Vision Rapida Telefonia Tradicional 2009 v5

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BREVE INTRODUCCIÓN A LA

TELEFONÍA

V5 2009

Curso EL629 Prof. Luis Castillo Barros



BREVE INTRODUCCIÓN A LA TELEFONÍA

Antes de empezar el tratamiento de la TELEFONIA IP, debemos conocer los conceptosmás importantes de la TELEFONIA TRADICIONAL, que como todos sabemos, hoy porhoy aún es la dominante en el mundo.

La telefoní a tradicional tiene ventajas sobre la telefoní a IP, las que aún no ha sidoposible superar plenamente.

A la telefoní a tradicional se la identifica con varias denominaciones: TELEFONIA TDM,TELEFONIA DE CONMUTACION DE CIRCUITOS, PLAIN OLD TELEPHONE SERVICE

Por otra parte, a veces para referirse a la TELEFONÍ A IP, se habla de VOZ SOBRE IP , loque en rigor es impropio.

Dedicaremos algunas clases a describir en forma cualitativa el funcionamiento y losconceptos fundamentales de la telefoní a

Terminada esta revisión rápida, iniciaremos el tratamiento de la telefoní a IP (los dí asMartes en la mañana), y en paralelo, se continuará profundizando los conceptos dela telefoní a tradicional (los dí as Jueves y los Martes en la tarde).

2Curso EL629 Prof. Luis Castillo Barros



Teléfono análogoTeléfono análogo

1) El llamante levanta sumicroteléfono y recibetono de discar

2) El llamante marca elnúmero del teléfono con elque quiere comunicarse

3) Se envían señales a travésde la red con el fin deestablecer un circuito para

la llamada

4) La campanilla delteléfono de destino

suena avisando alusuario llamado

5) El llamado levanta ycomienza la conversación.Las señales de audio

viajan en ambos sentidosa través de la red

6) La conversación termina, se hace lafacturación de la llamada, los circuitosy demás recursos usados durante lallamada se liberan




ALGUNOS COMPONENTES DE LA REDTELEFONICA CONMUTADA PUBLICA (RTCP,

PSTN en Inglés)

La infraestructura (teléfonos, red externa, red telefónica conmutada) provee una seriede componentes que permiten establecer las llamadas en forma rápida y confiable.

Una breve descripción de algunos de estos componentes será útil para entender latelefoní a tradicional , y para saber que debe copiar la telefoní a IP de la telefoní atradicional para lograr proveer el mismo desempeño, confiabilidad y seguridad queella.

Algunos de estos componentes , que revisaremos en esta parte del cuso, son:

TeléfonoCodificador de vozCentral telefónicaCentralita privada (Private Branch Exchange PBX)Troncales: Interfaces de interconexión con la RTCP

Señalización




TELEFONO

En la RTPC se utilizan teléfonos analógicos y digitales

Teléfono analógico:Es el tipo más popular en la actualidad. Se conecta a las centrales locales y PBX dela RTCP a las que enví a señales analógicas estandarizadas a través del par de hilosde cobre.

Teléfono digital:Muchas Corporaciones tienen PBX a las que se puede conectar teléfonos analógicosy además teléfonos digitales. Estos últimos digitalizan la voz y entregan y reciben de la PBX directamente señales digitales (señalización y voz), a través del par decobre.

Tienen limitaciones de distancias entre la ubicación del teléfono y la PBX.

Las señales digitales tienen formatos propietarios




CENTRAL

LOCAL

Oscilador

Hí brida CondensadorZumbador

Micrófono

Audí fono

OsOs G

G

CENTRALLOCAL

6

Teléfono analógico




CENTRALLOCAL

Oscilador

Hí bridaCondensadorZumbador

Micrófono

Audí fono

OsOs G

G

CENTRALLOCAL

Hz. 1209 1336 1477

697 1 2 3

770 4 5 6

852 7 8 9

941 * 0 #

Teléfono analógico




CODIFICACION DE LA VOZCuando hablamos frente al micrófono del microteléfono, se produce una señal eléctrica

analógica que inicialmente viaja en esa forma por el par telefónico hasta la central local.Allí esta señal es digitalizada (convertida en sucesión de ceros y unos) y transmitida en

esta forma hasta el otro extremo de la red, donde vuelve a convertirse en analógica.

El método para convertir las señales analógicas de audio a formato digital, y viceversa,está estandarizado.

El estándar es el G.711. Usa una técnica de codificación llamada PCM (Pulse CodeModulation)

Dentro de G.711 hay dos variantes: G.711u (usado principalmente en Norteamérica) yG.711a (usado fuera de Norteamérica)

G.711 convierte las señales analógicas de audio entrantes en señales digitales a una tasade 64.000 bits/seg, a la salida.

Un canal simple es normalmente denominado IT.

Un banco PCM o trama E1 está constituido por 30 IT + 1 IT para la señalización + 1 IT parasincronismos y alarmas




CENTRALES TELEFONICAS

Son los nodos que conforman el núcleo de la Red Telefónica Conmutada Pública.Conmutan las llamadas de circuito a circuito, estableciendo el camino requerido para lasllamadas por la red telefónica de circuitos.

Un grupo de circuitos entre centrales se denomina TRONCAL y su capacidad se mide en tramas E1

Las centrales se categorizan en base a las funciones que realizan.

Ya vimos la clasificación usada en Chile.

Es útil dedicar unos minutos a conocer la nomenclatura usada en EE.UU. para entendertextos de telefoní a editados en ese paí s.

La central a la que llegan las líneas de los usuarios (CENTRAL LOCAL), en EE.UU. son

conocidas como Central Office , CO o Central Clase 5.

Las centrales locales son operadas por las compañí as telefónicas locales, operadores a losque en EE.UU. se les denomina Local Exchange Carrier (LEC)




Las centrales locales entregan , a través de troncales, las señales digitalizadas al centro de lared RTCP

Las centrales TANDEM , son operadas en EE.UU. por compañí as de larga distancia a las que sellama Interexchange Carrier (IXC).

Las centrales Tandem se conectan a centrales locales y a otras centrales Tandem para

proveer caminos de circuitos a través de la RTCP.

Las centrales Tandem son conocidas en EE.UU. como centrales Clase 4 (interconecta áreasde una ciudad o pueblos en una región), Clase 3 (interconecta grandes centros depoblación en una región particular), Clase 2 (interconecta todas las regiones), Clase1(interconecta centros internacionales fuera de EE.UU.)

Ellas cursan tráfico masivo y están diseñadas para ser muy escalables y confiables.

En telefoní a IP los routers vienen a ser sí mil de las centrales telefónicas




Teléfon

o an

álogo Teléfono análogo

CENTRAL TANDEM

CENTRAL LOCALCENTRAL LOCAL

CENTRAL TANDEM

RTCP (PSTN)




PRIVATE BRANCH EXCHANGES (PBX)

La PBX son la base de las redes de voz corporativas de empresas y organismos de diversasíndoles. Las redes corporativas pueden estar constituida por una o varias PBXinterconectadas entre ellas mediante troncales TIE.

Los teléfonos conectados a las PBX se conocen con el nombre de extensión ó anexo

Las redes corporativas tienen diferencias con aquellas que atienden residencias.

Tienen que servir a múltiples usuarios que requieren de features avanzados (caller ID,transferencia de llamadas, desví o de llamadas, etc.).

En estas redes las llamadas entre los usuarios de la corporación, desde el punto de vista

de los usuarios, no distinguen si ellos están en la misma ciudad o en otra muy lejana. Esdecir toda llamada dentro de la Corporación es llamada local.

Para las comunicaciones con el exterior (con la RTCP) las PBX se interconectan a centraleslocales mediante grupos de circuitos que son de uso común para todos o grupos deanexos, consiguiéndose así ahorros de costos, al aprovechar mas eficientemente las

con

exion

es con

la RTCP. 12Curso EL629 Prof. Luis Castillo Barros



Servicio Direct Inward Dial (DID)

Para una PBX que disponga del equipamiento necesario, se puede contratar con la

empresa de telefoní a local el servicio Direct Inward Dial (DID). Este servicio permite quelas llamadas desde la RTCP lleguen directamente a la extensión (o anexo), sin pasar poroperadora. Para ello la central local asigna troncales especiales, analógicas o digitales, porlas que enví a a la PBX los últimos dí gitos digitados por el abonado llamante, los quecorresponden al número del anexo.

En

el servicioD

ID

la cen

tral local de la RTCP señaliza a la PBX para que in

icie el procesoDID, que consiste en enrutar la llamada entrante directamente al anexo correspondientea los últimos dí gitos marcados por el llamante, los cuales también son transferidos por lacentral local a la PBX.

Las PBX también proporcionan los features tradicionales, como llamadas en espera,conferencias, desví os.

Muchas grandes corporaciones tienen redes de PBX. Las troncales que interconectan lasPBX entre ellas se les conoce como troncales TIE.

En sistemas de telefoní a IP las PBX IP realizan las mismas funciones de las PBX de la PSTN




Red corporativa

Teléfono análogCENTRAL LOCAL

RTCP(PSTN)

PBX 2

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CENTRAL TANDEM

CENTRAL TANDEM

Extensiones óanexos

PBX 1

TroncalTIE


Esta interconexiónpuede ser mediantelíneas normalesanalógicas o

mediante troncalesespeciales quepermiten serviciosDID, cabecera PBX,etc.

CENTRAL LOCAL



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TRONCALES: Interfaces de interconexióncon la RTCP

Para la conexión a la RTCP existen diferentes tipos de TRONCALES o INTERFACES, quecorresponden a puertas por las que se intercambia señalización y las señales de audiocorrespondientealaconversación telefónica. Hay puertas digitales y analógicas.

� PUERTA FXS: La forma más común de conexión a la RTCP es como usuario de una líneatelefónica analógica de una central local. A este tipo de puerta de entrada a la RTCP sele conoce como línea ó puerta FXS (Foreign Exchange Station). Todos tenemos en lasparedes de nuestra casa, una o más puertas FXS. Las puertas FXS proporcionan servicioPOTS.

A las puertas FXS se conectan dispositivos o terminales FXO (Foreign Exchange Office)como lo son los teléfonos analógicos, las máquinas fax, los módems, las PBX, etc.

Todo terminal FXO tienen una o más puertas FXO para conectarse a puertas FXS de la

RTCP.

Las puertas FXS de la RTCP proporcionan hacia el terminal FXO, baterí a de alimentación,tono d e invitación a discar y voltaje de ringing, y reciben del terminal FXO tonos MFC yseñales de cuelgue y descuelgue.

Se tiene entonces que, como ocurre con un plug y un jack, siempre una puerta FXO se

conecta con una puerta FXS. Nunca FXO con FXO ni FXS con FXS.Curso EL629 Prof. Luis Castillo Barros



Curso EL629 Prof. Luis Castillo Barros 16

CentralLocal

CentralLocal

CentralLocal

FXS

FXS

FXS

FXS

FXO

FXO

PBX

FXO

FXOFXO

FXS

FXS

FXS

FXS

PBX

FXO

FXOFXO

FXS

FXS

FXS

FXS

En dispositivostelefónicos la puerta

FXO se suele rotularLINE y la puerta FXSPhone, indicandocon ello que en esapuerta se debeconectar una línea o

un teléfono,respectivamente

FXS SFXO O



Curso EL629 Prof. Luis Castillo Barros 17

FXO

FXO

FXS

CentralLocal FXS

FXS

RED TCP/IP

RED TCP/IPFXS

FXS

FXOFXO

GATEWAY ADAPTADOR ATA

IPPBX

FXSFXS

FXO

FXO

RED TCP/IPPBX

FXS

FXO

FXSFXO

FXS

FXS

FXS

GATEWAY

ADAPTADOR ATA

ATA = Analog Telephone Adaptor



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Si se con

ecta un

a puerta FXO con

otra puerta FXO,n

o se logra in

tercon

exión

algun

a,ya que corresponde a conectar un teléfono con otro teléfono, sin que nadieproporcione tono d e invitación a discar, voltaje de alimentación ni voltaje de ringing.

� PUERTA DIGITAL ISDB BRI (Basic Rate Interface) : Permite la conexión digital deusuarios con servicio RDSI. Esta conexión proporciona dos circuitos denominadosBearer (B) y uno Delta (D), por lo que se dice que ésta es una conexión 2B + D. Cadacircuito B permite la transmisión de dos flujos (uno en cada sentido) de 64 Kbps deinformación de datos, voz, video, y el circuito D de flujos 16 Kbps de información deseñalización y control, y eventualmente también de datos (telemetrí a).

Nota: ISDN = Integrated Service Digital Network, en español = RDSI




� LINEA TRONCAL ANALOGICA: Para interconectar PBX con servicios especiales (DID,número cabecera de PBX, etc.) a la RTCP. Las troncales que permiten servicio DID

pueden hacer llegar dí gitos al terminal (PBX) conectado a ellas, lo que no es posible siel terminal se conecta a una puerta FXS normal.

Las troncales analógicas para servicio DID cursan tráfico solamente en el sentidoentrante a la PBX.

� PUERTA DIGITAL E1 permite la conexión de 32 circuitos de voz (32)

� PUERTA DIGITAL T1 (noseusaen Chile) permite la conexión de 24 circuitos de voz (24)

� PUERTA DIGITAL E1 PRI (Primary Rate interface) permite la conexión digital de una PBXcon servicio RDSI a la RTCP. Corresponde a una conexión de 30 circuitos B 64 Kbps más2 circuito D 64 Kbps (30B + 2D)

� PUERTA DIGITAL T1 PRI (no se usa en Chile) permite la conexión digital de una PBX con servicio RDSI a la RTCP. Corresponde a una conexión de 23 circuitos B 64 Kbps más 1circuito D 64 Kbps (23B + D)




20

Además existen diferentes tipos de troncales (interfaces) para la interconexión decentrales entre sí .

Los distintos tipos de interfaces para la interconexión entre centrales se definen con sus

respectivos protocolos, cada un

o de los cuales se con

oce como un

SISTEMA D

ESEÑALIZACIÓN

Por ahora nos referiremos solamente al Sistema de Señalización más popular: SS7

Más adelante, una vez terminado el tratamiento de la telefoní a IP, estudiaremos otrossistemas de señalización.




SEÑALIZACIÓN

El establecimiento, supervisión y disolución de una comunicación telefónica requieregenerar, transmitir, procesar e interpretar diferentes tipos de señales, para

� informar a los dispositivos de la red que un teléfono ha descolgado,� comunicar la información sobre el destino de la llamada que requieren los

dispositivos de la red para enrutarla debidamente y� notificar a ambos usuarios (llamante y llamado) sobre el estado de la llamada.

Además, como veremos más adelante, en la RTPC se requieren otras señales como porejemplo para facturar las llamadas, para supervisarlas, para transmitir alarmas,categorí as, etc.

Existen distintos sistemas de señalización, debidamente estandarizados.

Actualmente el Estándar ITU-T usado en todo el mundo es el llamado Sistema deSeñalización Nº7 (SS7)




En las redes telefónicas que funcionan con SS7, existe además de la red para eltransporte de las señales de audio de la conversación telefónica, una red separada con

caracterí sticas de red de transmisión de datos, para el flujo de la señalización que serealiza en forma de mensajes digitales.

A veces se habla que SS7 es un sistema de señalización fuera de banda, en referencia aque para la transmisión de las señales se ocupan caminos (canales) diferentes a loscanales utilizados para la transmisión de las señales de audio correspondientes a laconversación.

Los elementos clave en SS7 son :

� SP = SIGNALING POINT (interface con la central con acceso a la red de voz)� STP = SIGNALING TRANSFER POINT (enrutador de los mensajes de señalización)� SCP = SERVICE CONTROL POINT (interface con plataformas de servicios de valor

agregado).

Muchas veces STP integra las función SP y STP




Cuando se establece una llamada, en una primera fase las centrales intercambian

mensajes SS7 para determinar la ruta entre llamante y llamado.

Mediante el enví o de mensajes SS7 los correspondientes SP reservan recursos en lascentrales que se involucrarán en la comunicación.

Luego se establece el circuito entre ambos extremos, el que se mantiene hasta que se

decide disolver la comunicación.

Durante todo el proceso de establecimiento, supervisión y disolución de lacomunicación hay intercambio de mensajes de señalización a través de la red deseñalización, formada por los SP, STP, SCP y los circuitos de datos que los interconectan.

Cuando se decide disolver la comunicación, los diferentes SP informan a susrespectivas centrales que pueden liberar los recursos empleados en la comunicación.

En telefoní a IP también existen protocolos de señalización, cuyo conocimiento es parteimportante del curso.




Teléfonoanalógico Teléfono

analógico

CENTRAL

TANDEM

CENTRALLOCAL

CENTRALLOCAL

CENTRALTANDEM

RTCP

(PSTN)

SP

SP

SP

STP

SP

STP

RED SS7

SCP

Plataforma

SVA

Inglés Español

SP SignalingPoint

PS

STP SignalingTransfer Point

PTS

SCP ServiceControl Point

PCS




ALGO MAS SOBRE SS7




Por los enlaces de la red de señalización se transmiten tres tipos de bloquesde datos, a los que se denomina UNIDADES DE SEÑAL.

El formato de trama de estas Unidades de Señal en la mayoría de losaspectos es semejante al High-level Data Link Control (HDLC), es decircorresponde a un protocolo orientado al bit, para control de enlaces de

datos, que usa transmisión asíncrona y un formato único de tramas que esválido para todos los posibles intercambios tanto de datos como deinformación de control. Los campos de delimitación (banderas) estánlocalizados en los dos extremos de la trama, y ambos corresponden a unacombinación fija de bits.

BLOQUES DE DATOS QUE SE INTERCAMBIAN

POR LA RED SS7: Unidades de Señal




Red para transporte de las señales audio de la conversación

Red para transporte de los mensajes SS7




Las más importantes son las Unidades de Señal de Mensaje (USM), quetransportan la información de señalización propiamente tal. Estainformación va en un campo específico de las USM, llamado Campo deInformación de Señalización (CIS)

Unidades de Señal de Estado del Enlace (UEE), que transportaninformación para mantener informados a los extremos del enlace, sobresu estatus (normal, fuera de alineación, fuera de servicio, congestionado,etc.)

Unidades de Señal de Relleno (USR). Estas unidades se transmitencuando no hay USM ni UEE para ser transmitidas. La información quetransportan permite comprobar que el enlace no está introduciendoerrores.

LOS TRES TIPOS DE UNIDAD DE SEÑAL




FORMATO DE LAS UNIDADES DE SEÑAL

1.- Formato de Unidad de Señal de Mensaje (USM)




2.- Formato de Unidad de Señal de Estado del Enlace (UEE)




3.- Formato de Unidad de Señal de Relleno (USR)




El campo indicador de longitud (IL), además de indicar el largo del mensaje de laUSM, sirve para diferenciar los tres tipos de unidades de señal. IL indica lacantidad de octetos entre los campos IL y BCE

Valor de IL Tipo US IL indica nº octetos

IL = 0 ==> USR 0

IL = 1 ó 2 ==> UEE del campo CEIL >= 3 ==> USM de los campos CIS + OIS

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Método para reconocer el tipo de unidad de señal recibida




Transmisión de una Unidad de Señal de Mensaje (USM) desde el Punto de Señalización (PS) "A" al PS "B"

A B




División funcional del SS7




Arquitectura del SS7

PCCS = Parte Control Conexión de SeñalizaciónCT = Capacidades de Transacción




Formato del Campo de Información de Señalización (CIS) y estructura de la información de señalización, para PUSI

El campo CIS en PUSI

Etiqueta de enrutamiento




Unidades de Señal de Mensaje más frecuentemente intercambiadas

En la tabla se entrega un

listado de las principalesUSM para PUT.

Tipos de Mensajes y sus Códigos (PUT) 37Curso EL629 Prof. Luis Castillo Barros



En la tabla se

muestran los nombresy códigos de losparámetros quepueden contener lasUSM detalladas en latabla anterior

Nombre de Parámetros de Mensajes usados en PUT




Largos típicos de algunas USM:

Nombre Función Cantidad octetos Total USMen campo CIS octetos

USM

IAM Dirección Inicial 14 22

ACM Dirección Completa 7 15

ANM Respuesta 6 14

RLC Liberación Completa 6 14


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