Burroughs, Corporación de Equipo Digital (DIC), Honeywell, e IBM definieron protocolos de comunicaciones de red para sus productos de ordenador. Debido a la naturaleza propietaria de los protocolos, la interconexión de ordenadores de diferentes fabricantes o incluso entre líneas de productos diferentes del mismo fabricante era muy difícil. A finales de los años setenta la Organización Internacional de Estandarización (ISO) desarrollo el modelo de referencia para interconexión de sistemas abiertos. El modelo OSI comprende una arquitectura de siete niveles, que es la base para los sistemas de red abiertos, y permite a los ordenadores de cualquier vendedor comunicar con los de otro. Los objetivos del modelo OSI son agilizar la comunicación entre equipos construidos por diferentes fabricantes. La estratificación del modelo OSI proporciona transparencia, es decir, la operación de una capa del modelo es independiente de las otras capas. La razón por la que se incluye aquí el modelo OSI es que proporciona una excelente referencia con la cual comparar y contrastar diferente protocolos y funcionalidades. Las implementaciones de OSI son pocas y lejanas sin embargo, podría argumentarse que el Protocolo de Control de Transmisiones/Protocolo de Internet (TCP/IP) es la mejor implementación hasta el momento entre un conjunto de protocolo de sistemas abiertos.

8.1 Capas OSI

El modelo OSI especifica siete capas de protocolos funcionales (Figura 9). Las capas de un mismo nivel (pares) se comunican a través de la red de acuerdo con los protocolos; las capas de niveles adyacentes en el mismo sistema se



comunican a través de un interfaz. La arquitectura de red (como RDSI y RDSI-BA) especifican la función de las capas, los procedimientos de los protocolos para las comunicaciones par a par, y la comunicación a través de interfaz entre capas de protocolos adyacentes. Las implementaciones actuales y los algoritmos no son normalmente especificados. Las tres capas inferiores del modelo OSI son:

o Capa física (capa 1). Especifica las características eléctricas y mecánicas del protocolo usado para transferir bits entre dos dispositivos adyacentes en la red; los ejemplos mas comunes incluyen EIA-232-E (anteriormente RS-232-C), EIA-530, el interfaz serie de alta velocidad (HSSI), V24, V28 y V35.

o Capa de enlace de datos (capa 2). Especifica el protocolo para comunicaciones libre de errores entre los dispositivos adyacentes a través de un enlace físico, ejemplos comunes incluyen el protocolo de comunicaciones síncronas binarias de IBM (BISYNC) y el protocolo de Control de enlace de datos síncrono (SDLC), el protocolo de mensajes de comunicación de datos digitales de DEC (DDCMP), el protocolo de Control de enlace de datos alto nivel para ISO (HDLC), y los procedimientos de acceso al enlace balanceados de la ITU-T (LAPB), los procedimientos al acceso al enlace por el canal D (LAPD), y Procedimientos de acceso al enlace para servicios portadores en modo trama (LAPF).

o Capa de red (capa 3). Especifica los protocolos para funciones como encaminamiento, control de congestión, facturación, establecimiento y terminación de llamadas y comunicaciones usuario-red. Los ejemplos incluyen IP, el protocolo de red connectionless de ISO (CLNP) y los procedimientos de control de llamada de la RDSI (Q.931 y Q.2.931).



Fig. 9 Modelo de referencia OSI. Estas tres capas se denominan capas encadenadas y comprenden procedimientos para comunicación host a nodo y nodo a nodo. Los usuarios finales (host), así como todos los dispositivos de conmutación (nodos) a lo largo de la ruta entre los host, deben implementar estas capas de protocolos8. las cuatro capas superiores del modelo de OSI son:

o Capa de transporte (capa 4). Especifica las funciones y clases de servicios para comunicación libre de error entre los host a través de la subred. Los ejemplos incluyen TCP y el protocolo de transporte de ISO (TP).

o Capa de sesión (capa 5). Especifica la comunicación proceso a proceso, recuperación de errores y sincronización de la sesión.

o Capa de presentación (capa 6). Un conjunto general de servicios de usuario de aplicación no especifica, como encriptación, autentificación, y compresión de texto.

o Capa de aplicación (capa 7). Especifica el interfaz de usuario hacia la red y un conjunto de aplicaciones de usuario especifica. Una muestra de estas aplicaciones y protocolos incluyen el protocolo de trasferencia de

8 Las excepciones son los conmutadores en redes fast packet. estos dispositivos, mientras que usan tres

capas para el establecimiento de VC (frame relay y ATM), usan solamente una pila de dos capas para

transferencias normales de datos.



correo unificado de TCP/IP (SMTP) y el X.400 de la ITU-T para el e-mail, X.500 para los servicios de directorio,

El Telnet del TCP/IP y el protocolo VT de la ISO para los login y los terminales virtuales, el protocolo de transferencia de fichero de TCP/IP (FTP) y el método de acceso de transferencia de ficheros de ISO (FTAM) para la transferencia de fichero, el protocolo de gestión de red unificada de TCP/IP (SNMP), el protocolo de información de gestión común de ISO (CMIP) para la gestión de la red y el protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP) para la World Wide Web.

Estas cuatro capas son denominadas capas de extremo a extremo, ya que solo son implementadas en los hosts. La información de extremo a extremo es transparente para las capas encadenadas. Los nodos de la red que se ocupan de las capas encadenas generan trafico de protocolo de capas superiores especifico para sus aplicaciones; un nodo de conmutación, por ejemplo, podría generar trafico de gestión de red usando el protocolo SNMP, pero esto no afectaría al funcionamiento de las capas encadenadas o a los nodos de la red. Los protocolos RDSI del estándar ITU-T definen un interfaz usuario-red que comprende solo las capas encadenadas. Mientras una RDSI pueden proporcionar por si misma muchos tipos de servicios que usan muchos tipo de protocolos, el interfaz usuario-red se diseño a modo de conjunto de protocolos para el acceso de usuario a la red, sin tener en cuenta el servicio requerido.

8.2 Conmutación de paquete y X.25

La Recomendación X.25 define la interfaz entre un usuario y una RPDCP. Los hosts de usuarios son llamados equipo terminal de datos (DTE) y los nodos de la red se denominan equipo de terminación del circulo de datos (DCE). X.25 es muy importante para las RDSI; la conmutación de paquete será soportada por la RDSI, y X.25 es el protocolo de conmutación de paquete mas comúnmente usado hoy. El X.25 define tres capas de protocolos correspondientes a una interfaz usuario-red:



o Capa 1. Los intercambios de bits entre el DTE y DCE, la Capa físico especificada por X.25, esta basada en las recomendaciones X.21 y X.219.

o Capa 2. Asegura la comunicación libre de error entre el DTE y DCE; el protocolo de la capa de enlace de datos X.25 es LAPB.

o Capa 3. Proporciona reglas para el establecimiento de llamada virtuales y la capacidad para tener varias llamadas virtuales simultaneas en un único canal físico entre el DTE y DCE; este es el llamado protocolo de capa de paquete (PLP).

La Recomendación X.75 de ITU-T es similar a la X.25. originalmente escrita para la interconexión entre RPDCP, a tenido un papel mas general para interconectar muchos tipos de redes de paquetes, incluyendo RPDCP y RDSI.

8.3 Arquitecturas del protocolo

No se discutirá específicamente la OSI, la conmutación de paquetes o detalles de la Recomendación X.25. Un conocimiento básico del modelo OSI, sin embargo, ayudará a la comprensión de la discusión de los protocolos RDSI y RDSI-BA. En suma, un conocimiento de la arquitectura del protocolo X.25 y de la conmutación de paquetes incrementara la comprensión del funcionamiento del modo paquete y de los servicios fast packet de RDSI. ESPACIO DEJADO INTENCIONALMENTE EN BLANCO PARA EXPANSIÓN

DEL DOCUMENTO

9 X.21 no esta implementado en las redes X.25 en Norteamérica, el interfaz de las premisas del cliente común es EIA-

232, EIA-530, o V.35, que son opciones de X.21 bis.



9. TÉRMINOS, DEFINICIONES Y ESTÁNDARES DE LA RDSI

Una RDSI es una red digital que puede proporcionar muchos tipos de servicios al usuario. La verdadera fuerza de los estándares RDSI no es como funciona la red sino como el usuario se comunica con ella y accede a los servicios de red. Este interfaz esta implementado como un conjunto de protocolos incluyendo un conjunto de mensajes utilizados para petición de servicios. La mayoría de la gente ha oído muchos de los términos relacionados normalmente con RDSI, tales como canal D, canal B, 2B+D, velocidad básica, velocidad primaria, NT1, TA, servicios portadores, ITU-TI ANSI. Este capitulo introducirá y definirá muchos de los términos usados en los estándares, la literatura, los productos RDSI de los vendedores y la descripción de los equipos. El uso de estos términos no esta intentando confundir o intimidar al lector. Al contrario, los términos tienen mas bien significados precisos que facilitan la discusión sobre la red, sus componentes y sus servicios. Los conceptos de RDSI son actualmente bastante simples, a excepción del nuevo lenguaje que ha sido introducido para discutirlos. La RDSI no puede prosperar como una estrategia de telecomunicaciones global sin los estándares internacionales. Este capitulo concluirá con una introducción a las organizaciones responsables de crear los estándares RDSI. Es imposible comprender ninguno de los temas de compatibilidad RDSI sin algún conocimiento de los jugadores en el conjunto de los estándares RDSI. Los estándares internacionales proporcionan un entorno común para todos los proveedores de servicio nacional. En los Estados Unidos, no tenemos un único servicio o proveedor de equipos. A causa de este entorno, es necesario un conjunto adicional de estándares para una implementación consistente de la RDSI. Estas definiciones son descritas en lo s estándares de la RDSI Nacional (NI), un conjunto de documentos que definen los servicios y la señalización en los Estados Unidos.

9.1 CANALES DE LA RDSI

En comunicaciones de datos, un canal es un conducto unidireccional a través del cual fluye la información. Un canal puede transportar señales digitales o analógicas conteniendo datos de usuario o información de señalización de red. En entornos RDSI u otros entornos TDM digitales, un canal generalmente se



refiere a un intervalo de tiempo en una línea de transmisión, y es full-duplez (bidireccional). En la red telefónica de hoy, la conexión al bucle local entre el usuario y la OC proporciona un único canal analógico, usado para diferentes tipos de información. Primero, el bucle se usa para transportar señales entre el equipo de usuario y la red. El teléfono, por ejemplo, produce un cortocircuito en la línea para indicar que el auricular se ha descolgado. Un tono de invitación a marcar de la red indica al usuario que marque el numero de teléfono. Pulsos o tonos representan los dígitos marcados, señales de indicación de línea ocupada y señales de timbre aparecen sobre el bucle local. Segundo, después de que la llamada se establece, el bucle lleva información de usuario, que puede ser voz, audio, video, o datos, dependiendo de la aplicación. podría decirse que estos dos tipos de usos representan dos canales lógicos, uno para la señalización y el otro para servicios del usuario. En una RDSI, el bucle local transporta señales solo digitales y contiene varios canales usados para la señalización y datos del usuario. Los diferentes canales coexisten en el bucle local usando TDM. Hay tres tipos básicos de canales definidos para las comunicaciones de usuario en una RDSI, diferenciados por su función y velocidad de bit (tabla 2.1)

- Canal D. Transporta información de señalización entre usuario y red; también puede transportar paquetes de datos de usuario.

- Canal B. Transporta información para servicios de usuario, incluyendo voz, audio, video y datos digitales; opera a la velocidad DS-0 (64 Kbps)

- Canal H. Realiza la función que el canal B pero opera a velocidades de bit superiores a la DS-0.

Las secciones siguientes describirán estos canales con más detalle.

9.2 El canal D

Todos los dispositivos de RDSI se conectan a la red usando un conector físico estándar e intercambian un conjunto de mensajes estándar con la red para solicitar servicios. Los contenidos de los mensajes de petición de servicio variarán con los diferentes servicios solicitados; un teléfono de RDSI, por ejemplo, pedirá a la red servicios diferentes que una televisión de RDSI. Todo los equipos de RDSI, sin embargo, usaran el mismo protocolo y el mismo conjunto de mensajes. La red y el equipo de usuario intercambian todas las



peticiones de servicio y otros mensajes de señalización sobre el canal D de RDSI. Normalmente, un único canal D proporciona los servicios Tabla 2.1. Tipos de canales RDSI. _______________________________________________________ Canal función Velocidad de Sitio _______________________________________________________ B Servicios portadores 64 kbps D señalización y datos en modo paquete. 16 kbps(BRI) Ho Servicio portador de banda ancha. 64 kbps(PRI) H1 Servicio portador de banda ancha. H10 (23B) 1,472 Mbps H11 (24B) 1,536 Mbps H12 (30B) 1,920 Mbps Nx64 Servicios portadores de banda variable 64 kbps hasta 1,536 Mbps en Incremento De 64 kbps. Es necesario notar que un canal H es normatividad americana ANSI, pero no es definido en el estándar ITU-T De señalización a un único interfaz RDSI (punto de acceso). Es posible para un único dispositivo de RDSI (ej., una PBX ) que sea conectado a la red con mas de un interfaz RDSI. En este escenario es posible que el canal D proporcione información de la señalización para muchos interfaces RDSI. Esta capacidad ahorra canales y recursos de equipo agrupando toda la información de la señalización sobre un canal, y esta solo disponible en las líneas T del interfaz RDSI, como se comenta mas abajo. Aunque la función principal del canal D es la señalización usuario-red, en el intercambio de estos mensajes de señalización es improbable usar todo el ancho de banda disponible. El canal sobrante se estima que sea lo bastante grande para permitir a los proveedores de servicio ofrecer al usuario servicio de datos a velocidades de hasta 9,6 Kbps sobre el canal D. Esto es una ganga para los usuarios por que 16 Kbps completos de canal D están normalmente disponibles. Los mensajes de señalización usuario-red siempre tiene prioridad sobre los paquete de datos. El canal D opera a 16 o 64 Kbps y depende del interfaz de acceso de usuario, descrito mas adelante.



9.3 El canal B

Las señales intercambiadas en el canal D describen las características del servicio que el usuario esta solicitando. Por ejemplo, un teléfono RDSI puede solicitar una conexión en modo circuito que opera a 64 Kbps para soportar una aplicación de conversación. Este perfil de características describe lo que se llama un servicio portador. Los servicios portadores (descritos con mas detalle en el capitulo 3) son permitidos por lar red, asignando un canal en modo circuito entre dispositivo solicitante y destino. En el bucle local los canales B se designan para proporcionar este tipo de servicio. El propósito principal del canal B es transportar voz de usuario, audio, imagen, datos y señales de video. Ninguna petición de servicio es enviada sobre el canal B. Los canales B siempre operan a 64 Kbps , la velocidad de bits requerida para las aplicaciones de voz digital. El canal B puede usarse para aplicaciones en modo circuito y en modo paquete. Una conexión en modo circuito proporciona una conexión usuario a usuario transparente y permite satisfacer la conexión a un tipo de servicio especifico (ej., televisión o música). En modo circuito, no se define ningún protocolo por la ITU-T sobre la capa física (64 Kbps) para los canales B; cada usuario de un canal B es responsable de definir los protocolos que se usan sobre la conexión. También es responsabilidad de los usuarios asegurar la compatibilidad entre los dispositivos conectados por carnales B. Las conexiones modo paquete soportan equipos de conmutación de paquetes usando protocolos como X.25 o frame relay. La RDSI puede proporcionar un servicio en modo paquete interno o puede proporcionar acceso a una RPDCP existente para servicio de paquetes. En cualquier caso, los protocolos y procedimientos de la RPDCP deben adherirse cuando se solicite el servicio de modo paquete. Los canales B pueden usarse en modo bajo de manda, cuando se describió anteriormente, o en modo permanente. Si un canal B se aprovisiona para el servicio permanente no se necesita ninguna señalización de canal D para el funcionamiento del canal B. Un ejemplo de aplicación podría ser la provisión de un canal B permanente para acceso de alta velocidad (64 Kbps) a una RPDCP o acceso a frame relay. El punto mas importante es la relación entre los canales B y D. El canal D se usa para intercambiar los mensajes de señalización necesarios para solicitar servicios sobre el canal B.



9.4 Los canales H

Una aplicación de usuario que requiere una velocidad de bit superior a 64 Kbps puede obtenerse usando los canales de banda ancha, o canales H, que proporcionan el ancho de banda equivalente a un grupo de canales B. Las aplicaciones que requieren velocidades de bit superiores a 64 Kbps incluyen la interconexión de LAN, datos de alta velocidad, audio de alta calidad, tele conferencia y servicios de video. El primer canal de banda ancha implementado en un canal Ho , que tiene una velocidad de datos de 384 Kbps. Esto es equivalente lógicamente a agrupar 6 canales B juntos. Un canal H, comprende todos los intervalos de tiempo disponibles en un único interfaz de usuario empleando una línea T1 o E1. Un canal H11, opera a 1,536 Mbps y es equivalente a 24 intervalos de tiempo (24 canales B ) para compatibilidad con una línea T1. Un canal H12 opera a 1,920 Mbps y es equivalente a 30 intervalos de tiempo (30 canales B ) para la compatibilidad con una línea E1. ANSI ha especificado un canal H 10 que opera a 1.472 Mbps y es equivalente a 23 intervalos de tiempo sobre un interfaz T1.Este canal fue definido por ANSI para soportar un único canal de banda ancha y un canal D sobre la misma línea de acceso T1; con un canal H11, un canal D y un canal de banda ancha no pueden coexistir en el mismo interfaz T1. Otro conjunto de canales de RDSI, llamados Nx64, se han definido para aplicaciones de tasa de bit variables. Este canal es similar en su estructura a los canales H excepto que estos ofrecen un rango de opciones de ancho de banda desde 64 Kbps hasta 1,536 Mbps en incrementos de 64 Kbps. Cuando un usuario solicita una canal Nx64 para una llamada dada, el servicio contiene el tipo de canal (Nx64) y el valor de N (1 a 24). Una ventaja para los usuarios de un canal Nx64 es que no necesitan un equipo de multiplexacion inverso en las instalaciones, ya que la red mantiene la integridad de la secuencia de los intervalos de tiempo entre los N intervalos de tiempo de 64 Kbps. Otra ventaje del canal Nx64 es la posibilidad de particularizar los requisitos del ancho de banda de la aplicación.



10. INTERFASE DE ACCESO

Una interfaz de acceso es la conexión física entre el usuario y la RDSI de forma que este puede solicitar y obtener servicios. El concepto de interfaz de acceso resulta familiar para los usuarios de las redes de hoy. La mayoría de las residencias, por ejemplo, tiene un único teléfono y, por siguiente, una sola conexión al aseo local. Puede decirse que este único bucle local comprende dos canales lógicos, como se describió anteriormente uno para las señales usuario-red (descolgar y otro para los datos de usuario (voz y tonos). Como el numero de usuarios simultáneos aumenta en un emplazamiento del cliente, es necesario es necesario un requisito de recursos físicos par manejar a esos usuarios. Un segundo bucle local, por ejemplo puede proporcionar una segunda línea telefónica, mientras que un multiplex circuitos de enlace pueden proporcionar líneas múltiples entre la Pts de un cliente y la CO. El acceso a otras redes y/o servicios de la red (ej., una red de paquetes o Internet) puede ser proporcionado llevando líneas adicionales a las instalaciones del cliente. No es raro que un centro comercial tenga muchas líneas individuales que lo conecten a la CO para servicios tales como telefonía, fax, un terminal de punto de venta y seguridad remota. El interfaz de acceso RDSI difiere un poco de la interfaz de acceso de la red telefónica de hoy. En primer lugar, un objetivo de RDSI es proporcional todos los servicios sobre una única conexión de acceso de red ( recurso físico ), independientemente del equipo o tipo de servicio. Segundo, la interfaz de acceso RDSI comprende un canal D para la señalización multiplezado con algunos canales B de datos de usuario. Este plan permite que fluya simultáneamente múltiple información sobre una única interfaz física. Las recomendaciones de RDSI de la ITU-T definen actualmente dos interfaces de acceso diferente, denominados interfaz a velocidad básica (BRI) e interfaz a velocidad primaria (PRI). Estos interfaces de acceso especifican la velocidad a la que el medio físico operara y el numero de canales B, D, y H disponibles (Tabla 2.2). Los documentos de Bellcore utilizan un conjunto ligeramente diferente de términos, particularmente, el acceso a velocidad básica (BRA) y el acceso a velocidad primaria (PAR). El uso de esta terminología proviene de la separación del servicio de acceso del interfaz físico; por ejemplo, un BRA podría instalarse físicamente en un emplazamiento en forma de un único interfaz de dos hilos.



10.1 Interfaz a velocidad básica

EL BRI comprende 2 canales D y un canal B y se denomina 2B + D. EL canal D del BRI opera siembre a 16 Kbps. EL BRI se usará normalmente de 2 formas :

o Suministrando acceso RDSI entre un cliente comercial o residencial y el LE de la RDSI

o Suministrando conectividad entre un equipo de usuario y una PBX compatible RDSI..

EL BRI puede suministrarse en varias opciones con diferentes tarifas o paquetes de servicios. Si es únicamente para telefonía sin datos sobre el canal D se denomina 2B + S, pudiéndose ofrecer con 1 solo canal B en la forma denominada 1B + D o 1B + S., si se requiere una baja velocidad pudiera ofrecerse 0B + D para utilizar el canal D para datos. En todas estas formas de BRI el interfaz físico es el mismo siempre lo único que cambia es la manera como los canales han sido activados por el LE y en el tipo de tráfico que se cursa por el canal D.. La velocidad e los datos del usuario en el BRI es 144 Kbps ( 64 Kbps + 64 Kbps + 16 Kbps) aunque la señalización adicional para la conexión física requiere que el BRI funcione a una velocidad un poco mayor.

10.2 Interfaz a velocidad primaria

EL PRI puede disponer varias configuraciones posible tanto en Norteamérica y Japón como en Europa y Latinoamérica. En los primeros se denomina 23B + D basándose en la línea T1 y en los segundo con la norma europea 30B + D basándose en la línea E1. En Norteamérica opera a 1.544 Mbps de los cuales 1,536 son datos del usuario, la norma europea tiene una velocidad de 2.048 Mbps de los cuales 1,984 son datos del usuario. EL PRIl contiene una mayor cantidad de canales de los que un usuario individual puede requerir normalmente y por tanto es mejor usarlo para dar acceso a la red a diferentes equipos de conmutación en las instalaciones del cliente tales como PBX o un host de lata velocidad. Cuando una aplicación requiere mayor velocidad de la que suministra un canal B el PRI entonces puede configurarse como un canal H. Cuando esto sucede el número de canales B disponibles disminuye. Por ejemplo para una aplicación de videoconferencia que requiere 384 Kbps ( un canal Ho) para una llamada, el PRI quedaría con un ancho de banda disponible de 17B + D. SI la aplicación requiere un Canal H11 no quedaría disponible ningún canal B o D. Esta flexibilidad le permite al PRI ejercer



como sistema de acceso de banda ancha y de banda estrecha simultáneamente dependiendo de la aplicación activas que lo este requiriendo en cada momento. El ancho de banda para los diferentes tipos de canales se configura bajo demanda

10.3 Dispositivos funcionales y puntos de referencia

Varios dispositivos diferentes pueden estar presente en la conexión entre un CPE y la red a la que esta conectada. Consideremos el ejemplo simple de un cliente conectado a la red telefónica. Todos loa abonados conectan su telefono mediante un cableado interno con una conexión a la caja interna en el edificio del cliente y un bucle local proporciona una conexión entre el LE y la caja interna. Para el teléfono la caja interna es transparente, el mismo esta conectado al LE. Pueden estar presentes otros equipo, si por ejemplo conectamos una PC al bucle mediante un modem o en un entorno PBX los teléfonos se conectan a ella y ella al LE. Los protocolos gobiernan la comunicación entre los dispositivos de una red. Con todos los dispositivos mencionados aquí uno se puede preguntar que protocolo será usado y donde y quien lo define. UN teléfono por ejemplo usa un protocolo definido por la red: cierta corriente eléctrica representa la señal de descolgar, ciertos tonos o pulsos los números marcados y así sucesivamente . Un modem simula el protocolo de un teléfono en el lado del usuario que conecta al red telefónica. Sin embargo usa un EIA RS232C para conectarse a la PC y un conjunto de comandos AT Hayes para comunicarse a con la PC. EL modem actúa como un conversor de señal para que las señales digitales de salida de la PC se adapten a la red telefónica analógica. La presencia de una PBX agrega otro nivel de complejidad. Un teléfono conectado a una PBX sigue los protocolos especificados por el fabricante de la PBX; muchos teléfonos específicos de PBX no son aptos para la red telefónica pública. La PBX, a su ves, debne usar protocolos específicos de red para la comunicación PBX a red. En el entorno de las comunicaciones de hoy es difícil separa los dispositivos de las funciones que realizan. El caso de las comunicaciones de la PC sobre la red telefónica es un ejemplo. Anteriormente hemos descrito 3 dispositivos: 1 PC, un modem y una red, cada uno de los cuales tiene una función especifica y es controlado por un conjunto de protocolos . Que ocurriría si la PC tuviera un modem interno? El número de unidades funcionales seguiría siendo el mismo pero el número de dispositivos físicos se reduciría a 2 : la PC y la red. En este



ejemplo el número de unidades funcionales y el número de dispositivos físicos actuales difiere debido a una integración de los dispositivos. Estas misma ideas se extienden a RDSI. Las normas de RDSI definen varios tipos diferentes de dispositivos. Cada tipo tiene una función especifica y una responsabilidad. Pero no puede representar la parte física de un equipo. Por esa razón, los estándares los llaman unidades funcionales. Puesto que las recomendaciones de la RDSI describen varios tipos de dispositivos funcionales, hay varias interfases entre dispositivos que requieren un protocolo e comunicaciones cada una. Cada interfaz de unidades des funcionales se llama punto de referencia RDSI. Los párrafos posteriores describirán las diferentes unidades funcionales y los puntos de referencia que se muestran en la Fig. 2,1

10.4 Dispositivos funcionales en al RDSI

EL dispositivo de red que proporciona servicios RDSI es el LE. Los protocolos de RDSI se implementan en el LE, que también es el lado de la red en el bucle local RDSI. Otras responsabilidades del LE ( en el cliente) incluyen mantenimiento, funcionamiento de interfaz crítico, temporización y provisión de los servicios referidos por el usuario. Algunos fabricantes de centrales RDSI fomentan la descomposición de las funciones del LE en 2 subgrupos llamados terminación local ( LT) y terminación de central (ET). La LT maneja las funciones asociadas con la terminación del bucle local mientras el ET maneja funciones de conmutación. Para simplicidad y generalidad nos referiremos normalmente al LE . También esta incluido en el LE el equipo especializado para soportar los servicio de RDSI. Esto tienen que ver con las señalización usada en RDSI y la incorporación de datos en modo paquete o en modo trama en la lista de servicio RDSI. El primero es el manejador de paquete PH. Este dispositivo es responsable de la decodificación de todos los paquetes de señalización RDSI pasados entre el LE y el abonado RDSI. También es usado para distinguir los datos de usuario X.25 en el canal D de los datos de señalización y rutas de los datos de usuario hacia su destino e la RPDCP asociada. El segundo dispositivo es el sistema de señalización de red empleado por RDSi. En el entorno de hoy este sistema es el SS7 ( Sistema de señalización No 7 ). El dispositivo SS7 de la creación e interpretación de los mensajes de la señalización usada entre LE´s en ls RDSI. El dispositivo final es un manejador de trama FH, que tiene una función similar al PH pero soporta tráfico de usuario



Frame Relay en lugar de tráfico de señalización de RDSi y tráfico X.25. EL FH como el PH, puede ser una parte integral del LE o un procesador adjunto conectado al LE. La terminación de red tipo 1 (NT1), o el equipo de terminación de bucle local, representa la terminación de la conexión física entre las instalaciones del cliente y el LE. Las funciones de NT1 incluyen la función de calidad de línea, la temporización, la conversión del protocolo de señalización física, la conversión eléctrica y la transferencia de potencia. La terminación de red tipo 2 (NT2) son aquellos dispositivos que proporcionan conmutación en el sitio del cliente, multiplexación y/o concentración. Esto inlcuiye a las PBX, multiplexores, enrutadores, hosts, controladores de terminales y conmutadores de voz y datos. Un NT2 estará ausente en algunos entornos de RDSI, como en el servicio residencial o Centrex RDSI. Los NT2 distribuyen servicios RDSI que se conectan a el. En este papel los NT2 realizan funciones de conversión de protocolo y de distribución. Una función de distribución crítica es la señalización de la red en representación de los terminales conectados. El NT2 es responsable de toda la señalización de la red. Ejemplo: una PBX podría terminar un teléfono análogo y permitir el acceso a un PRI RDSI a otros abonados. El PBX proporciona conversión de protocolo de voz análoga a digital RDSI, en este caso recoge los dígitos marcados desde un teléfono y genera un mensaje de señalización para el LE. El equipo terminal (TE) es el dispositivo de usuario final, como un teléfono digital o análogo, una estación de trabajo RDS, una terminal X.25 o un terminal de voz y datos integrados. Los equipos terminales tipo 1 (TE1) son aquellos que nativamente trabajan protocolos RDSI como teléfonos o estaciones de trabajo RDSI. Los equipos terminales tipo 2 (TE2) son dispositivos no compatibles RDSI, por ejemplo los teléfonos análogos. Un adaptador de terminal (TA) convierte dispositivos no RDSI a RDSI. Los TA permite a equipos DTE X.25, las PC y otros dispositivos no RDSI a usar una red RDSI. Hay que hacer hincapié en que una única parte física del equipo puede asumir responsabilidades de dos o más unidades funcionales: un PBX puede ser NT1 y NT2 al mismo tiempo, un teléfono RDSI puede traer un TA y un NT1 incorporados lo cual es una ganga.



10.5 Puntos de referencia en RDSI

Los puntos de referencia RDSI definen los protocolos de comunicación entre las diferentes unidades funcionales RDSI. La importancia de los diferentes puntos de referencia es que protocolos diferentes pueden usarse en cada punto de referencia. Normalmente se definen cuatro puntos de referencia para RDSI, denominados R,S, T y U. La ubicación de estos puntos está especificada en la Figura 10 Una diferencia fundamental entre el estándar RDSI Norteamericano y el Europeo, (ITU-T), es que este último considera al NT1 como de propiedad del operador que administra la red lo que hace al bucle local parte integral de la red., en la norma Americana el NT1 es propiedad del usuario. La norma ITU-T no especifica el funcionamiento de la red interna, por lo que no hay normas para transmitir por el bucle local (punto de referencia U). La C comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos (FCC) considera que el NT1 está del lado del cliente, por lo tanto es de su propiedad., además requiere que el límite usuario-red debe ser escrito por un estándar público, y de hecho el argumento de un estándar nacional americano justificó la aparición de un estándar RDSI en la ANSI. Aunque no se muestra en la figura 2.1 algunos fabricantes definen un punto de referencia V el cual identifica el interfaz del nodo de red y es transparente para el usuario.



Fig.10: Punto de referencia y dispositivos funcionales RDSI

11. Estándares RDSI

Los principales estándares que definen la estructura operacional y los protocolos RDSI definido por la ITU-T son:

o Recomendaciones I, 1984 (ampliado en 1988) o I.100: Conceptos generales

o I.120: guías iniciales sobre implantación o I.200: Capacidad de los servicios o I.300: Aspectos de la red o I.400: Interfaces usuarios-red

o I.439: Interfaz física entre usuario y red o I.440: Protocolo del nivel de enlace: LAPD

o I.500: Interfaces entre redes



o I.600: Principios de mantenimiento El diagrama a continuación delinea los estándares de ITU-T para RDSI

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