Sistemas de Conmutación: Introducción

Dr. Ing. Álvaro Rendón Gallón
Ing. Fernando Mendioroz, MSc. (c.)
Popayán, 2014
Universidad del Cauca
Facultad de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones
Departamento de Telemática

• Ethernet
• Redes de radio-paquetes
• Redes satelitales
• Red telefónica
• Red de enrutamiento por
longitud de onda
• Red IP• X.25
• Frame Relay
• ATM
• MPLS
Redes de Comunicación
Conmutadas
por Difusión
Redes de Conmutación
de Circuitos
Redes Orientadas a
Conexión
Redes No Orientadas a
Conexión
Redes de Conmutación
de Paquetes

• Un circuito (físico o un canal) dedicado para la
comunicación entre los usuarios (apropiado para
telefonía).
• Requiere establecimiento y liberación.
• El establecimiento requiere capacidad disponible de
circuitos y conmutadores.
A
C
E
B
D
F
Conmutación de Circuitos

• Los circuitos son compartidos entre las diferentes
conexiones (uso más eficiente en transmisión de datos).
• Todos los datos son agrupados en paquetes.
• La velocidad de transferencia de los paquetes varía en
función del estado de la red.
A
C
E
B
D
F
Conmutación de Paquetes

• Cada paquete se procesa en forma independiente en los
nodos y puede seguir una ruta distinta: Datagrama.
• Cada paquete lleva la identificación del destino.
• Los paquetes pueden llegar en desorden o perderse.
• El receptor reordena y recupera los paquetes.
Comunicación No Orientada a Conexión (Connectionless)

• Los paquetes siguen una ruta establecida antes de iniciar la
transferencia: Circuito Virtual (conmutado o permanente)
• Requiere establecimiento y liberación
• Cada paquete lleva la identificación del circuito virtual
• La red puede hacer secuenciación y control de errores.
Comunicación Orientada a Conexión (Connection-Oriented)

Libertad, igualdad, fraternidad
… y telecomunicaciones !

El 15 de agosto de 1794, en plena Revolución
Francesa, el ejército francés recuperó la localidad de
Condé-sur-l'Escaut, en la actual frontera con Bélgica,
del dominio de austriacos y prusianos, quienes hacían
parte de una poderosa coalición que tenía rodeada la
naciente república.
La noticia llegó a París, a 230 Km, menos de una hora
después de terminada la operación, gracias al primer
mensaje oficial enviado a través de la línea de
telegrafía óptica instalada entre Lille y París por Claude
Chappe.
Este hecho es considerado como el inicio de la era de
las telecomunicaciones (Huurdeman, 2003).

Semáforo de Chappe (1) Telégrafo y código (2) Semáforo óptico de Claude Chappe
en Nalbach (Alemania) (3)

http://www.nikolasschiller.com/blog/index.php/archives/2008/01/

http://www.nikolasschiller.com/blog/index.php/archives/2008/01/
El primer teléfono de
Antonio Meucci

Rx
Tx
Tx
Rx
Tx
Tx
Rx
Rx
SISTEMA Y MEDIO DE
TRANSMISIÓN
SISTEMA Y MEDIO DE
TRANSMISIÓN
TERMINAL A
TERMINAL A TERMINAL B
TERMINAL B
OPERACIÓN DÚPLEX
OPERACIÓN
SEMIDÚPLEX
CIRCUITO
Tx Rx
SISTEMA Y MEDIO DE
TRANSMISIÓN
OPERACIÓN SÍMPLEX
CANAL

Tx
Tx
Rx
Rx
SISTEMA Y MEDIO DE
TRANSMISIÓN
Rx
Tx
Tx
Rx
SISTEMA Y MEDIO DE
TRANSMISIÓN
TERMINAL A
TERMINAL A
Rx
Tx
Tx
Rx
SISTEMA Y MEDIO DE
TRANSMISIÓN
PAR DE HILOS
PAR DE HILOS
PAR DE HILOS
TRANSMISIÓN A 2 HILOS
TERMINAL B
(el retorno de cada par
puede ser por tierra )
E
E
E
E
PAR DE HILOS
EQUIVALENTES
TERMINAL B
E es: HÍBRIDA, FILTROS DE FRECUENCIA, o: ELECTRÓNICA de
SUPRESIÓN DE ECO, de OPERACIÓN PING-PONG, de OPERACIÓN CDMA.

Z33’
Tx de 4 hilos ( 6 dB )
1
1’
2 2’
Z 2
4 4 ’
Z4
Z 1
3
3 ’
Z 3
Z11’
Z22’
Z44’
lado
de 2
hilos
Rx de 4 hilos ( 6 dB )
R 5
R 6
PÉRDIDA DE RETORNO
ADMITE VARIANTE CON FUENTES DE CORRIENTE
RED DE BALANCE
•Tomamos:
Z1 =Z2 =Z3 =Z4 =R5 =R6 =Z
•La señal entrante por 11’ se
encuentra con un puente de
Wheatstone en equilibrio luego no
pasa a Z3.
•Se calcula Z11’ vista y da Z (se usa
regla de cambio estrella-triángulo).
•Ídem en todos los otros casos por
simetría.
•La potencia en cualquier sentido se
divide 2 veces por 2, luego, hay 6 dB
teórico mínimo de pasaje.

•La corriente en 33’ es nula si la
señal entra por 11’ luego:
11
2
4
2
2
2
4
1 1 2'
/ / /Z Z Z Z
Z Z
Z
n n n  
 

para luego n = 2
para que
2
22'
Z
Z
•La corriente en 44’ también es
nula si la señal entra por 22’
•En todos los pasajes hay 1/2
de la potencia luego hay una
atenuación teórica de 3 dB por
pasaje
Red de balance
Z33’
Tx de 4 hilos (3 dB )
1
1’
T1
2 2’
Z 2
4 4 ’
Z4
Z
1
3
3 ’
Z 3
T2
Z11’
Z22’
Z44’
1
1 1
1
n
n
lado
2
hilos
Rx de 4 hilos ( 3dB )
Pérdida de retorno de eco (ERL)
(17 dB de atenuación)

H
C
A
M
I
N
O
D
E
E
C
O
Red
doméstica
de 2 Hilos
HRed de Larga
Distancia de 4 Hilos
SISTEMA DE TRANSMISIÓN
QUE IMPLICA MÚLTIPLEX +
MEDIO DE TRANSMISIÓN
SEÑAL
TRANSMITIDA
SEÑAL
REFLEJADA DE ECO
DE 1ª REFLEXIÓN
a
b c
f e
d
La atenuación del camino a,
b, c, d, e, f, a es tomada
como equivalente de
referencia para el recorrido
del eco.
Red doméstica
de 2 Hilos

H
+
-
H
+
-
CANCELADOR DE ECO
CANCELADOR DE ECO
M
O
D
E
L
A
D
O
R
M
O
D
E
L
A
D
O
R
C
A
M
I
N
O
C
A
M
I
N
O
C
A
M
I
N
O
C
A
M
I
N
O
D
E
E
C
O
D
E
E
C
O
D
E
E
C
O
D
E
E
C
O
C
O
R
R
E
L
A
D
O
R
C
O
R
R
E
L
A
D
O
R
Red Doméstica
de 2 Hilos
Red de
Larga
Distancia de
4 Hilos
*Retardo en el camino del eco
máximo 60 ms , chip de 16ms
Suficientes.
En sistemas PCM debe al menos
cancelar 24dB , sumados a los 17dB
de atenuación de retorno trans-híbrida
dan 41 dB > 40 dB requeridos por la
norma UIT-T G165
*Hasta 5 equipos PCM en serie en
el circuito doméstico
disminuyen la relación señal a
ruido de 34dB a 24dB.
Red Doméstica
de 2 Hilos

1922 PABX Hasler
La conexión entre los
abonados es establecida de
manera manual por las
operadoras
(Strowger: el factor humano!)
1 Hungarian Patent Office, 1996

Impulsos decádicos
Uniselector
(10 salidas)
Selector de
elevación y giro
(100 salidas)
La conexión entre los
abonados es
establecida por los
selectores, a partir de
los impulsos
generados por el
teléfono del abonado
llamante.
Central Siemens F1

Impulsos decádicos
Los impulsos enviados por el
abonado A se almacenan en un
Registro.
Esta información (número de B) es
usada para controlar los selectores.
Selector de 500 líneas
A
Central Ericsson AGF

Selector de
coordenadas
El control evalúa las
salidas y elige una ruta
antes de establecer la
conexión.
Central Ericsson ARF

La voz es digitalizada y multiplexada en las troncales:
Red TDM (Time Division Multiplex)
Jerarquía Digital Plesiócrona (PDH) Jerarquía Digital Síncrona (SDH)

Procesador APZ
Stored Program Control
(SPC)
El control es realizado por un
procesador digital
Ericsson:
• Procesador APZ
• Lenguaje PLEX
Central Ericsson ARE
ENIAC (tubos, diodos, relés): 1946
1er transistor silicio: 1954
PDP-8 (DTL): 1965

La voz es digitalizada en la interfaz
de abonado.
La conmutación es realizada por
circuitos electrónicos.

Red SDH
Red de Transporte
Conmutado
Red de conmutación de circuitos
Soportada en una red SDH
Voz: ráfaga continua de
pequeños paquetes de datos a
64 Kbps

Sistema de Señalización Nº 7 de Canal Común o Common
Channel Signaling System No. 7 (SS7 según ITU-T o CC7 según
ANSI) constituye un estándar global para las telecomunicaciones,
definiendo los procedimientos y protocolos para intercambio de
información entre las entidades residentes de una red de
señalización (telefonía fija -PSTN-, telefonía móvil -PLMN-, etc.),
para establecimiento, control y enrutamiento de servicios de voz
o datos.
SS7 ofrece soporte para:
 Telefonía Fija o Red Telefónica Pública Conmutada (PSTN);
 Telefonía Celular o Red Pública Terrestre Móvil (PLMN);
 Red Digital de Servicios Integrados (ISDN);
 Redes Inteligentes (IN);
 Interconexión Red Inteligente/Telefonía IP;
 OA&M: Operación, Administración y Mantenimiento.

Define un acceso integrado a
los distintos servicios

Primera arquitectura convergente
Telco-IT para la implementación
de servicios avanzados.
Servicio 800 avanzado
Servicio 900
Prepago
Televotación
Red Privada Virtual
Tarjeta de Llamada
Número Personal
Portabilidad de Número Local
Servicios Basados en
Localización

 Interconectan computadores.
◦ Protocolos de acceso al medio:
 MAC (Medium Access Control) y LLC (Logical Link Control)
 Enrutamiento por direcciones MAC de origen y destino,
contenidas en formato de la trama, e.g.: 00-B0-D0-86-BB-F7
 Establecen a cuál nodo se le permite acceder al medio
(único) de comunicación en un instante dado:
◦ CSMA/CD: Ethernet (IEEE 802.3)
◦ Token Bus: IEEE 802.4
◦ Token Ring: IEEE 802.5
La información es transferida a todos los
computadores conectados: Difusión.
Capa Física
MAC
LLC
Capas
Superiores
Capa 2

 Interconectan redes LAN.
 Protocolos de red (capa 3).
 Establecen a cuál red local se debe entregar la
información:
◦ TCP/IP
◦ X.25
◦ Frame Relay
◦ ATM
◦ MPLS

 Vint Cerf y Bob Kahn, “Un protocolo para la interconexión de redes
de paquetes”: dio origen a TCP/IP;
 Estándares del IETF (Internet Engineering Task Force): Request for
Comments (RFC);
 IPv4: RFC 791 (1981); IPv6: RFC 2460 (1998);
 En 1983 ARPANET adopta TCP/IP: Internet.
LAN1
LAN2 LAN3

 Las direcciones IP (nivel/capa 3) permiten identificar distintas redes y
los equipos ubicados en ellas;
 Servicio no orientado a conexión (datagrama);
 Los paquetes se pueden corromper, perder, duplicar o llegar en
desorden;
 Optimizada para datos, no así para voz/video en tiempo real.

 Estándar para redes de paquetes conmutados definido 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 (primeras redes de datos públicas nacionales: Datapac (Canadá),
Coldapaq, Iberpac).
PAD: Packet Assembler/Disassembler
PVC: Permanent Virtual Circuits
SVC: Switched Virtual Circuits
SVC PVC
X.21
LAP-B
PLP
Capas
Superiores
Pila de protocolos
•En cada nodo: control de errores y flujo
•Si hay error, se retransmite el paquete
+procesamiento
+retardo
Enlaces de baja confiabilidad.
Velocidad típica: 19,2 a 64 kbps.

 Estándar para transporte de paquetes de datos sobre circuitos de la Red
Digital de Circuitos Integrados (ISDN)
I.430/431
LAP-F
Capas
Superiores
Pila de protocolos
•En cada nodo: sólo control de error
•Si hay error, se descarta el paquete
-procesamiento
-retardo
Enlaces de fibra óptica.
Velocidades: 64 kbps – 50 Mbps.
Red de conmutación de paquetes
Soportada en una red SDH

Redes de Transporte
Conmutado
Red SDH
Red de Transporte
Fijo
Se quiere una única
Red de Transporte
Conmutado!
Conmutador Frame Relay
Enrutador
Multiplexor SDH
WAN
LAN
LAN
LAN
Red de conmutación
de paquetes
Red de conmutación
de circuitos

ATM
HFC
LAN
Voz
Video
Datos
Concebida para transmitir voz, video y datos y unificar redes Telco y de
computadores. Transmite en modo TDM asíncrono en pequeñas unidades fijas de
datos llamados celdas.
Uso actual:
 Red troncal (backbone) para ISP.
 Conexiones de video punto a punto y punto-multipunto.
 Conexiones de voz para telefonía celular.
 Emulación de circuitos E1 sobre la red ATM.
 Soporte a redes de acceso residencial basadas en ADSL.

Red ATMRed de Transporte
Conmutado
Conmutación
de circuitos
Conmutación
de paquetes
ISDN LAN
Red SDH
Red de Transporte
Fijo
Conmutador ATM
Enrutador
Multiplexor SDH

LER
LSR
LSR
LSR LEREnrutador
del
Cliente
Enrutador
del
Cliente
 Convergencia de voz y datos sobre redes IP.
 Estandarizado por el IETF en 2001 (RFC 3031).
 Introduce un esquema orientado a conexión en una red IP
normalmente no orientada a conexión.
 Velocidad, escalabilidad, gestión de QoS e ingeniería de tráfico.

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