El documento es una introducción a la telefonía Elastix, que detalla su historia, la evolución de la tecnología telefónica y la señalización analógica y digital. También aborda la digitalización de voz, el ancho de banda y describe circuitos analógicos y digitales, así como sus aplicaciones en la red pública telefónica y en ISDN. Además, explica la importancia de los protocolos de señalización y el desarrollo de circuitos T-carrier y E-carrier.

1. INTRODUCCIÓN A LA
TELEFONÍA
Elastix® Certification
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2. Antes de la telefonía
 Métodos precarios para alcanzar mayores distancias tales como
señales de humo o silbidos.
 Emisarios o mensajeros. A veces morían en el intento.
 Servicio postal.
 Telégrafo.
 Las comunicaciones no eran prácticas antes de la aparición de la
telefonía.

3. Breve historia: Mediados siglo 19
 En 1849 Antonio Meucci hace una demostración de un dispositivo
capaz de transmitir voz en La Habana. En 1854 hace otra en New
York.
 En 1860 el alemán Johann Philipp Reis construye una especie de
teléfono basado en la idea original de Charles Bourseul.
 Un par de años más tarde Innocenzo Manzetti construye el
esperado “telégrafo parlante” que él mismo había visionado ya
en 1844, pero no se interesa en patentarlo.

4. Ilustración del teléfono de Reis

5. Breve historia: Las patentes
 En 1871 Meucci suscribió un documento de “aviso de patente”
pero no pudo terminar el trámite por su condición económica.
 En 1875 Alexander Graham Bell logra patentar un aparato similar
y es el primero en hacerlo.
 Pocas horas después de Bell, otro inventor llamado Elisha Gray,
también trata de patentar un invento similar. Bell y Gray entran en
una batalla legal que finalmente Bell gana.

6. Breve historia: Bell prospera
 Bell trata de vender su patente a Western Union pero no se
interesan.
 Bell prospera por su propia cuenta.
 En 1886, ya existían más de 150000 abonados telefónicos en los
Estados Unidos.
 En un principio Bell fue casi exclusivamente la única compañía en
explotar la tecnología debido a sus patentes.

7. Breve historia: Desarrollo de
Tecnología
 En 1891 se inventó un teléfono “ automático ” que permitía
marcar directamente.
 En 1947, científicos de Bell inventan el transistor y cambian el
curso de la historia de la humanidad. En 1948 ganan el Premio
Nobel por su trabajo.
 En los años 60 se lanzan los primeros satélites de
comunicaciones y las comunicaciones entre continentes se
facilitan.

8. Principios transmisión de voz
 Ondas acústicas que viajan a través del aire a la velocidad del
sonido, esto es a 1244 Km/h (o 340 m/s).
 Se atenúan rápidamente por lo que no llegan a grandes
distancias.
 Es preferible transportar la señal de voz sobre ondas eléctricas,
cuya atenuación se puede controlar sobre un cable conductor y se
puede llegar a grandes distancias.
 La transformación se hace mediante un dispositivo llamado
micrófono.

9. La voz humana (1)
 La voz ocupa un amplio espectro de frecuencias que van de
graves a agudos en un rango aproximado de 20Hz a 20kHz.
 Para transmitir voz "entendible" no es necesario transmitir todas
las frecuencias sino un rango mucho menor.
 Los teléfonos comerciales solo transmiten un rango aproximado
de 300Hz a 3400Hz.

10. La voz humana (2)

11. El micrófono
 Transforma la presión de las ondas mecánicas que viajan por el
aire en ondas eléctricas.
 El micrófono de carbón fue muy usado en teléfonos analógicos.
Contenía granitos de carbón dentro de una cápsula.
 Micrófono electromagnético es muy usado hoy en día.
 También el micrófono de ”electret” es muy usado en teléfonos.

12. Esquema micrófono dinámico
2.
5.
1.
3. 4.
1) Ondas de voz, 2) Diafragma, 3) Bobina, 4) Núcleo ferromagnético,
5) Corriente inducida

13. Ancho de banda
 Término muy ambiguo.
 Es una medida de la cantidad de información que podemos
transmitir por un medio por unidad de tiempo.
 Una medida común para expresar el ancho de banda es ”bits por
segundo”. Esta medida también equivale a bits/s, bps o baudios.
 Por ejemplo, se usa para medir la capacidad de un enlace de
datos. Ej. Enlace a Internet.
 Lo podemos ver abreviado como BW por sus siglas en inglés.

14. Digitalización de voz (1)
 Convertir la onda eléctrica analógica en una señal digital. Es decir
que pueda ser traducida a unos y ceros.
 En la práctica digitalizar la voz no es otra cosa que tomar muestras
de la amplitud de la señal a intervalos regulares.
 La frecuencia de estos intervalos se calcula mediante el teorema de
Nyquist.
 La voz digitalizada es más inmune al ruido. La calidad es mejor.

15. Digitalización de voz (2)
valor
132
131
130
129
128 tiempo
127
126
125
124
123
122
131 125 123 129 128 125 128 129 125 126 131 126 123
10000011 01111101 01111011 … 01111011

16. Teorema de Nyquist
 Establece la mínima frecuencia de muestreo para que la onda se
pueda reconstruir en destino igual a la original.
 Nyquist sólo determina una frecuencia mínima. Teóricamente los
valores muestreados deben ser exactos, pero en la práctica esto
se redondea a un número finito de bits.
 Esta frecuencia mínima es 2 veces el ancho de banda que se
quiere muestrear: fm ≥ 2 BW
 Por ejemplo, si en el teléfono se transmite voz de 400Hz a
4,000Hz se necesitará mínimo el doble, es decir 8,000Hz para
muestrear esa señal.

17. Red orientada a circuitos (1)
 Se establece un circuito dedicado o exclusivo para cada abonado.
 Una vez establecido el circuito, éste ya no puede ser usado por
otros.
 Este tipo de redes es costoso.
 En cada circuito el retardo es constante, lo cual de cierto modo es
una ventaja pues no hay jitter.
 Es el tipo de redes típico de las empresas de telefonía fija para
con los abonados analógicos.

18. Red orientada a paquetes (1)
 Por un mismo medio se puede transmitir simultáneamente
diferentes flujos de información.
 La información de los diferentes nodos se divide en paquetes, se
intercalan y se envían por el mismo medio.
 El Internet es un ejemplo de red de paquetes.
 En Internet y redes IP en general los paquetes pueden llegar
desordenados. Esto puede ocasionar problemas cuando se
transmite voz.

19. Red orientada a paquetes (2)

20. La PSTN
 La Red Pública Telefónica o PSTN (por sus siglas en inglés) es
esencialmente una red basada en circuitos. También suele ser
llamada RTPC (Red Telefónica Pública Conmutada).
 Es la red donde estamos conectados los usuarios de telefonía fija.
 Originalmente fue una red analógica pero actualmente es una red
en su mayoría digital; por tanto existen dos tipos de circuitos:
analógicos y digitales.

21. Circuitos analógicos
 Comúnmente pares de cobre que llegan a los abonados del
servicio telefónico y por donde se transmite la señal eléctrica
(analógica) de la voz.
 Por el mismo circuito se transmite la señalización necesaria para
establecer, mantener y terminar una llamada.
 También se transmite por aquí cierto voltaje de alimentación de -
48 Voltios.

22. Señalización analógica
 Son señales analógicas que viajan por el mismo conductor que la
señal de voz.
 Sirven para establecer, supervisar, mantener y terminar una
llamada.
 Intercambian información entre el abonado y la oficina central
(OC)
 Existen 3 tipos: loop start, ground start y kewlstart,
dependiendo de cómo se inicia una llamada.
 El más común es loop start.

23. S. Analógica en llamada típica (1)
 Se pueden distinguir 6 fases: colgado, descolgado, marcación,
conmutación, timbrado, conversación.
1) Colgado: La OC provee un voltaje DC de 48 Voltios y el teléfono
actúa como un circuito abierto. Se conoce también como on-hook.
2) Descolgado: El teléfono cierra el circuito poniendo una baja
resistencia entre los conductores telefónicos. Cuando la OC se da
cuenta envía tono de marcado.
3) Marcación: Puede ser por pulsos o por tonos. Los tonos son
pares de frecuencias llamadas DTMFs.

24. S. Analógica en llamada típica (2)
4) Conmutación: La OC analiza el número marcado y tratará de
ubicar el circuito del número destino.
5) Timbrado: La OC envía una señal de ring al destino. También
notifica al origen con una señal de ring-back si está timbrando o
señal de ocupado si el destino está hablando.
6) Conversación: Si el destinatario contesta se cierra el circuito
telefónico.

25. Tonos típicos en Señalización
analógica
Características
Tono
USA Europa
Tono de
Dos tonos continuos de 350 Hz y 440 Hz
marcado (dial Un sólo tono continuo de 425 Hz
multiplexados.
tone)
Un sólo tono de 425 Hz, intercalándose en 0.2
Dos tonos multiplexados de 480 Hz y
Tono de seg de sodido y 0.2 seg de silencio. También
620 Hz intercalándose en 0.5 segundos
ocupado existe otra cadencia de 0.5 seg de sonido y 0.5
de sonido y 0.5 segundos de silencio.
seg de silencio de pero es menos común
Un solo tono de 425 Hz, intercalándose en 1.5
Tono de Dos tonos multiplexados de 440 Hz y
seg de sonido y 3 seg de silencio. También existe
timbrado (ring 480 Hz intercalándose en 2 segundos de
otra cadencia de 1 seg de sonido y 4 seg de
tone) sonido y 4 segundos de silencio.
silencio.
Tono de ring
Igual que el ring tone Igual que el rig tone
back
Nota: Estos valores son referenciales y pueden diferir en la realidad dependiendo de
la ciudad o compañía telefónica que ofrezca cobertura, así también como de la
legislación vigente. En todo caso se pueden modificar a nivel de Elastix.

26. DTMFs
 DTMF viene del inglés Dual-Tone Multi-Frecuency.
 Son 2 tonos mezclados.
 Sirven para enviar dígitos o ciertos caracteres por la línea
analógica.
 Enviar dos tonos es más seguro que enviar un sólo tono.

27. Frecuencias DTMF
1209 Hz 1336 Hz 1477 Hz 1633 Hz
1 2 3
697 Hz A
ABC DEF
4 5 6
770 Hz B
GHI JKL MNO
7 8 9
852 Hz C
PRS TUV WXYZ
0
941 Hz * # D
oper

28. El teléfono analógico
 No hace falta explicar qué es, todos lo hemos usado.
 Un componente al que le prestaremos especial atención es al
convertidor de 2 a 4 hilos.
 Este componente mezcla el audio del micrófono (señal de ida) con
el audio del audífono (señal de venida). Esto es porque el tendido
telefónico es de 2 hilos, si fuera de 4 no sería necesario.
 Este componente, también llamado convertidor 2H/4H, muchas
veces es culpable de introducir eco en la conversación.

29. Circuitos digitales
 Los circuitos digitales son los que llevan información digital.
Realmente transportan esa información digital sobre portadoras
analógicas.
 Llevan información digital muchas veces multiplexada, lo cual
optimiza recursos.
 Mejoran la señal vs. ruido. Esto se traduce en una mejor calidad
de audio.
 La unidad más estándar es el DS-0 que representa un canal de
64Kbit/s, luego de esto vienen los múltiplos de DS-0.

30. Circuitos T-carrier y E-carrier (1)
 T-carrier (o portadora-T) fueron diseñados como nomenclatura
para circuitos digitales mutiplexados.
 Fueron desarrollados por Bell Labs hace más de cincuenta años.
 T-carrier en USA, E-carrier en Europa y J-carrier en Japón.
 Los más conocidos son los famosos T1 y E1.

31. Circuitos T-carrier y E-carrier (2)
 Un T1 es un circuito digital compuesto de 24 DS-0´s y tiene una
capacidad de 1.544 Mbit/s.
 Un E1 está compuesto por 32 DS-0´s y trafica 2.048 Mbit/s.
 Existe muchos modelos de tarjetas telefónicas digitales
compatibles con Asterisk en formato E1/T1
 Luego de los T1´s tenemos múltiplos mayores como T2, T3, T4 y
T5.

32. SONET y circuitos ópticos
 SONET (Synchronous optical networking) fue desarrollado con el
objetivo de contar con una nomenclatura similar a las T-carrier
pero usando la tecnología de fibra óptica.
 SONET utiliza múltiplos de T3 para sus anchos de banda y su
circuito base es el llamado OC-1.
 Luego del OC-1 tenemos los OC-3, OC-12, OC-24, OC-48, entre
otros.

33. Señalización digital (1)
 Al igual que en la comunicación analógica es necesario señalizar
la llamada para establecer, supervisar y colgarla.
 Los protocolos se pueden agrupar en dos grupos llamados CAS
(Channel Associated Signaling) y CCS (Common Channel
Signaling).
 Los protocolos CAS transmiten la información de señalización
junto con la data.
 Los protocolos CSS transmiten la información de señalización en
un canal distinto a la data.

34. Señalización digital (2)
 Los protocolos CCS ofrecen algunas ventajas sobre los del tipo
CAS.
 En el grupo CAS hay dos que nos interesan: Robbed bit y R2.
 En el grupo CSS se encuentra un importante protocolo llamado
ISDN y es el que más se usa en Asterisk sobre circuitos digitales.

35. ISDN (1)
 ISDN (Integrated Services Digital Network) nos permite transmitir
voz y datos simultáneamente sobre pares telefónicos de cobre
con calidad superior a las líneas telefónicas analógicas.
 Existen dos variaciones llamadas BRI y PRI.
 BRI (Basic Rate Interface) es para usuarios finales y está
compuesto de 2 canales de datos de 64Kbit/s cada uno, más uno
de señalización de 16Kbit/s. En total 144Kbit/s.
 Los canales de datos se denominan canales B y los de
señalización canales D.

36. ISDN (2)
 PRI (Primary Rate Interface) se usa para empresas y contiene
muchos canales B.
 En USA PRI tiene 23 canales tipo B y un canal D (23B+D), todos
de 64Kbps, lo que da un total de 1,536Kbps.
 En Europa PRI tiene 30 canales tipo B y un canal D (30B+D),
todos de 64 Kbps, lo que da un total de 1,984 Kbps.

37. Mas en:
www.elastixbook.com