El Circuito Telefónico y la Estructura de la Red

Graham Bell patentó el teléfono en 1876.

Componentes Básicos del Circuito Telefónico

• Micrófono: Convierte las ondas sonoras en corriente eléctrica.
• Batería: Suministro eléctrico del aparato.
• Altavoz: Convierte la corriente eléctrica en ondas sonoras.

El circuito telefónico original usaba un par de hilos conectados a un altavoz. En caso de ser unidireccional, se necesitarían dos aparatos.

Cuando una persona habla por el micrófono, se crea una corriente continua variable que suena tanto en el altavoz de la otra persona como en el propio. Esto se conoce como el fenómeno de la autoescucha.

Esta función sirve para que el usuario regule su volumen. Si ambas personas hablan a la vez, se escucha la suma de las voces.

Las Centralitas Telefónicas

A mayor número de teléfonos, mayor es la complejidad de las líneas telefónicas necesarias. El número de hilos necesarios para conectar N teléfonos directamente es:

$$Hilos = \frac{N(N-1)}{2}$$

El nodo central se conoce como centralita y permite conectar cualquier par de teléfonos.

Las primeras centralitas eran manuales y las conexiones se intercambiaban mediante operadores humanos. Hoy en día, este proceso se realiza de manera automática.

Centralitas de Empresa (PBX)

Las centralitas de las empresas se denominan PBX (Private Branch Exchange).

• Las PBX tienen una serie de puertos que se conectan con las extensiones.
• Las pequeñas tienen un número fijo de puertos, y las grandes disponen de puertos de ampliación.
• Las centralitas IP no necesitan puertos físicos; las conexiones se realizan mediante la red local.
• Las centralitas IP soportan decenas de líneas y cientos de extensiones con solo una conexión a la red externa.

Estructura Jerárquica de la Red Telefónica

Es imposible tener una centralita para todos los teléfonos del mundo. Por ello, se utiliza un modelo jerárquico.

Históricamente, las centralitas daban servicio a una zona limitada (pueblo o ciudad) y se conectaban con las de siguiente nivel:

• Centralitas interurbanas (ciudades).
• Centralitas provinciales interurbanas (varias ciudades).
• Centralitas provinciales (conectan interurbanas).
• Centralitas internacionales (centralitas nodales que conectan varias provinciales).

Estructura Actual de la Red Telefónica

Hoy en día, la estructura es mucho más sencilla, generalmente con solo dos niveles principales:

1. La Red de Acceso: Formada por dos tipos de centralitas:

   • Autónomas (que se conectan directamente con los usuarios).
   • Remotas.

2. La Red de Tránsito: Formada por centralitas nodales.

Estas redes también están conectadas a la Red de Redes (Internet), que, mediante la telefonía IP, da servicio a cualquier usuario.

Características de la Telefonía Analógica

Actualmente, la situación de la telefonía analógica y su convergencia con IP es la siguiente:

• Las empresas pequeñas utilizan centralitas analógicas con extensiones IP.
• Las medianas empresas utilizan centralitas IP con puertos de conexión a las redes RDSI y extensiones analógicas.
• Las grandes empresas operan completamente con tecnología Todo IP.

Redes de Acceso en Sistemas de Telefonía Fija

Hace unos años, los clientes estaban conectados por hilos de cobre. Esta red, desarrollada a lo largo del siglo XX, tardó unos 30 años en instalarse y permitió el acceso a internet mediante tecnología ADSL (Línea Asimétrica Digital del Abonado), con velocidades de bajada de hasta 20 Mbps (consideradas bajas actualmente).

Esto se ha sustituido progresivamente por la fibra óptica. A día de hoy, se usan principalmente dos tecnologías de acceso:

Redes de Acceso FTTH (Fiber to the Home)

Son redes de fibra óptica hasta el domicilio. El cable de fibra que sale de la central da servicio a 64 usuarios. En la vivienda del usuario se instala una Terminación Óptica (ONT), que sustituye al antiguo PTR (Punto de Terminación de Red).

Redes de Acceso HFC (Híbrido de Fibra y Cobre)

Utiliza fibra óptica hasta los nodos ópticos y, desde estos hasta las viviendas, utiliza cable coaxial.

Procedimiento de Conexión y Señalización en Telefonía Analógica

Los teléfonos se conectan desde la centralita mediante un par de hilos de cobre. La conexión consta de dos tramos:

1. Primer tramo: Desde la central hasta la caja de conexión del operador (conocido como bucle local del usuario).
2. Segundo tramo: Desde la caja hasta el teléfono del usuario, pasando por el Punto de Terminación de Red (PTR).

El Punto de Terminación de Red (PTR)

El PTR separa la responsabilidad entre el usuario y la operadora. Tiene un conector RJ-11 para conectar un teléfono de prueba. Si al conectar el teléfono al PTR funciona, la avería es responsabilidad del abonado; si no funciona, es responsabilidad del operador.

El PTR incluye un varistor que lo protege de sobretensiones.

Los pares de cobre salen de la central, llegan al edificio y, finalmente, al teléfono.

Condiciones de Alimentación en Corriente Continua (CC)

Las condiciones mínimas de tensión y corriente continua que garantiza el operador en el PTR son:

• Tensión en reposo: 48 V.
• Máximo consumo de corriente en reposo: 1 mA.
• Corriente cuando el teléfono está descolgado: 36 – 49,5 mA.

Aperturas y Cierres de Bucle

La central mide la intensidad que circula por el bucle telefónico para determinar el estado del teléfono:

• Si la intensidad es menor a 6 mA, el teléfono está colgado.
• Si la intensidad es mayor de 15 mA, el teléfono está descolgado. No volverá a considerarse colgado hasta que la intensidad descienda de 6 mA.

Métodos de Marcación

Marcación por Pulsos

Todas las llamadas pasan por la central, que debe saber a dónde dirigir la llamada. Esto se realiza mediante pulsos.

Los pulsos son aperturas y cierres del bucle. Para marcar un número, se generan tantos pulsos como indique el dígito (excepto para el 0, que genera 10 pulsos).

Inconvenientes:

• Es muy lento.
• No funcionan las aplicaciones de operadora, ya que los pulsos no llegan hasta el siguiente usuario.
• Solo sirve para establecer la llamada.

Marcación por Tonos (DTMF)

Un tono es la suma de dos señales de distinta frecuencia (Dual-Tone Multi-Frequency o DTMF).

Ventajas:

• Los tonos pasan por la centralita.
• Es mucho más rápido y permite el uso de servicios de operadora.
• Dispone de símbolos adicionales que antes no existían (* y #).

Las frecuencias elegidas están diseñadas para evitar errores en el proceso de detección de dígitos:

• Ninguna frecuencia es múltiplo de otra.
• Ninguna frecuencia es producto algebraico de otra (suma o resta).

Los tonos son señales senoidales con pocos armónicos para distinguirse de posibles señales falsas. La combinación de tonos hace que la detección sea mucho más eficaz.

Tanto la duración de los tonos como el tiempo mínimo de pausa entre dígitos es de 60 ms. El tiempo máximo entre dígitos es de 20 segundos, y el máximo antes del primer dígito es de 8 segundos.

Matriz de Frecuencias DTMF:

          1209 Hz  1336 Hz  1477 Hz  1633 Hz
697 Hz      1        2        3        A
770 Hz      4        5        6        B
852 Hz      7        8        9        C
941 Hz      *        0        #        D

Señalización, Ancho de Banda y Tonos de Supervisión

Señal de Corriente o de Llamada (Ring)

La señal de ring o de llamada es una señal que manda la red para activar el timbre del teléfono.

Ancho de Banda

La telefonía usa un ancho de banda pequeño que permite una señal clara. Gracias a la multiplexación de frecuencias, se permite un número elevado de llamadas por un único cable.

Tonos Habituales

Los tonos de señalización y supervisión más habituales son:

• Tono de ocupado.
• Tono de progreso de llamada.
• Tono de invitación a marcar.

Nivel de Ruido y Cambios de Polaridad

El nivel de ruido es muy bajo, inferior a -60 dBm.

Para notificar el estado de las llamadas a los usuarios, se usan cambios de polaridad en el PTR:

Tabla de Polaridad de Línea

Fases de Señalización de una Llamada

Asumiendo que TA es el abonado A (llamante) y TB es el abonado B (receptor):

1. El TA descuelga. La intensidad del bucle sube a más de 15 mA y la central detecta el descolgado.
2. La central envía al TA el tono de invitación a marcar.
3. El TA marca el número deseado.
4. La central envía al TA el tono de progreso de la llamada.
5. La central envía al TB la señal de ring (llamada).
6. El TB descuelga. La intensidad del bucle sube y la central detecta el descolgado.
7. La central conecta los circuitos de ambos teléfonos (llamada establecida).

Servicios Suplementarios

Todos los operadores de telefonía ponen a disposición de los usuarios una serie de funcionalidades de gran utilidad que se activan o desactivan mediante códigos que utilizan los símbolos # y *:

• Desvío incondicional de llamada (*21*/#21#), si comunica (*67*/#67#) o si no contesta (*61*/#61#).
• Servicio de contestador o buzón de voz.
• Llamada sin marcar (*53*/#53#): recibe un paquete con la señal de toma, la de marca, el tipo de mensaje, la longitud, el contenido y la detección de errores.
• Llamada a tres.
• Servicio de identificación de llamada.
• Restricción de la identidad del llamante.
• Rechazo de llamadas anónimas.
• Servicio de restricción de llamadas entrantes.
• Servicio de restricción de llamadas salientes.
• Salto de llamada.

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