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LA RED TELEFONICA PUBLICA CONMUTADA

Estructura del Sistema Telefónico

La política de los Teléfonos

El Cto. Local: modems, ADSL e Inalámbrico

Troncales y multiplexión

Conmutación

CONTENIDOIntroducción

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Con el fin de reducir costos las compañías de teléfonos han desarrollado esquemas elaborados para multiplexar muchas conversaciones en un sola troncal física.

Estos esquemas de multiplexion se dividen en dos categorías:

• FDM (frequency division multiplexing) multiplexión por división en frecuencia).

• TDM (time division multiplexing), multiplexión por división en tiempo)

La radiodifusión de AM presenta ambos tipos de multiplexación.

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• Cuando se multiplexan muchos canales juntos es importante tener los canales bien separados . Aunque por lo general existirá cierta superposición.

• La superposición significa que un pico fuerte en el borde de un canal se detectará en el adyacente como ruido no térmico.

• En la multiplexación por división en frecuencia el espectro se divide en bandas de frecuencia y cada usuario posee exclusivamente alguna banda. LHDG / 2012A

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Los estándares mas difundidos son:

Grupo: Un estándar es el de 12 canales de voz a 4KHz multiplexados dentro de la banda de 60 a 108 Khz

Supergrupo: Se multiplexan 5 grupos , es decir 60 canales de voz.

Grupo Maestro: Esta compuesto por cinco supergrupos en el estándar CCITT y por 10 en el sistema BELL.

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• Para los canales de fibra óptica se utiliza una variante de la multiplexión por división en frecuencia llamada WDM (wavelength division multiplexing), multiplexión por división en longitud de onda).

• Este tipo de multiplexacion es simplemente FDM pero a frecuencias altas.

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El sistema consiste básicamente de un cierto numero de fibras entrantes con diferente longitud de onda , las cuales llegan juntas a un prisma (o, para ser más precisos, a una rejilla de difracción), cada una con su energía en una banda diferente.

Los haces pasan a través del prisma o rejilla, y se combinan en una misma fibra compartida para ser transmitidos a un destino distante, donde finalmente se dividirán de nuevo.

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Wavelength Division Multiplexing

Wavelength division multiplexing.

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• La única diferencia respecto a la FDM eléctrica es que un sistema óptico que usa una rejilla de difracción es totalmente pasivo y, por ello, altamente confiable.

• 1990: fue inventada. Los primeros sistemas comerciales tenían ocho canales, cada uno de los cuales era de 2.5 GHz

• 1998: Sistemas de 40 canales de 2.5 GHz

• 2001: Sistemas de 96 canales de 10 Gbps

• En la actualidad se están trabajando sistemas de 200 canales en el laboratorio, teóricamente hay espacio para 2500 canales de 10Gbps.

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Otro desarrollo novedoso es mediante amplificadores ópticos.

• Anteriormente era necesario dividir todos los canales cada 100 Km y convertirlos a eléctricos para amplificarlos por separado, antes de volver a convertirlos a ópticos y combinarlos de nuevo.

• En la actualidad todos los amplificadores pueden regenerar toda la señal una vez cada 1000 Km. sin necesidad de múltiples conversiones opto-eléctricas.

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Los usuarios esperan su turno por asignación cíclica. Cada uno obtiene, en forma periódica, la banda entera durante un breve lapso de tiempo.

Aunque FDM aun se utiliza sobre cables o canales de microondas, requiere de circuitos analógicos. En contraste TDM puede manejarse con dispositivos digitales y a ello se le debe su popularidad en los últimos años.

Es importante saber que TDM solo se puede aplicar a datos digitales, de modo que las señales analógicas se deben de convertir a digitales.

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• La codificación produce números de 7 u 8 bits. El codec toma 8000 muestras por segundo (125 μseg/muestra) porque según el teorema de Nyquist esto es suficiente para capturar toda la información en un ancho de banda de 4 KHz del canal telefónico, esta técnica se llama PCM (modulación por código de pulso).

• Es de considerar que si se utilizan velocidades de muestreo menores la información se perdería y a mayores no se ganaría información extra.

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► El método de la portadora T1 (DS1), la portadora T1 consiste en 24 canales de voz que se multiplexan juntos.

► Por lo común las señales analógicas se muestrean por asignación

cíclica, alimentando la corriente analógica resultante al codec en lugar de tener 24 codec y mezclar después la salida digital.

► Cada uno de los 24 canales, por turno, inserta 8 bits en la corriente de salida.

► Siete bits son de datos y uno es de control, obteniéndose 7 x 8000 = 56,000 bps de datos y 1 x 8000 = 8000 bps de información de señalización por canal.

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Una trama consiste en:

24 canales * 8=192 + 1 bit para enmarcado = 193 bits cada 125 μseg, con una tasa de transmisión de 1.544 Mbps.

El bit 193 se usa para sincronización del marco y sigue el patrón 01010101......, el receptor verifica continuamente este bit para asegurar que no ha perdido sincronía, si lo llegara a hacer el receptor puede esperar hasta detectar otra vez el patrón y volverse a sincroniza.

• La CCITT considera que 8000 bps de información de señalización eren demasiado, de modo que su estándar de 1.544 Mbps se basa en elementos de datos de 8 bits y no de 7, la señal analógica se cuantiza en 256 niveles discretos en lugar de 128.

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• Una vez la señal se digitaliza se tiende a aplicar técnicas estadísticas para reducir la cantidad de bits necesarios por el canal.

• Todos los métodos de compactación se basan en el principio de que la señal cambia con relativa lentitud en comparación con la frecuencia de muestreo, de modo que mucha información de 7 u 8 bits es redundante.

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Transmite no la amplitud digitalizada sino la diferencia entre su valor actual y el previo.

Los saltos de +-16 en una escala de 128 no son probables , podrían bastar 5 bits en lugar de 7 . Si la señal llegara a saltar de manera alocada en forma ocasional , la lógica de la codificación podría requerir varios periodos de muestreo para “recuperarse” . En el caso de la voz se puede ignorar el error que se introduce.

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Requiere que cada valor muestreado difiera de su predecesor en +1 o –1.

Se transmite un solo bit, que indica si la muestra está por arriba o por debajo de la anterior (Modulación Delta).

Cuando la señal cambia con demasiada rapidez se pierde información

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• Una mejora a la PCM diferencial consiste en extrapolar unos cuantos valores previos para predecir el siguiente valor y codificar a continuación la diferencia entre la diferencia entre la señal real y la que se predice

• Es necesario tener en cuenta que el transmisor y el receptor debe utilizar el mismo algoritmo de prediccion.

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La multiplexaxión por división en el tiempo permite que se multiplexen varias portadoras T1 en portadores de orden más alto.

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• 1994: Nace de la necesidad de estandarización para la conexión a múltiples portadoras de larga distancia, todas con diferentes sistemas ópticos TDM.

• 1985: Bellcore, la rama de investigación de las RBOC, comenzó a trabajar en el estándar llamado SONET (synchronous optical network, red óptica sincrónica). En 1989 CCITT produce un conjunto de recomendaciones llamadas SDH (synchronous digital hierarchy, jerarquía digital sincrónica).

• 1989: Se produjo el estándar SONET y un conjunto de recomendaciones paralelas a la CCI-T ( las llamadas SDH : JERARQUIA DIGITAL SINCRONA)

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• Hacer posible la interconexión de redes de diferentes portadoras (longitud de onda, temporización, estructura se marcos...).

• Unificación de sistemas digitales estadounidenses, europeo y japones, basados en canales PCM de 64 Kbps pero incompatibles.

• Proporcionar un mecanismo para multiplexaar varios canales digitales.

• Proporcionar apoyo para las operaciones, la administración y el mantenimiento (OAM).

OBJETIVOS DEL SONET:

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► La trama básica de SONET es un bloque de 810 bytes que se emite cada 125us.

► Puesto que SONET es síncrona , las tramas se emiten haya o no datos útiles que enviar.

► La velocidad de 8000 tramas/seg coincide perfectamente con la tasa de muestreo de los canales de PCM que se utilizan en todos los sistemas de telefonia digital.

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► Las tramas de 810 Bytes de SONET se pueden describir como un rectángulo de bytes de 90 columnas de ancho por nueve filas de alto.

► De este modo 8x810= 6480 bits se transmiten 8000 veces por segundo , lo que da una tasa de datos bruta de 51.84 Mbps.

► Las tres primeras columnas de cada marco e reservan para información de administración del sistema.

► Las primeras tres filas contienen la información extra de la sección.

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► Dos tramas de SONET consecutivas.LHDG / 2012A

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• Las siguientes seis contienen la información extra de la línea.

• La primera se genera y verifica al comienzo y al final de cada sección.

• La segunda se genera y verifica al comienzo y al final de cada línea.

• Las 87 columnas restantes contienen:

87*9*8*800=50.112 Mbps de datos de usuario SPE (synchronous payload envelope, envoltura de carga útil sincrónica).

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Subcapa fotónica: especificaciones de las propiedades físicas de la luz y de la fibra que se usará.

Subcapa de conexión: maneja una sola conexión de fibra punto a punto, generando un marco estándar en un extremo y procesándolo en el otro.

Subcapa de línea: se encarga de la multiplexación de varias tributarias en una sola línea y de desmultiplexarlas en el otro extremoLHDG / 2012A