Unidad - 4 - Técnicas de Conmutación

4.1 Circuitos: Red telefónica pública (POTS)

Es el acrónimo de Plain Old Telephone Service (Servicio telefónico Ordinario Antiguo), conocido también como Servicio Telefónico Tradicional o Telefonía Básica), que se refiere a la manera en cómo se ofrece el servicio telefónico analógico (o convencional) por medio de cableado de cobre. En castellano, se denomina RTB

Este servicio es conocido como viejo o tradicional debido a que es el usado desde la invención del teléfono, ya que en las últimas décadas la introducción de medios electrónicos y computacionales ha supuesto la creación de la telefonía digital.

El servicio telefónico es aquel que permite a distintos usuarios establecer comunicaciones de voz a través de un terminal adecuado.

Servicio telefónico se apoya en una red de conmutación de circuitos de bajo retardo extremo a extremo, formada por:

·         Terminales telefónicos

·         Enlaces telefónicos

·         Centrales de conmutación telefónica.
Algunos conceptos:

La red telefónica pública (POTS): Es el conjunto de elementos que hacen posible la transmisión conmutada de voz, con acceso generalizado al público, tanto en Colombia como en el exterior.

Separación contable: Es la presentación de la información económica y financiera de un operador de TPBC de manera separada para cada servicio prestado, sin perjuicio de las disposiciones legales y las establecidas por el Contador General de la Nación y la SSPD.

Servicio de Telefonía Pública Básica Conmutada "TPBC": Es el servicio básico de Telecomunicaciones cuyo objeto es la transmisión conmutada de voz o a través de la RTPC con acceso generalizado al público.

Servicio de Telefonía Pública Básica Conmutada de Larga Distancia "TPBCLD": Es el servicio de TPBC que proporciona en sí mismo capacidad completa de comunicación telefónica entre usuarios de distintas redes de TPBCL, TPBCLE y TMR del País, o entre un usuario de la RTPC en Colombia y un usuario situado en un país extranjero. Este servicio comprende los servicios de TPBCLDN y TPBCLDI.

Servicio de Telefonía Básica Pública Conmutada de Larga Distancia Nacional o Servicio de Telefonía Pública Básica Conmutada de Larga Distancia Nacional "TPBCLDN": Es el servicio de TPBC que proporciona en sí mismo capacidad completa de comunicación telefónica entre usuarios de distintas redes de TPBC local y/o local extendida del País.

 Servicio de Telefonía Pública Básica Conmutada de Larga Distancia Internacional

"TPBCLDI": Es el servicio de TPBC que proporciona en sí mismo capacidad completa de comunicación telefónica entre un usuario de la RTPC en Colombia y un usuario situado en un país extranjero.

Servicio de Telefonía pública Básica Conmutada Local "TPBCL": Es el servicio de TPBC uno de cuyos objetos es la transmisión conmutada de voz a través de la Red Telefónica Conmutada con acceso generalizado al público, en un mismo municipio.

 Servicio de Telefonía Básica Pública Conmutada Local Extendida o Servicio de Telefonía

Pública Básica Conmutada Local Extendida "TPBCLE": Es el servicio de TPBC prestado por un mismo operador a usuarios de un área geográfica continúa conformada por municipios adyacentes, siempre y cuando ésta no supere el ámbito de un mismo Departamento.

Servicio de Telefonía Pública Básica Conmutada Local Móvil Rural (TMR): Es la actividad complementaria del servicio de TPBCL que permite la comunicación a usuarios ubicados fuera de la cabecera municipal, o en un municipio con población total menor a 7,000 habitantes .

Servicio portador: Es aquel que proporciona la capacidad necesaria para la transmisión de señales entre dos o más puntos definidos de la red de telecomunicaciones.

Servicio universal: Se entiende por Servicio Universal aquel que pretende llevar el acceso generalizado a los hogares de los servicios básicos de telecomunicaciones.

Servicios adicionales: Son todos aquellos servicios que atienden necesidades específicas relacionadas con la actividad de interconexión, los cuales pueden contratarse por separado.

Servicios semiautomáticos y especiales: Son todos aquellos servicios de que trata el artículo 29 contenido en el Decreto 25 del 2002 o las normas que los sustituyan.

Servicios suplementarios: Son aquellos servicios suministrados por una red de TPBC, además de su servicio o servicios básicos,

Servidumbre de acceso, uso e interconexión: Es el acto administrativo mediante el cual la CRT impone los derechos y obligaciones a los operadores solicitante e interconectante y prevé las condiciones de carácter técnico, comercial, operativo y económico del acceso, uso e interconexión de las redes.

Sistema de Medición del Consumo: Es el conjunto de definiciones, principios, reglas, procedimientos y funciones de la empresa, organizado en tres procesos básicos a saber: tasación, tarificación y facturación.

Sistema de multiacceso: Es el mecanismo de acceso de los usuarios a los operadores de TPBCLD en virtud del cual el usuario escoge uno de los operadores marcando un prefijo que lo identifica, para que le curse cada llamada.

Sitio de Interconexión: Áreas relacionadas directamente con el punto de interconexión.

SSPD: Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios.

Suscriptor: Es la persona natural o jurídica con la cual un operador ha celebrado un contrato de condiciones uniformes de servicios públicos.

Tarjeta Prepago: Es cualquier medio impreso o electrónico, que mediante el uso de claves de acceso u otros sistemas de identificación, permite a un usuario acceder a una capacidad predeterminada de servicios de telecomunicaciones que ha adquirido en forma anticipada.

Tasa Contable: Es un valor acordado entre un operador de TPBCLDI y un interconectante  internacional, con el fin de distribuir los ingresos recibidos por las llamadas internacionales cursadas entre ellos, en concordancia con el reglamento de la UIT.

Tasa de retorno razonable o utilidad razonable: Es la que permite remunerar el patrimonio de los accionistas en la misma forma en que lo habría remunerado una actividad eficiente en un sector de riesgo comparable, la cual será estimada por el departamento nacional de planeación.

Teléfono público: Aparato telefónico de acceso generalizado al público, conectado a la RTPC, por medio del cual se prestan servicios de telecomunicaciones.

Tráfico internacional entrante: Es el tráfico constituido por las llamadas de larga distancia internacional completadas, efectuadas a través de marcación directa o con asistencia de operadora, destinadas a usuarios ubicados en el territorio colombiano y facturadas por el operador extranjero.

Tráfico internacional saliente: Es el tráfico constituido por las llamadas de larga distancia internacional completadas, efectuadas a través de marcación directa o con asistencia de operadora, originadas por suscriptores ubicados en el territorio colombiano, destinadas a usuarios ubicados en el extranjero y facturadas por el operador al suscriptor que origina la llamada.

TMC: Telefonía Móvil Celular

UIT: Unión Internacional de Telecomunicaciones.

4.2 Paquetes: X.25, Frame Relay

X.25 es  un  estándar  ITU-T  para  redes de  área  amplia  de  conmutación  de  paquetes.  Su protocolo de enlace, LAPB, está basado en el protocolo HDLC (publicado por ISO, y el cual a  su  vez  es  una  evolución  del  protocolo  SDLC  de  IBM).  Establece  mecanismos  de direccionamiento entre usuarios, negociación de características de comunicación, técnicas de  recuperación  de  errores.  

La  norma  X.25  es  el  estándar  para  redes  de  paquetes  recomendado  por  CCITT,  el  cual

emitió  el  primer  borrador  en  1974.  Este  original  sería  revisado  en  1976,  en  1978  y  en

1980,  y  de  nuevo  en  1984,  para  dar  lugar  al  texto  definitivo  publicado  en  1985.  El

documento  inicial  incluía  una  serie  de  propuestas  sugeridas  por  Datapac,  Telenet  y

Tymnet,  tres  nuevas  redes  de  conmutación  de  paquetes. 

La  X.25  se  define  como  la interfaz entre equipos terminales de datos y equipos de terminación del circuito de datos para  terminales que trabajan en modo paquete sobre redes de datos públicas. Las redes utilizan la norma X.25 para establecer los procedimientos mediante los cuales dos ETD que trabajan  en  modo  paquete  se  comunican  a  través  de  la  red.  Este  estándar  pretende proporcionar  procedimientos  comunes  de  establecimiento  de  sesión  e  intercambio  de datos  entre  un  ETD  y  una  red  de  paquetes  (ETCD).

Aplicaciones y Beneficios

•  Reducción  de  complejidad  en  la  red.  Elecciones  virtuales  múltiples  son  capaces  de compartir la misma línea de acceso.

•  Equipo  a  costo  reducido.  Se  reduce  las  necesidades  del  “hardware”  y  el procesamiento simplificado ofrece un mayor rendimiento por su dinero.

•  Mejora  del  desempeño  y  del  tiempo  de  respuesta. Penetración  directa  entre localidades con pocos atrasos en la red.

•  Mayor  disponibilidad  en  la  red.  Las  conexiones  a  la  red  pueden  redirigirse automáticamente a diversos cursos cuando ocurre un error.

•  Se  pueden  utilizar  procedimientos  de  Calidad  de  Servicio  (QoS)  basados  en  el funcionamiento Frame Relay.

•  Tarifa fija. Los precios no son sensitivos a la distancia, lo que significa que los clientes no son penalizados por conexiones a largas distancias.

•  Mayor  flexibilidad.  Las  conexiones  son  definidas  por  los programas.  Los  cambios hechos a la red son más rápidos y a menor costo si se comparan con otros servicios.

•  Ofrece mayores velocidades y rendimiento, a la vez que provee la eficiencia de ancho de banda que viene como resultado de los múltiples circuitos virtuales que comparten un puerto de una sola línea.

•  Los  servicios  de  Frame  Relay  son  confiables  y  de  alto  rendimiento.  Son  un  método económico de enviar datos, convirtiéndolo en una alternativa a las líneas dedicadas.

•  El Frame  Relay es ideal para  usuarios que necesitan una conexión de mediana o alta velocidad para mantener un tráfico de datos entre localidades múltiples y distantes.

•  Opcionales WEB, Libros virtuales: redes Frame  Relay  constituye  un  método  de  comunicación  orientado  a  paquetes  para  la conexión  de  sistemas  informáticos.

Se  utiliza  principalmente  para  la  interconexión  de redes de área local (LANs, local area networks) y redes de área extensa (WANs, wide área networks)  sobre  redes  públicas  o  privadas.  La  mayoría  de  compañías  públicas  de telecomunicaciones  ofrecen  los  servicios  Frame  Relay  como  una  forma  de  establecer conexiones virtuales de área extensa que ofrezcan unas prestaciones relativamente altas.

Frame Relay es una interfaz de usuario dentro de una red de conmutación de paquetes de área extensa, que típicamente ofrece un ancho de banda comprendida en el rango de 56 Kbps  y  1.544  Mbps.  Frame  Relay  se  originó  a  partir  de  las  interfaces  ISND  y  se  propuso como  estándar  al  Comité  consultivo  internacional  para  telegrafía   y telefonía  (CCITT)  en 1984. El comité de normalización T1S1 de los Estados Unidos, acreditado por el Instituto americano  de  normalización  (ANSI),  realizó  parte  del  trabajo  preliminar  sobre  Frame Relay.

4.3 Mensajes: Store and Forward

Store and Forward o almacenamiento y retransmisión es una técnica empleada en telecomunicaciones en la que la información se envía a una estación intermedia, donde se mantiene y se envía en un momento posterior a su destino final o a otra estación intermedia. La estación intermedia, o nodo en una red contexto, verifica la integridad del mensaje antes de enviarlo.

Esta técnica se utiliza en redes con conectividad intermitente, especialmente en el desierto o entornos que requieren una alta movilidad. También puede ser preferible en situaciones en las que hay largos retrasos en la transmisión y las tasas de error variable y alta, o si una directa, de extremo a extremo de conexión no está disponible.

Esta técnica se origina en las redes tolerantes al retraso. No hay servicios en tiempo real que estén disponibles para estos tipos de redes.

Las redes Store and Forward precedieron al uso de las computadoras. El equipo de teletipo Punto-a-punto se utilizaba para enviar mensajes que se almacenaban en el extremo receptor en cinta de papel perforado en un centro de retransmisión.

Un operador humano en el centro quitaba la cinta mensaje de la máquina receptora, leía la información de direccionamiento, y luego la enviaba hacia su destino, el correspondiente saliente de punto a punto de enlace teletipo. Si el enlace de salida estaba en uso, el operador coloca el mensaje en cinta en una cola física, que generalmente consiste de un conjunto de clips o ganchos.

Un teletipo, TTY (acrónimo actual por la lengua original), télex o radioteletipo es un dispositivo telegráfico de transmisión de datos, ya obsoleto, utilizado durante el Siglo XX para enviar y recibir mensajes mecanografiados punto a punto a través de un canal de comunicación simple, a menudo un par de cables de telégrafo.

Las formas más modernas del equipo se fabricaron con componentes electrónicos, utilizando un monitor o pantalla en lugar de una impresora. El sistema todavía se utiliza para personas sordas o con serias discapacidades auditivas, a fin de poner por escrito comunicaciones telefónicas.

4.4 Celdas: ATM

El Modo de Transferencia Asíncrono (ATM - Asynchronous Transfer Mode) proporciona un método de transporte flexible que puede adaptarse a la voz, al vídeo y a los datos. Al igual que X.25 y frame relay, ATM dispone de un mecanismo para conmutar unidades de datos a través de las redes. A diferencia de estos protocolos de conmutación de paquetes, que transmiten unidades de datos de tamaño variable, ATM opera con una unidad de datos de tamaño fijo denominada celda. Al estandarizar el tamaño de la unidad de datos, la eficiencia de los conmutadores aumenta significativamente. ATM es el protocolo de transmisión de la RDSI-B (Red Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha) o B-ISDN. Es capaz de alcanzar velocidades de 155 Mbps, e incluso de 600 Mbps.

El Modo de Transferencia Asíncrona (Asynchronous Transfer Mode), es una tecnología utilizada en telecomunicaciones desarrollada para hacer frente a la gran demanda de capacidad de transmisión para servicios y aplicaciones.

Las redes de tecnología ATM proporcionan tanto un transporte con Tasa de Bit Constante (p.ej. para voz), como un transporte con Tasa de Bit Variable (p.ej. para datos), utilizando de una forma eficiente el Ancho de Banda de la red.

ATM se basa en la Conmutación Rápida de Paquetes o Fast Packed Switching (FPS). 

Descripción del proceso ATM.
Con esta tecnología, a fin de aprovechar al máximo la capacidad de los sistemas de transmisión, sean estos de cable o radioeléctricos, la información no es transmitida y conmutada a través de canales asignados en permanencia, sino en forma de cortos paquetes (celdas ATM) de longitud constante y que pueden ser en rutadas individualmente mediante el uso de los denominados canales virtuales y trayectos virtuales.

Modelo de  referencia B-ISDN del CCITTEl modelo de referencia B-ISDN propuesto por el CCITT consta de tres capas: la capa física, la capa ATM y la capa de adaptación de ATM, AAL.

Capa ATM: La capa ATM es la que realiza la conmutación y encaminamiento de las celdas a través de los nodos de la red. 

Capa de adaptación AAL: ATM se define para dar soporte flexible de comunicación y transporte de información multimedia. Por tanto, debe ofrecer varios tipos de servicios alternativos. 

La capa AAL (ATM Adptation Layer) es la encargada de enlazar el servicio ofrecido por la capa ATM a las necesidades específicas del servicio. 
Formato de las celdas ATM.

1. Header, sus 5 bytes tienen tres funciones principales: identificación del canal, información para la detección de errores y si la célula es o no utilizada. Eventualmente puede contener también corrección de errores y un número de secuencia. 

2. Payload, tiene 48 bytes fundamentalmente con datos del usuario y protocolos AAL que también son considerados como datos del usuario.
El estándar define el protocolo orientado a conexión que las transmite y dos tipos de formato de celda: NNI (Network to Network Interface o interfaz red a red) El cual se refiere a la conexión de Switches ATM en redes privadas
UNI (User to Network Interface o interfaz usuario a red) este se refiere a la conexión de un Switch ATM de una empresa pública o privada con un terminal ATM de un usuario normal, siendo este último el más utilizado.

Campos de celdas ATM.

El VPI (Virtual Path Identifier) etiqueta segmentos de Trayectos Virtuales (VP). 
Fundamentos de ATM

• flexibilidad a cambios futuros,

• uso eficiente de los recursos disponibles (ancho de banda),

• red universal.

• No hay control de flujo ni recuperación de errores. Aunque se exige a la red una probabilidad de pérdida de paquetes inferior a 10-12.

• ATM opera en modo conexión.

• La sobrecarga de información de la cabecera es baja, con lo que se consiguen velocidades de conmutación muy altas.

• El campo de información (payload) es pequeño para poder reducir el tamaño de las colas en el conmutador, disminuyendo el retardo de los paquetes.

• Paquetes de longitud fija, llamados celdas, lo que simplifica la conmutación de datos.

Los caminos y canales virtuales tienen el mismo significado que las conexiones de canales virtuales (VCC, Virtual Channel Connection) en X.25, que indica el camino fijo que debe seguir la celda. En el caso de ATM, los caminos virtuales (VP), son los caminos que siguen las celdas entre dos enrutadores ATM pero este camino puede tener varios circuitos virtuales (VC).
En el momento de establecer la comunicación con una calidad de servicio deseada y un destino, se busca el camino virtual que van a seguir todas las celdas. Este camino no cambia durante toda la comunicación, así que si se cae un nodo la comunicación se pierde. Durante la conexión se reservan los recursos necesarios para garantizarle durante toda la sesión la calidad del servicio al usuario. Cuando una celda llega a un encaminado, éste le cambia el encabezado según la tabla que posee y lo envía al siguiente con un VPI y/o un VCI nuevo. 
Perspectiva de la tecnología ATM
Capa física: La capa física de ATM cubre en términos generales las capas física y de enlace de datos del modelo OSI. 

Una celda ATM está formada por 53 bytes: 5 bytes de cabecera y 48 bytes de datos. La cabecera de la celda ATM tiene los siguientes campos:

CFG (4 bits)

Control de flujo. Sólo tiene sentido en el enlace de acceso Usuario-Red. Se utiliza para asignar prioridades a las distintas celdas, según la información que transporten.

VPI (8bits) / VCI (16 bits)

Identificador de conexión virtual. Permite identificar los enlaces que debe atravesar una celda hasta llegar a su destino.

PT (2 bits)

Permite diferenciar entre la información de usuario, la de control y la de gestión.

Res. (1 bit)

Reservado para implementaciones futuras.

CLP (1 bit)

Es un campo de prioridad de pérdida. Si CLP=0 la prioridad es alta, y si CLP=1 es baja.

HEC (8 bits)

Control de error de la cabecera.

ATM proporciona una serie de ventajas con respecto a otros métodos de transmisión:

Las principales características de ATM son las siguientes:

Encaminamiento

El Modo de Transferencia Asíncrona fue la apuesta de la industria tradicional de las telecomunicaciones por las comunicaciones de banda ancha. Se planteó como herramienta para la construcción de redes de banda ancha (B-ISDN) basadas en conmutación de paquetes en vez de la tradicional conmutación de circuitos.

En la actualidad, ATM es ampliamente utilizado allá donde se necesita dar soporte a velocidades moderadas, como es el caso de la ADSL, aunque la tendencia es sustituir esta tecnología por otras como Ethernet que está basada en tramas de datos.