TELEFONIA II

CONMUTACIÓN DIGITAL

RED DE CONEXIÓN (CONMUTACIÓN) DIGITAL

La transmisión digital se conoce desde hace mucho tiempo bajo la forma telegráfica, que fue una de las primeras maneras utilizadas en comunicaciones eléctricas. Justamente, por ese motivo, el de usar señales digitales, permitió que se materializara primero las centrales de conmutación de Telex que en telefonía.

El progreso tecnológico recién impulsa una verdadera evolución para las aplicaciones telefónicas en la década del 70. Las señales telefónicas son esencialmente analógicas por naturaleza y su conversión digital implica transformaciones sucesivas (muestreo-cuantificación y codificación).

Las ventajas de la transmisión digital son dobles: por una parte la economía material que implica el desarrollo tecnológico y por otra parte la digitalización de la información transmitida permite mezclar muy fácilmente, en el mismo multiplexor, señales de distinta naturaleza: telefonía, Telex, facsímil, datos, etc. Vale decir que la transmisión digital permite obtener la integración de servicios, es decir, RDSI.

Las centrales de conmutación telefónicas conmutan vías digitales sin efectuar conversiones intermedias digital-analógico ni tampoco de multiplexar las vías temporales. En consecuencia se unen directamente al múltiplex de transmisión y cumplen funciones sin equivalencias en la conmutación espacial.

En la figura 7-1 encontramos una descomposición funcional típica de una central digital de conmutación. En caso general, la primera etapa, una central estará vinculada a:

a)Líneas de abonados analógicos en banda base.

b)Líneas interurbanas.

c)Líneas entrantes digitales a 2Mbps.

d)Accesos básicos de abonados (2B+D) de la red digital RDSI correspondiente a una velocidad de 144 Kbps.

El terminal de abonado concentra el trafico telefónico de 30 abonados, digitalizando las señales de voz y efectuando las conversiones eléctricas necesarias para el intercambio correcto de señales de comando entre la central y el abonado.

También son multiplexados los canales digitales de cada abonado y se debe insertar la señalización de cada canal en el intervalo de tiempo 16. Antes de unirse a la central, las líneas digitales pasarán por un terminal adecuado.

Algunas centrales no admiten más que en laces de 2Mbps los cuales se multiplexan internamente a 8Mbps, es decir a un orden superior.

La central digital puede ser dividida, desde el punto de vista funcional, en tres bloques principales:

1) El terminal de conmutación realizará la adaptación necesaria de las señales emitidas en línea sincronizando las señales digitales recibidas por diferentes múltiplex.

2)La red de conexión propiamente dicha asegura el enlace entre dos abonados (central local) o entre un abonado y un circuito (central local-central local) o entre dos circuitos entre sí (central interurbana). Obviamente la conexión se efectúa siempre a “4 hilos” o para expresarlo con mayor propiedad, ambos sentidos de transmisión transitan sobre soportes físicos separados.

3) Un reloj, generalmente centralizado por razones técnico-económicas, se encarga de suministrar las referencias de tiempo comunes a los distintos submódulos.

Naturalmente a los bloques anteriores deberemos agregar el control y tratamiento de la señalización que son muy semejantes a los existentes en conmutación espacial.

Aquí, solo hemos presentado una descomposición funcional y corresponde muy imperfectamente a la estructura real del HW y SW, muy variables según los fabricantes. Un esquemas mas ajustado al que suele encontrarse en una central digital sería el siguiente:

El control central representa al reloj maestro de la red. Los controles regionales se sincronizan a este reloj central.

CONMUTADOR ANALÓGICO

Conmutador, dispositivo que realiza la labor de reencaminar líneas de transporte punto a punto (eléctricas, de líquidos o gases...) mediante la unión de líneas de entrada a líneas de salida.

Un conmutador de circuitos es un elemento que establece una asociación entre una entrada y una salida que perdura en el tiempo.

Quizás el conmutador de circuitos más conocido es el de la telefonía, donde el conmutador es el elemento que se encarga de unir la línea del usuario que llama o llamante con la del abonado llamado.

En informática, un conmutador de paquetes asocia señales discretas de una entrada con una salida para cada elemento.

Un switch (en castellano “conmutador”) es un dispositivo electrónico de interconexión de redes de computadoras que opera en la capa 2 (nivel de enlace de datos) del modelo OSI (Open Systems Interconection). Un switch interconecta dos o más segmentos de red, funcionando de manera similar a los puentes (bridges), pasando datos de un segmento a otro, de acuerdo con la dirección MAC de destino de los datagramas en la red.

Un switch en el centro de una red en estrella.

Los switches se utilizan cuando se desea conectar múltiples redes, fusionándolas en una sola. Al igual que los bridges, dado que funcionan como un filtro en la red, mejoran el rendimiento y la seguridad de las LANs (Local Area Network- Red de Área Local).

Interconexión de switches y bridges

Los bridges y switches pueden ser conectados unos a los otros, pero existe una regla que dice que sólo puede existir un único camino entre dos puntos de la red. En caso de que no se siga esta regla, se forma un bucle en la red, lo que tiene como resultado la transmisión infinita de datagramas de una red a otra.

Sin embargo, esos dispositivos utilizan el algoritmo de spanning tree para evitar bucles, haciendo la transmisión de datos de forma segura.

Introducción al funcionamiento de los conmutadores

Conexiones en un switch Ethernet

Los conmutadores poseen la capacidad de aprender y almacenar las direcciones de red de nivel 2 (direcciones MAC) de los dispositivos alcanzables a través de cada uno de sus puertos. Por ejemplo, un equipo conectado directamente a un puerto de un conmutador provoca que el conmutador almacene su dirección MAC. Esto permite que, a diferencia de los concentradores o hubs, la información dirigida a un dispositivo se dirija únicamente desde el puerto origen al puerto que permite alcanzar el dispositivo destino. En el caso de conectar dos conmutadores o un conmutador y un concentrador, cada conmutador aprenderá las direcciones MAC de los dispositivos accesibles por sus puertos, por tanto en el puerto de interconexión se almacenan las MAC de los dispositivos del otro conmutador.

Bucles de red e inundaciones de tráfico

Como anteriormente se comentaba, uno de los puntos críticos de estos equipos son los bucles (ciclos) que consisten en habilitar dos caminos diferentes para llegar de un equipo a otro a través de un conjunto de conmutadores. Los bucles se producen porque los conmutadores que detectan que un dispositivo es accesible a través de dos puertos emiten la trama por ambos. Al llegar esta trama al conmutador siguiente, este vuelve a enviar la trama por los puertos que permiten alcanzar el equipo. Este proceso provoca que cada trama se multiplique de forma exponencial, llegando a producir las denominadas inundaciones de la red, provocando en consecuencia el fallo o caída de las comunicaciones.

Como se ha comentado se emplea el protocolo spanning tree para evitar este tipo de fallos.

Conmutadores de nivel 3

Aunque los conmutadores o switches son los elementos que fundamentalmente se encargan de encaminar las tramas de nivel 2 entre los diferentes puertos, existen los denominados conmutadores de nivel 3 o superior, que permiten crear en un mismo dispositivo múltiples redes de nivel 3 (ver VLANs) y encaminar los paquetes (de nivel 3) entre las redes, realizado por tanto las funciones de encaminamiento o routing (ver router).