Red telefónica conmutada

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En telecomunicaciones se escucha todo el tiempo hablar sobre la PSTN o Red telefónica conmutada (Public Switched Telephony Network), sin embargo uno se acostumbra a usar el término sin saber muy bien a qué se refiere. Pues por un giro del destino terminé dictando varias materias que tienen que ver con telecomunicaciones, en éstas he leído y aprendido mucho sobre los términos que uso pero cuya estructura específica he desconocido, así que en ésta entrada me propongo darles una idea de lo que estoy conociendo con fascinación. Disfrútenlo.

Estructura

Como mencionaba en la introducción, la PSTN es una red tradicional de telefonía, hoy en día con la influencia de Internet en nuestras vidas tendemos a ignorar a ésta importante red, sin embargo muchos de los términos y estructura actual de Internet y del cableado estructurado provienen de la forma en que evolucionó la primera.

Una red PSTN es una red de pares de cobre que comunicaban abonados (usuarios telefónicos) en alguna región y la conmutación consistía en permitir que la conexión entre dos de ellos ocurra solamente cuando es necesaria, permitiendo que la red no esté obligada a tener una capacidad de conexiones gigantesca, sino una capacidad suficiente para conectar a los usuarios que se conectan simultáneamente en un periodo de tiempo. Si no existiera la conmutación, una red telefónica tendría que tener una conexión que comunique a cada abonado con cada uno de sus posibles contactos. Tal vez pensemos que eso tampoco es tanto, pero si se multiplican los contactos de cada persona por la cantidad de personas en una sola región el número puede ser inimaginable. La conmutación es supremamente vieja, mucho más que los transistores y los circuitos integrados (la conmutación automática data de 1890 aproximadamente con el uso de Relés para interconectar a los abonados) pero sólo desde la aparición de los IC (Integrated Circuits) se empezó a hacer posible la digitalización de las comunicaciones de voz. La palabra Switch significa conmutador, su origen está en la red telefónica y por ésto se llama conmutada o switched.

La PSTN tuvo una historia en EUA que influenció a todo el mundo. AT&T era la compañía de telefonía hegemónica en este país, luego por ley de antimonopolio en 1984 la corte le ordenó dividirse mediante un acto conocido como «divestiture act» o ley de despojamiento, la infraestructura de la compañía se dividió de tal manera que cada región quedó a cargo de entidades diferentes y cada una de éstas regiones se llamó LATA (Local Access Transport Area). Una LATA era simplemente un área en un Estado con una infraestructura de conexión telefónica determinada, es decir, una ciudad podría ser una LATA, pero una LATA podría cubrir sectores en dos ciudades. La LATA ofrecía servicios telefónicos diversos cuyo costo estaba limitado al costo de la LATA, es decir la conexión con la oficina local y por ende se consideraban Toll-free, es decir llamadas «gratuitas».

Para ofrecer llamadas entre diferentes LATAs se ofrecían servicios inter-LATA, para ésto se necesitaba una infraestructura especial en una instalación diferente, llamada oficina Tandem u oficina conjunta (traducción), tales comunicaciones incurrían en costos adicionales dado que generalmente estaban administradas por entidades especializadas diferentes y se hacían mediante enlaces troncales (Trunk). Hasta 1996 los servicios Toll-free o intra-LATA eran ofrecidos por el propietario de la LATA pero para estimular la competencia se propusieron nuevos papeles para las empresas en el sector, los dueños de la infraestructura telefónica y la LATA misma se llamaron ILECs (Incumbent Local Exchange Carrier o Portador de intercambio titular local, la palabra Carrier suele ser más precisa que portador en éste contexto) pero una empresa que ofreciera servicios usando esa infraestructura debía poder hacerlo y se les llamó CLEC (Competitive LEC). Hoy en día a los proveedores de servicio de Internet que tienen tendidos por todo un (o varios) país(es) se les llama Carriers y son éstos los que se conectan finalmente a Internet, en Colombia también existe la figura de operadores virtuales de telefonía (celular) que son equivalentes a los CLEC de EUA.

La comunicación entre LATAs requiere la comunicación con IXCs (Inter-Exchange Carriers), dispositivos de comunicación entre LATAs y con la ley de 1996 cualquier Carrier puede ofrecer tal servicio, pero quienes tienen la infraestructura grande de IXCs son los grandes Carriers, por ejemplo AT&T, Sprint, Verizon, etc.. Para poder acceder a los servicios que ofrece un CLEC en una LATA, cada operador debe ofrecer acceso a los dispositivos de cada CLEC, estas instalaciones o dispositivos están en un punto llamado el punto de presencia o POP por sus siglas en inglés. Hace unos años también se llamaba POP al lugar de un edificio al cual llegaban las conexiones de telecomunicaciones.

En resumen, una LATA es la unidad estructural básica de la red PSTN, en ella se encontrarán switches de oficina final y switches tandem, la LATA debe tener un POP por cada IXC para poder ofrecer sus servicios a sus abonados y los IXCs deben estar interconectados entre sí, a veces por un IXC mayor que los comunica a la mayoría.

Señalización

La red telefónica fue la primera red en enfrentar el problema de establecer un mecanismo automático por medio del cual se pudiera establecer un camino a través de la infraestructura mencionada anteriormente que comunicara a dos abonados. La solución es un complejo protocolo de señalización que permite comunicar información de interconexión entre los diferentes switches, llegando a necesitar incluso redes especializadas de control de ésta información. Las redes telefónicas hoy en día, están compuestas por dos redes: una de transferencia de datos y una de señalización o control.

El protocolo de señalización más común en éstas redes es SS7 (Signaling Service 7), éste protocolo transporta información de:

  1. Tono de marcación, timbre, tono de ocupado
  2. Transferencia de llamadas entre oficinas
  3. Monitorización de la llamada
  4. Registro de información de facturación
  5. Estado y monitorización de equipos de conmutación
  6. Otras funciones como ID del llamante (Caller ID), correo de voz, etc.

Las redes telefónicas originalmente fueron físicamente diseñadas pensando en señales analógicas cuyas frecuencias no excedían los 4KHz, pero después de los IC, la digitalización de la voz permitió que al interior de cualquier oficina de telefonía hubiera una mezcla de tipos de datos (analógicos y digitales) y formas de conexión, por ejemplo conmutación por circuitos y conmutación por paquetes, la primera para la voz y la segunda para los datos. Los datos inicialmente eran de control para protocolos de señalización, pero con el tiempo se empezó a usar la red telefónica para transmitir datos de computador para los propios abonados mediante modems directamente entre PCs y luego con RASs o servidores de acceso remoto que conectaban mediante modems a los PCs de los abonados con Internet.

Las nuevas tecnologías de acceso como xDSL y Cablemodem han ocupado el espacio de la PSTN, pero al interior la tecnología no ha cambiado mucho, especialmente en las empresas de telefonía que ofrecen servicios de datos. La incursión de empresas de otros sectores como la TV por Cable tienden a tener infraestructuras muy distintas a las descritas en ésta entrada.

Ese es más o menos el resumen de lo que acabo de leer, tomado del libro Data communications and networking escrito por Behrouz A. Forouzan, 4º ed., McGraw-Hill.

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