Diapositivas I - Facultad de Ciencias

Telefonía
Ulises Pineda Rico
Cuerpo Académico de Comunicaciones
Facultad de Ciencias, UASLP
Tel. +52(444) 826-2486 ext. 2964
correo electrónico:
[email protected]
http://galia.fc.uaslp.mx/~u_pineda
Contenido
„
1. Introducción a los sistemas telefónicos
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„
2. Digitalización de la voz
‰
‰
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„
1.1 El sistema telefónico (Historia).
1.2 El aparato telefónico..
1.3 Jerarquía de la red analógica.
1.4 La introducción de dígitos
2.1 Modulación por Amplitud de Pulso (PAM).
2.2 Modulación por Codificación de Pulso (PCM).
2.3 Principales códigos de transmisión utilizados en telefona
3. Conmutación
‰
‰
‰
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3.1 Funciones de la conmutación.
3.2 Conmutación por división de espacio.
3.3 Conmutación por división de tiempo.
3.4 Conmutación bidimensional
Ulises Pineda Rico, Telefonía, FC-UASLP, Ago. – Dic. 2009,
Contenido
„
4. Señalización
‰
„
5. Líneas de transmisión.
‰
‰
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4.1 El sistema SS7.
5.1 Parámetros R, L, C y G de una línea de transmisión.
5.2 Impedancia característica, constante de atenuación, constante
de fase y velocidad de fase de una línea de transmisión.
6. Introducción al análisis de tráfico.
‰
‰
6.1 Modelos probabilísticos del tráfico.
6.2 Filas de espera.
Ulises Pineda Rico, Telefonía, FC-UASLP, Ago. – Dic. 2009,
Bibliografía
„
“Digital Telephony”; John Bellamy; Third Edition, Wiley Interscience,
2000.
„
“Understanding Telephone Electronics”; Bigelow Stephen J., Carr
Joseph J., Winder Steve; Fourth Edition, Butterworth-Heinemann,
2001.
„
“A Study of Non-Blocking Switching Networks”; Charles Clos, The
Bell System Technical Journal; Vol. 32, pages 406-424, March 1953.
„
“Telecommunication Networks: Protocols, Modeling, and Analysis”;
Mischa Swartz; Addison-Wesley, 1988.
„
“Communication Networks”; Leon-Garca, Widjaja;
McGraw Hill, 2000.
„
“Líneas de Transmision”; Rodolfo Neri Vela; McGraw Hill.
Ulises Pineda Rico, Telefonía, FC-UASLP, Ago. – Dic. 2009,
Introducción a los sistemas
telefónicos
Material sugerido a leer:
Capítulo 1 de “Understanding Telephone
Electronics”; Bigelow Stephen J.; Fourth
Edition, Butterworth-Heinemann, 2001.
Historia
„
„
„
„
„
„
„
1860’s: Philip Reis desarrolla una idea de integración de
voz y datos. Ésto, agregando voz a la línea del telégrafo.
1876: Alexander Graham Bell recibe la patente del
teléfono.
1878: Primer intercambio comercial (New Haven).
1885: AT&T se incorpora a administrar el servicio.
1907: un hotel (Waldorf Astoria en N.Y.) tenía 1120
teléfonos (500,000 llamadas/año)
1940: el gobierno cuestiona el monopolio por parte de
AT&T.
1950: FCC (Federal Communications Commision)
regula la entrada de nuevas compañías.
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Historia
Lenguaje
Ampere, Oersted,
Faraday, Maxwell
Orígenes
del hombre
Teléfono
Telégrafo
Servicios integrados
1837
PSTN, ISDN, xDSL
1876
Telefonía
móvil
1, 2, 2.5, 3G y B3G
1981 - Hoy
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El aparato telefónico convencional
(teléfono analógico)
„
Lazo local
‰
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‰
‰
Cada suscriptor se conecta a la oficina central (CO)
CO contiene equipo de conmutación, señalización y baterías
que brindan corriente directa (DC) a los teléfonos.
Cada teléfono se conecta mediante 2 hilos, uno se llama T
(tip) y otro R (ring).
Los interruptores en CO responden a los impulsos de
marcado para conectarlo con el destinatario.
Ulises Pineda Rico, Telefonía, FC-UASLP, Ago. – Dic. 2009,
Teléfono convencional (modelo básico)
Altavoz
Interruptor
colgar/descolgar
Al conector de pared
Micrófono
Ulises Pineda Rico, Telefonía, FC-UASLP, Ago. – Dic. 2009,
Teléfono convencional (hoy)
Generador de impulsos
Altavoz
Altavoz
de repique
Interruptor
colgar/descolgar
Micrófono
Al conector
de pared
Bobina
dúplex
R
Lazo
48 V
T
Ulises Pineda Rico, Telefonía, FC-UASLP, Ago. – Dic. 2009,
Circuitos electrónicos de voz (micrófono
de carbón)
Suspensión
Diafragma
„
Esferas
de carbón
„
„
I
„
Funcionamiento basado
en la variación de la
resistencia en función del
impulso generado por la
voz.
Genera mucho ruido.
Al paso del tiempo las
esferas pueden quebrarse
propiciando así un
deterioro en la eficacia.
Bajo costo de
implementación
Ulises Pineda Rico, Telefonía, FC-UASLP, Ago. – Dic. 2009,
Circuitos electrónicos de voz (micrófono
electrodinámico)
„
Soporte
S
Salida eléctrica
„
N
„
S
Magneto permanente
Diafragma
Cubierta
perforada
„
Un diafragma es unido a
un alambre dentro de un
campo magnético.
Generalmente el campo
magnético es un magneto
permanente.
Con la vibración, del
diafragma, se generan los
cambios de voltaje.
Más eficiente que el
micrófono de esferas de
carbón.
Micrófono electrodinámico
Ulises Pineda Rico, Telefonía, FC-UASLP, Ago. – Dic. 2009,
Circuitos electrónicos de voz (micrófono
electret)
„
PCB
Diafragma
electret
FET
„
Salida eléctrica
„
Respaldo acústico
Anillo
metálico
Cubierta de metal
„
Su funcionamiento
consiste en la relación
V=Q/C.
Contiene un dieléctrico
de fluorocarbón.
Una parte es metalizada,
se carga el material
forzando a los electrones
al metal con un campo
eléctrico externo.
Hoy en día, es común
encontrarlo en los
dispositivos de telefonía.
Ulises Pineda Rico, Telefonía, FC-UASLP, Ago. – Dic. 2009,
Repique electromecánico (“ring”)
Campanas
„
El primer repique (creado por
Mr. Watson 1878) era una
palanca con magneto.
‰
Badajo
‰
„
Bobinas
Lazo
local
C
Interruptor
Bobinas
de repique colgar/descolgar
„
75V a 17 Hz
Alto voltaje debido a los
materiales magnéticos y líneas
de transmisión
Tiempo después, se
reemplazaron con
electroimanes que se atraen y
repelen en respuesta a la
corriente alterna.
Hoy en día, es generado por
DC mediante un inversor de
estado sólido (-48V)
Ulises Pineda Rico, Telefonía, FC-UASLP, Ago. – Dic. 2009,
Función híbrida
„
8
Transmitir
7
6
A
B
C
D
Red de
balance
„
ZL
5
E
„
F
2 hilos
4
G
H
Recibir
3
„
Circuito híbrido 4 a 2 hilos
Interfaz de 2 a 4 hilos para
permitir el efecto dúplex total
(full duplex)
Dúplex total, es la capacidad
de transmitir al mismo tiempo
en ambas direcciones
2 hilos, se utiliza en sistemas
telefónicos analógico/digital,
digital/analógico o analógico
100%.
4 hilos, en sistemas telefónicos
100% digitales.
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Parámetros de operación
„
„
Interfaz de lazo del suscriptor: conexión de 2hilos de líneas telefónicas individuales.
Características Fundamentales:
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‰
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‰
‰
Batería: (-48V DC)
Corriente de operación: 20-80 mA
Protección al sobre voltaje.
Timbrado: (75-85V AC 20-40Hz )
Supervisión: (“on-hook/off-hook” ó DC/no DC)
Prueba: (Monitoreo)
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Realizando una llamada)
Teléfono
Teléfono
S
R
T
S: sleeve
R: ring
T: tip
Llamada
Teléfono
Suscriptor de llamada
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Red telefónica
„
3 elementos básicos
‰
‰
‰
„
Terminales
Sistema de transmisión
Conmutación
Transmisión
Conmutación
Terminales
Lazo local telefónico
‰
‰
Tiene 4 kHz de ancho
Energía relativa
de banda con un rango de
frecuencias de 0-4 kHz.
Éste, transporta la voz
300 Hz
humana entre 300 Hz y 3400 Hz
Energía prom.
de voz masculina
y femenina
3.4 kHz
Frec.
Ancho de banda comercial
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Interfaces del lazo
„
„
„
„
Lazo: canal de transmisión y señalización o ruta entre una terminal de
equipo telefónico y la CO u otro equipo terminal.
Transmisión: transferencia de información a través de un medio.
Señalización: acción requerida para controlar la transmisión.
Equipo terminal:
‰ Instrumento telefónico
‰ Máquinas de Fax
‰ Key Telephone System (multilíneas)
‰ Correo de voz
‰ Módems
‰ Ordenadores
‰ Sistemas de alarma
‰ Sistemas de radio control
‰ Máquinas contestadoras
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Lazo local
„
„
„
„
Normalmente lleva potencia desde la central telefónica
(sistema de conmutación u otro equipo de red) al equipo
terminal.
Transmisión bidireccional de voz y señales de datos entre la
parte llamante y la parte llamada.
Lleva señal bidireccional (supervisión) entre el llamante, la
parte llamada y la central telefónica.
Maneja tonos de progreso
de llamada a la parte llamante
(tono de marcar, tono de
ocupado, repique)
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Jerarquía en el sistema Bell
Clase de
conmutación
Designación
funcional
Núm. en
sist. Bell
Núm. en
indep.
Total
1
Centro regional
10
0
10
2
Centro seccional
52
15
67
3
Centro primario
148
20
168
4
Centro de tarifa
508
425
933
5
Oficina terminal
9,803
9,000
18,803
Segundo nivel
de
conmutación
Primer nivel
de
conmutación
Tercer nivel
de
conmutación
Ulises Pineda Rico, Telefonía, FC-UASLP, Ago. – Dic. 2009,
Definición de rutas
2
1
1
Área
Árealocal
localdede
intercambio
intercambio
1
2
1
2
Distribución de tarifas
2
3
Centro de tarifa
3
3
Oficina
terminal (EO)
EO
EO
EO
1
4
2
1
Mallas
5
Oficina
En tándem
4
EO
Oficina
En tándem
EO Troncales directas EO
Distribución local
5
Definición de
rutas alternas
Conmutación
en tándem
Ulises Pineda Rico, Telefonía, FC-UASLP, Ago. – Dic. 2009,
Sistemas de conmutación
„
Señalización
‰
„
Control
‰
„
Monitoreo de actividad de líneas y envío de
información a funciones de control, envío de señales de
control a líneas de salida.
Proceso de información de señalización y activación de
conexión
Conmutación
‰
Realizar interconexión entre líneas de entrada y salida
Ulises Pineda Rico, Telefonía, FC-UASLP, Ago. – Dic. 2009,
Evolución de la tecnología
„
Conmutación electromecánica
‰
‰
‰
„
Conmutación electrónica
‰
‰
„
No existe encaminamiento alternativo.
La señalización por impulsos, imposible
de utilizarse.
Traslación de número, imposible.
Recibe el número, lo procesa y enlaza
Utiliza una matriz (crossbar)
Conmutación digital
‰
Utiliza la tecnología digital para realizar
las tareas de los sistemas anteriores
Mux
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Conmutación de circuitos
Matriz de
puntos
de cruce
Entrada
Señalización
Control
Salida
Señalización
Conexión física punto a punto
Componentes de un sistema de conmutación
Ulises Pineda Rico, Telefonía, FC-UASLP, Ago. – Dic. 2009,
Sistemas de transmisión
„
Las troncales son empleadas como canal de conmutación entre
conmutadores
‰ Lazo de suscriptor o líneas terminales
‰ Puede ser par alambrado, coaxial, fibra óptica, enlace microondas.
„
Sistema de cable
‰ Dos hilos
„
„
„
‰
Se utiliza par balanceado, propaga señales como un voltaje diferencial
Conmutación bidireccional (full duplex)
Proporciona para el lazo del suscriptor la conexión al teléfono
Cuatro hilos
„
„
Dos pares balanceados
Un par se emplea para transmitir información en cada dirección
Ulises Pineda Rico, Telefonía, FC-UASLP, Ago. – Dic. 2009,
Circuitos de dos y cuatro hilos
Oficina Central
Teléfono
Conmutador
Sistema telefónico
dominante
„
„
„
„
Analógico
Señales viajan en ambas
direcciones
Cubren una distancia corta
(<18,000ft)
Mayor distancia requiere
amplificadores
Conmutador
Oficina Central
Cuatro Hilos
Dos Hilos
Oficina Central
Conmutador
PBX
PBX
„
„
„
„
Conmutador
en tándem
Digital, multicanal
Un par es para mandar y otro para recibir
información.
Mejor desempeño, distancias >= de 80km
Más costoso que dos hilos
Ulises Pineda Rico, Telefonía, FC-UASLP, Ago. – Dic. 2009,
Procesamiento para una llamada
„
Nueve pasos
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Detección de la condición de “off-hook”
Proporcionar tono de llamada
Colectar dígitos
Trasladarlos a un número llamado
Encaminar la llamada a través del conmutador
Preparar la conexión entre origen y destino
Proporcionar timbrado y tono de “ringback”
Detectar “off-hook”
Detectar desconexión y terminar
Ulises Pineda Rico, Telefonía, FC-UASLP, Ago. – Dic. 2009,