prueba1

Arquitectura de Redes Unidad III. Conmutación de Circuitos - 1

ConmutaciónConmutación por división en espacio (etapas S).

Conmutación monoetapa.Conmutación multietapa. Condición de

Clos.Conmutación por división en tiempo (etapas T). Análisis Probabilidad de Bloqueo. Método

Aproximado de Lee. Conceptos Básicos.

Bucle de abonado analógico y digital. Señalización. Técnicas de multiplexación. Jerarquías Digitales PDH/SDH.

RTC. Estructura y topología. Ejemplos. RDSI. Estructura y topología. Ejemplos.

III.1 CONMUTACIÓN DE CIRCUITOS. RTC, RDSI.


Proy

ecto

doc

ente

: Ant

enas

y P

ropa

gaci

ón

Ejemplo de red de conmutación de circuitos: RED DE TELEFONÍA PÚBLICAAunque originalmente se diseñó y realizó para dar un servicio de telefonía analógica a los abonados, progresivamente se va convirtiendo en una red digital

Componentes :Abonados: dispositivos que se conectan a la red. Ej: Teléfono o modem.Bucle local o de abonado: enlace entre el abonado y la red. Ej: cable de par trenzado (varias decenas de km)Centrales: Centros de conmutación de la red. Si los abonados se conectan directamente a ellos se llaman centrales finales. Un misma central final puede servir a miles de abonados.Líneas principales o troncales: son las líneas entre centrales. Pueden transportar muchos circuitos de voz usando tanto FDM como TDM.

III.1 CONMUTACIÓN


Conceptos sobre ConmutaciónSupongamos que se tiene una red diseñada en torno a un único nodo de conmutación. Habrá un conjunto de estaciones conectadas al nodo, que establecerá un camino dedicado entre cualesquiera dos dispositivos que quieran comunicarse. Un nodo de conmutación de circuitos consta fundamentalmente de 3 partes:- Conmutador digital. Proporciona un camino para la señal de una forma transparente entre cualesquiera dos dispositivos que estén conectados.- Interfaz de red. Incluye las funciones y el hardware necesario para conectar los dispositivos a la red.- Unidad de control. Realiza las siguientes tareas:

- Establece las conexiones: gestiona y confirma la petición, determina si el destino está libre y construye el camino a través del conmutador.

- Mantiene la conexión.- Libera la conexión en respuesta a una solicitud de las

estaciones o por causas propias.

Concepto de bloqueo.Se produce cuando la red es incapaz de conectar dos estaciones debido a que todos los posibles caminos están siendo utilizados. En una red bloqueante se puede producir el bloqueo, lo que puede ser aceptable en tráfico de voz (suponiendo llamadas cortas y que no todos los usuarios llaman al mismo tiempo) pero menos eficaz o aceptable en tráfico de datos.

III.1 CONMUTACIÓN


Los circuitos o rutas establecidos son físicamente independientes unos de otros.

2NM cross-bar

III.1 CONMUTACIÓN CONMUTADORES MONOETAPA

Conmutación por División en el EspacioFue originalmente desarrollada por los entornos analógicos y posteriormente se ha desplazado al contexto digital.

Un conmutador por división en el espacio es aquel en el que las rutas que se establezcan serán físicamente independientes unos de otros (división en el espacio).

Cada conexión requerirá el establecimiento de un camino físico a través el conmutador que se dedique exclusivamente a la transferencia entre los dos puntos finales. El bloque básico de un conmutador de este tipo consiste en una matriz de conexiones ( o puntos de cruce) o puertas semiconductoras que se pueden habilitar o deshabilitar por una unidad de control.

La interconexión entre dos líneas es posible estableciendo el correspondiente punto de cruce.

El número de puntos de cruce necesarios para N estaciones es de M = N2

Esto es lo que se conoce como red de conmutador único o cross-bar.


III.1 CONMUTACIÓN CONMUTADORES MULTI-ETAPA

Los conmutadores cross-bar tienen las siguientes limitaciones:- El nº de puntos de cruce crece con el cuadrado (N2). Muy costoso para conmutadores grandes.- La pérdida de un punto de cruce impide el establecimiento de la conexión entre los dispositivos

cuyas líneas se cruzan en ese punto.- Los puntos de cruce se utilizan ineficientemente incluso cuando todos los dispositivos estén

activos. Sólo una fracción de los puntos de cruce estarán habilitados.

Para evitar estas limitaciones se emplean conmutadores de múltiples etapas tal que:- El nº de puntos de cruce se reduce

(N=10 líneas M1=100, M2=48).- Hay más de un camino posible a través

de la red para conectar dos estaciones, aumentando así la seguridad.

Evidentemente, el sistema de control de una red multietapa es más complejo. Para establecer un camino en una red deuna etapa, se necesita habilitar un punto.En una red multietapa se han de habilitarlas puertas que permiten obtener uncamino libre: por tanto, son bloqueantes(los cross-bar no lo son).


III.1 CONMUTACIÓN EJEMPLOS DE REDES MULTI-ETAPA

N = 103 estaciones (1000 líneas de acceso):

A) CROSS-BAR.M = N2 = 106 puntos de cruce.PBint = 0. Si la entrada y la salida están libres, siempre existe un camino que las une.Accesibilidad completa. Desde cualquier entrada podemos conectarnos a cualquier sentido.

B) ETAPAS 1000x100.M = 2·(1000 x 100) = 2·105 puntos de cruce.PBint 0.Accesibilidad completa.

C) ETAPAS 100x10.M = 2·(100 x 10) = 2·104 puntos de cruce.PBint 0.NO Accesibilidad completa (cualquier salida no puede conectarse con cualquier entrada).

D) ETAPAS 100x10 multicruce.M = [2·(100 x 10) + (10 x 10)]·10= 2·104 + 103.PBint = ¿?.Accesibilidad completa.

Bloqueo interno nulo Accesibilidad total

100x

10

......

10x

100

......

100x

10

......

10x

100

......

100x

10

......

10x

100

......

100x10

...

10x

100

...

100x10

...

100x

100

...

100x10

...

10x

100

...

1000x

100

......

100x

1000

......

10x10

100x10

10x10


III.1 CONMUTACIÓN CONDICIÓN DE CLOS

Parece lógico pensar que aumentando el nº de salidas en cada distribuidor de la primera etapa y el nº de entradas en cada distribuidor de la segunda etapa, la probabilidad de bloqueo disminuye.¿Cómo podemos calcular en un caso general si la probabilidad de bloqueo es o no nula?

En cross-bar, hay accesibilidad completa si existe una salida para cualquier entrada. hay PBint = 0 si existe un camino para cualquier par entrada/salida.

La condición de bloqueo interno es más restrictiva que la accesibilidad total.

En multietapa, hay que comprobar la Condición de Clos (k = 2n – 1) y entonces:- Si se cumple, PBint = 0 no bloqueante).- Si NO se cumple, PBint 0 bloqueo en sentido estricto, y además:

- Si hay reordenación (k n) NO bloqueo en sentido amplio.- Si NO hay reordenación (k <n) Sí bloqueo en sentido amplio.En estos casos, hay que buscar los caminos posibles entre entrada y salida

...

N/n

...

n x k... N/n x N/n

n x k N/n x N/n

k x n

k x n

...

k

...

N/n

...

...

2N NM = 2(n·k) + kn n

4N 2N -1

Condición de Closk = 2n - 1


III.1 CONMUTACIÓN CONDICIÓN DE CLOS

Puntos de cruceConfiguración NO bloqueante


III.1 CONMUTACIÓN MÓDULOS TDM

La conmutación por división en el tiempo implica la participación de la cadena de bits de menor velocidad en fragmentos que compartirán una cadena de mayor velocidad con otras líneas de entrada. Los fragmentos se manipulan por la lógica de control para encaminar los datos desde la entrada a la salida formando una trama.

La conmutación de circuitos por división en el tiempo está basada, por tanto, en la transmisión de varias señales en un único camino de transmisión mezclando en el tiempo distintas porciones de las señales originales. Los datos se organizan en tramas, cada una de las cuales contienen un ciclo de ranuras temporales pre-asignadas a los distintos canales.

Este es el fundamento de la multiplexación por división en el tiempo síncrona.Hay tres conceptos relacionados con la conmutación de circuitos por división en el tiempo:

A. TDM. Time-Data Multiplexation. CONMUTACIÓN MEDIANTE BUS B. TSI. Time-Slot Interchange. INTERCAMBIO DE SLOTS EN EL TIEMPOC. TMS. Time-Multiplex Switching. CONMUTACIÓN MULTIPLEXADA EN EL TIEMPO


III.1 CONMUTACIÓN MÓDULOS TDM

La multiplexación por división en tiempo (TDM, Time Division Multiplexing) permite que varias señales compartan una única línea de transmisión separándolas en el tiempo en diferentes intervalos temporales (slots). Las muestras se organizan secuencialmente para formar una trama de n slots. Un slot puede corresponder a un bit/byte/bloque de datos. El origen y el destino de los datos son conocidos en cada slot por lo que se NO requiere direccionamiento.

El mecanismo TDM síncrono consiste en que cada línea pasa sus datos a través de una memoria o buffer y se forma una trama con los datos de todas las líneas que se envía hasta el destino, donde se efectúa la operación inversa de extracción de los datos.

El conmutador de bus TDM presenta una ventaja sobre el conmutador por división en espacio en términos de uso eficiente de las puertas o puntos de cruce. Para N líneas, el bus TDM requiere 2N puertas (en cross-bar, N2, y en una red multietapa eficiente, NN).

EJ1. Un sistema de 100 líneas full-duplex a 19200bps, puede implementarse como bus TDM a 1.92Mbps, o red multietapa con 200 líneas a 19.2Kbps conectadas a un bus de 2Mbps en el que aprox. la mitad de las líneas pueden conectarse simultáneamente.EJ2. Trama MIC30+2 (bus TDM)


III.1 CONMUTACIÓN MÓDULOS TSI

El bloque básico para construir muchos de los conmutadores por división en el tiempo es el mecanismo TSI (Time-Slot Interchange). Una unidad TSI opera en un bus TDM síncrono intercambiando parejas de slots o ranuras para asegurar el funcionamiento full-duplex. Se muestra cómo la línea de entrada roja se conecta con la línea de salida azul y viceversa.Las N líneas de entrada se pasan a través de un multiplexor síncrono para formar la trama TDM con N slots. Para asegurar la interconexión, los slots correspondientes a 2 entradas se intercambian y así se consigue la conexión full-duplex entre las dos líneas.

El mecanismo TSI de intercambio está basado en el almacenamiento de los datos que llegan al TSI sobre una memoria (buffer) que reorganizan los slots en la trama de salida atendiendo a las conexiones existentes. Sin embargo, el tamaño de tales conmutadores (el nº de conexiones que permiten) está limitado por la velocidad de acceso a memoria (por ej., para un sistema de 24 fuentes a 64Kbps con 8 bits por slot, la tasa de llegada es de 192000slots por segundo, y el tiempo de acceso a memoria será 1/(2·192000) 2.6s)

Intercambio de Slots en el Tiempo

TSI


III.1 CONMUTACIÓN MÓDULOS TSI


Para poder disponer de mayor nº de conexiones y además disminuir los retardos, se utilizan varias unidades TSI. Para conectar 2 canales que entran en una unidad TSI se intercambian sus slots temporales. Para conectar un canal de una trama TDM que entra en una unidad TSI con un canal de otra trama TDM que entra en otra TSI diferente, será preciso emplear algún tipo de multiplexación por división en el espacio. Naturalmente, no queremos conmutar todos los slots de una trama con los de la otra, lo que se desea es establecer la conmutación de un slot con otro en cada instante. Esta técnica se conoce como TMS (Time-Multiplex Switching) y consiste en la conexión de slots correspondientes a diferentes unidades TSI.

Mediante la concatenación de unidades TMS y TSI se pueden construir estructuras multi-etapa, designadas por la secuencia de las mismas y denotadas con las letras S y T, respectivamente.Un ejemplo es la red de 2 etapas, que es de tipo bloqueante. Para evitar el bloqueo se emplean 3 o más etapas en estructuras del tipo: TST – TSSST – STS – SSTSS - TSTST

III.1 CONMUTACIÓN MÓDULOS TMS

TMS

Conexión de Slots TSI – Concatenación T&S

T & S


El análisis de sistemas de conmutación multietapa de naturaleza híbrida (es decir, formados por unidades S y T) y el cálculo de la probabilidad de bloqueo, es en general una tarea compleja. Dada una red de conmutación, con un determinado número de entradas y salidas además de la probabilidad de ocupación de línea especificada, el problema es calcular la probabilidad de no encontrar un camino libre a través del conmutador entre una pareja dada de entrada-salida. Existen muchos caminos a considerar en un conmutador llevando a problemas de combinatoria. De forma más significativa aún, las dependencias entre las probabilidades de bloqueo de distintos enlaces a lo largo del camino o ruta, hacen el problema prácticamente intratable. Por tanto, resulta necesario hacer aproximaciones para obtener una estimación a la solución del problema.

La aproximación más simple para el cálculo de la probabilidad de bloqueo (PB) en un conmutador o red de conmutación de circuitos multietapa en la que NO se cumple la condición de Clos, es posible calcular la PB interno (Pb int 0) mediante el Método Aproximado de Lee, que siempre se aplica sobre el equivalente analógico y está basado en una serie de hipótesis: - Todas las fuentes o líneas de entrada generan el mismo tipo de tráfico (tráfico balanceado). - Los caminos que establecen las conexiones se seleccionan aleatoriamente;

es decir, las salidas se alcanzan con igual probabilidad de salida. - Las llamadas rechazadas no se reintentan, simplemente se pierden. - Las probabilidades de ocupación entre las etapas sucesivas son independientes (horizontal). - Las probabilidades de ocupación de los enlaces en una misma etapa son independientes.

Esta metodología resulta muy útil para redes compuestas por etapas S y T, siguiendo los pasos:. - A partir de una red de conmutación digital se construye su equivalente analógico. - Sobre este equivalente se puede comprobar si se cumple la condición de Clos. - En el caso de que no se verifique, se explica el método de Lee para el cálculo de la PB.

III.1 CONMUTACIÓN ANÁLISIS DE PB. APROXIMACIÓN DE LEE

Método Aproximado de Lee


A partir del equivalente analógico de la red, se obtiene el grafo de red sustituyendo: - Las matrices de conexión por vértices. - Las conexiones entre etapas por aristas.

Se define el grafo canal es CUALQUIER CAMINO QUE UNE UN PAR ENTRADA/SALIDA dentro del grafo de red. De esta forma, se pretende buscar todos los caminos posibles.La PB de una arista es la probabilidad de que dicha arista esté ocupada. Si la probabilidad de ocupación de un canal a la entrada del sistema es a, y suponemos que el tráfico está distribuido uniformemente sobre los enlaces, la probabilidad de ocupación en un canal de salida será a.

En una etapa intermedia la probabilidad de que un enlace esté ocupado será:

Finalmente, se describe el cálculo de la PB para grafos simples y compuestos:

- SERIE p p

p1 p2 pL

p1

- PARALELO …pL

- TELARAÑA

III.1 CONMUTACIÓN ANÁLISIS DE PB. APROXIMACIÓN DE LEE

ya que En gral, n k in a kn a k p p a a pk n

Método Aproximado de Lee (continuación)

1 1 …n k

a p

0

!P(mL)PB(mL) con ! ( )!

Nnk

m

nk n k

telarañaPB

1 1 1 1

(1 ) (1 )En general, 1 1 i

p p

p p pp

1 NB

serie 1 1 2

serie

PB PB

PB PB PB PBPB

2 L En gral, 1 ip p p 1 paralelo paraleloPB PB PB


Paso 1a. Encontrar los equivalente analógicos de cada etapa T y S.

Cada enlace de entrada representa En el equivalenteun slot de la trama original de entrada, analógico se sustituyey cada enlace de salida representa un módulo de comunicaciónun slot de la trama original de salida para cada slot temporal.

Ejemplo. Dimensionar el tamaño de los MIC en laetapa S de la red TST para garantizar PBint = 0.(suponer entrada/salida 2 MICs de 4 canales).

1 … CT

1 … L

1 1

… C x L …

C L

1 1

… S …

N/n N/n

1 … k

1 … k

1 … k

1 … k

1 1

… 1 …N/n N/n

1 1

… 2 …N/n N/n

1 1

… k …N/n N/n

III.1 CONMUTACIÓN MÉTODO APROXIMADO DE LEE

1 2 3 4T

1 … k

T1 … k

S

T

1 2 3 4

MIC1

MIC2 T

MIC1

MIC2

4 x k …

4 x k

2 x 2 k x 4

k x 4…

2 x 2

2 x 2

…

…

…


Paso 1b. Establecer el equivalente completo de la estructura multietapa (ej: TST).

1 … nT

1 … k


1 … nT

1 … k

1

N/n

…1 1

… S …

N/n N/n

1 … nT

1 … k

1 … nT

1 … k

1

N/n

…

1 1

… n x k …

n k

1

…

1 1

… n x k …

n k

N/n

N N

N N

1 1

… 1 …N/n N/n

1 1

… k …N/n N/n

…

1 1

… n x k …

n k

1

…

1 1

… n x k …

n k

N/n


Paso 2. Establecer cada grafo canal GCi asociado encontrando, para ello, todos los caminos posibles entre cada entrada y salida.

Equivalente analógico de red digital Grafo de Red Grafos Canal

Paso 3. Expresar correctamente las probabilidades pi de cada enlace:

Paso 4. Resolver matemáticamente las probabilidades aplicando las expresiones:


iRED GCPB PB siendo el nº caminos asociados a de los totalesii iN

i

GC N

1 1 1 para los casos elementalesi ip p serie paraleloPB PB

Cálculo del factor de expansión () ya que En general, n k i

n a kn a k p p a a pk n

2 x 2 2 x 2 2 x 2

2 x 2 2 x 2 2 x 2

0

!P(mL)PB(mL) con para los casos complejos!( )!

Nnk

m

nk n k

telarañaPB


EJEMPLO 1: Construir una red de conmutación de 8x8 a partir de 4 unidades 4x4 y 8 unidades 2x2, de forma que proporcione la menor probabilidad de bloqueo posible. Considerar la probabilidad de ocupación de las líneas de entrada del sistema de valor a=0.1.

GRAFO DE RED

III.1 CONMUTACIÓN MÉTODO DE LEE. EJEMPLO 1

a

a aa

aa

a

a

a

a

a

a

a4

a4

GRAFO CANAL PBA = { 1- [(1- a)2(1- a4)] }2

= 0.0361

OPCIÓN A.



PBB = { 1- [(1- a)2(1- a2)] }4

= 0.0015

OPCIÓN B.

a a

aa

a a

a2



OPCIÓN C y D. Son simétricas y, por tanto, presentan la misma PB.

a

a

aa a

aa aa2 a4

PBC = 1- [(1- a)(1- a2 )(1- a4)] = 0.1091

OPCIÓN C

OPCIÓN D


III.1 CONMUTACIÓN MÉTODO DE LEE. EJEMPLO 1 OPCIÓN E y F. Son simétricas

OPCIÓN E

OPCIÓN F


PB( )

OPCIÓN E y F. Son simétricas

GC20

PB P(mL)PB(mL)

siendo N=4 enlaces!siendo

! ( )!

N

m

nk

nk n k

3 341

m=1 P(1) = (1 ) 4 (1 ) a a a a

4m=0 P(0) = a , PB(0) = 1 ya que todos los enlaces son ocupados

2 2 2 242

m=2 P(2) = (1 ) 6 (1 ) a a a a

3 343

m=3 P(3) = (1 ) 4 (1 )a a a a

4 444

m=4 P(4) = (1 ) (1 )a a

22PB(1)= = 1 (1 ) a

22PB(2)= = 1 (1 )(1 )a a

23PB(3)= = 1 (1 )(1 )a a

24PB(4)= = 1 (1 )(1 )a a

PB( )PB( )PB( )

42

E

42 2 2 1

PB = P(0)· PB(

· 2 (1- )· 1 (1 ) (1- ) · 1 (1 )(1 ) 0.010

0) + P(1)· PB(1) + P(2)· PB(2)

3

=

a a a a a a a

FPB = P(0)· PB(0) + P(1)· PB(1) + P(2)· PB(2) + P(3)· PB(3) + P(4)· PB(4) =



1 12 A 23 3

1 12 B 23 3

1 12 2

1 12 2

1 1 22 3

1 12 2

1 12 2

1 123 2

1 12 2

1 12 2

1 12 2

InputA

InputB

Output#1

Output#2

Output#3

A

B

Cálculo del factor de expansión () ya quen a kn a k p p a

k n

1 1 2 1 33 6 31 ( ) (2 3 ) ( 2 ) (2 2 )2 5 4A B n k p p p p p p p p

p p2

p1 p3


EJEMPLO 2:


Grafos Canal: GC1=A1(6) + B1(6) = 12 GC2=A2(6) + B2(6) = 12 = GC3=A3(6) + B3(6) = 12

A

B

12 12 12 1 2

RED GC1 GC2 GC3 GC1 GC236 36 36 3 3

2 2GC1 2 1 2 1

PB PB PB PB PB PB

PB 1 (1 )(1 ) 1 (1 ) 1 1 (1 1 (1 )(1 )p p p p

p p1 p2 p3

1 2

GC20

!PB P(mL)PB(mL) siendo N=3 enlaces que pueden estar libres ! ( )!

Nnk

m

nk n k

3m=0 P(0) = , PB(0) = 1 ya que todos los enlaces son ocupados p

2 231

1 3 1 2

3

3 2

m=1 P(1) = (1 ) 3 (1 ), PB(1)=PB(1a)+PB(1b)+PB(1c)

PB(1a) = 1 (1 )(1 ) 1 (1 )(1 )

PB(1b) = 1 (1 )(1 )

PB(1c) = 1 (1 )(1 ) 1 (1 )(1 )

p p p p

p p p p

p p

p p p p

A

B

etc. m=2, m=3



Cada centro de conmutación la señal debe:

- Demultiplexarse y demodularse.

- Encaminarse hacia el puerto adecuado haciendo uso de un multiplexor espacial.

- Modularse y multiplexarse.

Las señales vocales son moduladas y multiplexadas en la central local y enviadas por la línea utilizando un sistema de multiplexación en frecuencia (FDM).

En cada sentido de transmisión, el canal vocal se modula en BLU utilizando una subportadora separada 4Khz de las adyacentes y que se suma con los restantes para construir la SEÑAL MULTIPLEX FDM.

La señal pasa a través de uno o más centros de conmutación hasta alcanzar la central local destino.

Acumulación de ruido y coste elevado

CONMUTADOR

ANALÓGICO

CONMUTADOR

ANALÓGICO

CONMUTADOR

ANALÓGICO

FDM

FDM

FDM

FDM

Centro de conmutación

Interesa que haya conectividad total y bloqueo nulo o acotado

III.1 CONCEPTOS BÁSICOS BUCLE DE ABONADO ANALÓGICO


Hay varias jerarquías de multiplexado (jerarquías de canalización)

312 552f

KHz

f0.3 3.4 KHz

CANAL VOCAL

3.1

KHz1

1234589101112 7

60 108f

KHz

GRUPO PRIMARIO 12

48

KHz

GRUPO SECUNDARIO 60

240

KHz

812 2044f

KHz

GRUPO TERCIARIO 300

1232

KHz

8516 12388f

KHz

GRUPO CUATERNARIO 900

3872

KHz

312 4028f

KHz

GRUPO PRINCIPAL 900

3716

KHz

III.1 CONCEPTOS BÁSICOS BUCLE DE ABONADO ANALÓGICO


Sistemas de transmisión y conmutación digitales

CONMUTADOR

DIGITAL

CONMUTADOR

DIGITAL

CONMUTADOR

DIGITAL

TDMPCM

TDMPCM

Parámetros de la modulación utilizada: frecuencia de muestreo, ley de cuantificación y código.

Parámetros de la transmisión digital en banda base: medio de transmisión, tasa de error, código de línea.

Organización secuencial de las señales elementales que llevan la información digital correspondiente a los diferentes canales telefónicos y de las señales auxiliares para señalización y sincronismo (estructura de TRAMA).

La tecnología digital maneja señales sencillas y uniformes, impulsos binarios, con independencia del origen de la información. Proporcionan mayor flexibilidad en el control de la red e incorporación de distintos tipos de servicio. Como contrapartida requieren mayor ancho de banda y se hace necesaria la sincronización en el tiempo.Características a tener en cuenta en los sistemas digitales.

Modulación por impulso codificados (PCM): Velocidad de muestreo 8000 muestras/seg. Cada muestra codificada con 8 bits. (64 Kbps cada canal).

Multiplexado por división en el tiempo (TDM) para formar la trama o sistema MIC 30+2

III.1 CONCEPTOS BÁSICOS BUCLE DE ABONADO DIGITAL


Dentro de banda: Transmite las señales de control en la misma frecuencia utilizada por las señales vocales.Fuera de banda: Transmite las señales de control utilizando el mismo recurso que las señales vocales pero a una frecuencia diferente (aprovecha que las señales de voz no utilizan completamente los 4KHz de ancho de banda reservado a ellas y utiliza una banda estrecha independiente dentro de los 4KHz). Proporciona supervisión continua durante la duración de toda la conexión.

Necesaria en dos contextos:

Señalización entre usuario y red.Señalización dentro de la red (entre centrales)

Señalización por CANAL ASOCIADO

La señalización está directamente asociada al canal que transporta la información. La voz viaja por los mismos circuitos y conjuntamente con las señales de control.

III.1 CONCEPTOS BÁSICOS SEÑALIZACIÓN


Señalización por CANAL COMÚN

Transmite las señales de control sobre canales de señalización que están dedicados en exclusiva a esta función y que son compartidos por un número determinado de usuarios. Ventajas:

* Se puede compartir un dispositivo de señalización común, con capacidad de atender miles de llamadas, por lo que se ahorra en equipo, se transmite mucha más información y más rápidamente. Reduce el tiempo de establecimiento con respecto a los métodos de canal asociado. * Permite la señalización durante todo el tiempo que dura la comunicación.* Es más adaptable a las necesidades cambiantes futuras.

Equipo de señalización por canal común



Asociada: El haz de circuitos de voz entre dos centrales es señalizado por uno o más enlaces de señalización con recorridos paralelos a la voz, que también están conectados directamente a las centrales.No asociada: Se incorporan nodos adicionales denominados puntos de transferencia de señalización. La señalización no viaja necesariamente en paralelo con los circuitos a los que señaliza.

Señalización por CANAL COMÚN

Asociada

No asociada

Red de voz

Puntos de transferencia de señalizaciónPunto de conmutación de vozRed de señalización



IntervaloTrama 0 1 2 ... 16 17 ... 31

0 FAS CH1 CH2 ... MFAS CH16 ... CH301 SW CH1 CH2 ... S1 S16 CH16 ... CH302 FAS CH1 CH2 ... S2 S17 CH16 ... CH30... . . . . . . . . .... . . . . . . . . .

15 SW CH1 CH2 ... S15 S30 CH16 ... CH30

ESTRUCTURA DE LA SEÑAL DIGITAL A 2Mbps (con señalización por canal asociado)

Cada trama consta de 32 intervalos(slots). Cada intervalo contiene una palabra de 8 bits con lo que se obtiene un total de 32*8 =256 bits por trama. Al transmitirse 8000 tramas por segundo, se obtiene la velocidad binaria de 2048 Kbps.

El intervalo 0 de la trama se utiliza para la sincronización de la trama. En este intervalo se alterna la señal de alineamiento de trama (FAS, Frame Alignment Signal) y la señal de supervisión de trama (SW, Supervision Word).

El intervalo 16 transporta habitualmente la señalización correspondiente a los 30 canales.

III.1 CONCEPTOS BÁSICOS JERARQUÍAS DIGITALES PDH


Distiguimos dos tipos de señalización

Señalización por Canal Asociado (CAS)En el intervalo 16 se dispone de un slot que transporta la señal de alineamiento de multitrama (MFAS:MultiFrame Alignment Signal) seguido 15 slots en los que se envia la señalización de cada canal CHX, mediante la asociación de 4 bits (SX) a cada uno de ellos.

Señalización por Canal Común (CCS)El intervalo 16 transporta señalización por canal común Nº 7. Desaparecen los 4 bits asociados a cada canal, así como la palabra de alineamiento de multitrama (MFAS). El intervalo 16 se convierte en un flujo continuo de datos a 64 Kbps con protocolo HDLC.Dada la gran capacidad de envío de información que ofrece este sistema, es habitual aprovechar un único flujo de 64Kbps contenido en una señal a 2 Mbps para enviar la señalización de un gran número de enlaces de 2 Mbps. De esta manera se dispone de los intervalos 16 no utilizados para transportar señales de voz o de datos como en cualquiera de los 30 canales restantes de cada trama.



Norte América Internacional (ITU-T)Designación Número de

canales vocalesTasa (Mbps) Nivel Número de

canales vocalesTasa (Mbps)

DS1 24 1.544 1 30 2.048DS_1C 48 3.152 2 120 8.448DS-2 96 6.312 3 480 34.368DS_3 672 44.736 4 1920 139.264DS_4 4032 273.176 5 7680 565.148

2048 kHz+/- 50 ppm 8448 kHz

+/- 30 ppm 34368 kHz+/- 20 ppm 139264 kHz

+/- 15 ppmG.742G.751

G.703

G.751

G.703G.703

G.703

64 kHz

G.736

565148 kHzsynchr.plesiochr.

plesiochr.plesiochr.

plesiochr.Jerarquía digital plesiócrona Europea

Es posible tener jerarquías de multiplexación de orden superior (Jerarquías Digitales Plesiócronas-PDH). Las señales multiplexadas (tributarias), procedentes de fuentes con temporizaciones independientes, se entrelazan a nivel de bit. Aunque sus velocidades nominales son iguales sus velocidades reales pueden desviarse según un cierta tolerancia (Señales Plesiócronas). Para no tener pérdida de información se asigna a cada señal de entrada una capacidad de transmisión algo mayor que la nominal (0.1 a 0.2%) y se efectúa un relleno de bits (positivo o negativo).



MUXDEMUX

Matriz de conmutadore

s

MUXDEMUX

CENTRAL DE CONMUTACIÓN A

B C

Conmutación realizada con ranuras de 64Kbps

Circuitos dúplex PDH de 140Mbps

A

BMultiplexor para derivar o insertar

CLIENTE

C

140 MbpsEquipo

terminal de línea

140

34

8

2

8

2

34

8

34

8

140

34

140 MbpsEquipo

terminal de línea

CLIENTE

2 Mbps

8 Mbps

34 Mbps

Multiplexor para derivar o insertar

No es posible identificar con precisión el punto donde empieza un flujo de bits multiplexado de nivel más bajo dentro de un flujo de nivel más alto. Es necesario demultiplexar hasta el nivel 2 Mbps antes de poder identificar un canal o asignarlo a un cliente.



JERARQUÍA DIGITAL SINCRONA (SDH)

Todos los equipos están sincronizados con un único reloj maestro.

En Estados Unidos se denomina SONET (Synchronous Optical Network).

La tasa de transmisión básica en SDH es de 155,52Mbps (Módulo de transporte síncrono de nivel 1-STM-1). También se definen tasa más altas de 622Mbps (STM-4) y 2.4Gbps(STM-16).

En SONET la tasa más baja es 51,84Mbps (STS-1/OS-1).

Aunque existen ligeras diferencias entre SDH y SONET son interconectables.

La transmisión a alta velocidad requiere el uso de medios capaces de soportarla, la fibra óptica es la más apropiada.

SONET SDH Tasa de bits (Mbps)STS_1/OS_1 51.84STS_3/OS_3 STM-1 155.52STS_9/OS_9 466.56STS_12/OS_12 STM-4 622.08STS_18/OS_18 933.12STS_24/OS_24 1244.16STS_36/OS_36 1866.24STS_48/OS_48 STM-16 2488.32

III.1 CONCEPTOS BÁSICOS JERARQUÍAS DIGITALES SDH


1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 C12 B1 E1 F1 J13 D1 D2 D3 B34 Apuntador AU-4 C25 B2 B2 B2 K1 K2 G16 D4 D5 D6 F27 D7 D8 D9 H48 D10 D11 D12 Z39 Z1 Z1 Z1 Z2 Z2 Z2 E2 Z4

Contenedor Virtual (VC)

A1 A1 Z5B1

STM-1 se compone de múltiples tramas que se repiten con un periodo de 125seg.

Cada trama está compuesta de 9 segmentos (filas) de 270 octetos (2430 octetos- 155.52Mbps). Cada segmento se compone de 9 bytes de cabecera y 261 bytes de carga útil.

125s

61 2 3 4 7 8 95

9 261

Carga útilOverhead de sección

Unidad Administrativa (AU)Gasto extra de camino

El campo de información de cada trama puede servir para transportar múltiples flujos PDH de 1.5/2/6/34 o 140 Mbps. Cada uno de estos flujos se transporta en un contenedor distinto (C_x) que también contiene bits de relleno adicionales que permiten variaciones en la tasa real.



Tributarias

PDH

AUG AU_4 VC_4 C_4

AU_3

TUG_3

VC_3

TUG_2

TU_3

TU_2

TU_12

TU_11

VC_3

VC_2

VC_12

VC_11

C_2

C_12

C_11

C_3

M-1 X1

X3

X7

X3

X7

X1

X1

X3

X41.5 Mbps

2 Mbps

6 Mbps

34 Mbps45Mbps

140Mbps

C = Contenedor

TU = Unidad tributaria

AU = Unidad administrativa

VC = Contenedor virtual

TUG = Grupo de unidades tributarias

AUG = Grupo de unidades administrativas

Específico para SONET

Específico para Europa

Universal

Al contenedor se añade una cabecera (gasto extra de camino) para vigilar y administrar extremo a extremo el contenedor asociado. El contenedor más el gasto extra de camino constituyen un contenedor virtual (VC-x).

El contenedor virtual no tiene por que estar sincronizado con el inicio de la trama STM-1 por lo que hace falta un puntero. El puntero más el contenedor virtual constituye una Unidad Tributaria. Si la unidad tributaria contiene más de una tributaria se llama Grupo de Unidades Tributarias (TUG).

El VC más grande se llama Unidad Administrativa (AU).



Método de multiplexado.

VC-4

VC-4

SOH

VC-1 POH CONTENEDOR-1

CONTENEDOR-1

VC-1

TU-1 Puntero

TU-1 PunteroTU-1 Puntero

VC-1VC-1

VC-1

VC-1

TU-1

TUG-2TUG-2

TUG-3TUG-3

AU-4 Puntero

AU-4 Puntero

AUGAUGSOH

VC-1 POH CONTENEDOR-1

CONTENEDOR-1

VC-1

TU-1 Puntero

TU-1 PunteroTU-1 Puntero

VC-1VC-1

VC-1 TUG-2

TUG-2TUG-2

TUG-3TUG-3VC-4 POH

AU-4 Puntero

AU-4 Puntero

AUGAUG

TUG-3

VC-4

AU-4

AUG

STM-N

Camino: trayecto de transmisión extremo a extremo.Sección: trozo de cable de transmisión entre dos equipos terminales de sección (ej: repetidores) POH Cabecera de camino.SOH Cabecera de sección

Ventajas de SDH: *Estándar único a nivel mundial.*Alta velocidad de transmisión*Facilidad de inserción y extracción de tramas.*Cada trama está identificada por un puntero para su localización.*Gestión eficaz



Elementos básicos de su arquitectura:

- Abonado: Terminal de usuario (teléfono, modem, faxes, etc).

- Bucle de abonado: enlace entre el abonado y el centro de conmutación más próximo al abonado (central local). Normalmente está constituido por un par trenzado.

- Central local: central de conmutación encargada de enlazar usuarios pertenecientes a la misma zona o habilitar enlaces en el backbone para llamadas a larga distancia.

- Red de conmutación (backbone): conjunto de centrales de conmutación unidas entre si que ofrecen cobertura nacional e internacional.

- Red de Transporte: son las líneas que unen los conmutadores del backbone. Pueden transportar múltiples circuitos de voz usando multiplexación en frecuencia (FDM) o en tiempo (TDM).

Red de

acceso

Red

troncal

RED TELEFÓNICA CONMUTADA: Red de conmutación de circuitos especializada en el transporte de tráfico de voz. Ofrece un servicio full duplex, de bajo retardo extremo a extremo.

III.1 RED TELEFÓNICA ELEMENTOS BÁSICOS


CIRCUITO TELEFÓNICO INTERNACIONAL

CL CP

ABONADOA

CLCP

ABONADOBRED

LOCAL RED TRONCAL

RED INTERNACIONAL

CS CSCTer

CT CT CTer

Circuito a 2 hilos

Circuito a 4 hilos

Teléfono

Bobina híbrida

CL Centro local

CP Centro primario

CS Centro secundario

CTer Centro terciario

CT Centro de tránsito internacional

Nota: En el caso de centrales locales digitales el paso de dos a cuatro hilos se hace en ellas.

III.1 RED TELEFÓNICA TOPOLOGÍA


TOPOLOGÍA JERÁRQUICA

El acceso a la red se efectúa conectando el terminal telefónico al Centro de Conmutación Local (CL). La CL se conecta a la denominada Central Primaria (CP) mediante circuitos de baja frecuencia o sistemas de transmisión múltiplex. Las centrales primarias se conectan a las Centrales Secundarias y estas a la Terciarias, etc.

Ventajas :• Disminuye el número de enlaces con respecto a un red totalmente mallada.• Facilita la tarificación, el crecimiento de la red y el encaminamiento.

Desventajas:• No hay redundancia.• Cuanto más se sube de nivel más recursos intervienen y por tanto el control del establecimiento de llamada es más complejo.

Soluciones: Establecimiento de rutas directas entre centrales del mismo nivel jerárquico y a través de centrales tandem.

III.1 RED TELEFÓNICA TOPOLOGÍA


El objetivo básico de la central telefónica es establecer el enlace entre dos abonados que desean establecer una comunicación. Para ello dispone de un conjunto de órganos de transmisión de tráfico, etapas de conmutación y medios de control y señalización, que permiten la interconexión de líneas de abonado y/u otros circuitos de telecomunicación, conforme lo requieren los diferentes abonados que llaman. Sus funciones básicas son:-Concentrar el tráfico que proviene de fuentes con baja actividad sobre medios de transmisión comunes.- Encaminar la información de una fuente hacia el destino, según un itinerario fijo o variable a través de la red.

Red de conexión: Proporciona un camino físico para la señal entre dos dispositivos cualesquiera conectados a ella.Unidad de control: Parte inteligente del sistema. Permite a partir de la información y peticiones enviadas por los aparatos de abonado y/o centrales precedentes efectuar las operaciones necesarias para establecer las conexiones (gestionar y confirmar las peticiones, determinar si el destino está desocupado y construir el camino a través de la red de conexión) y supervisarlas de forma que cuando los abonados cuelguen, todos los elementos de la red que ha intervenido en dicha llamada sean devueltos a su posición de reposo.

RED DE CONEXIÓN SEÑALIZACIÓN

RECOGIDA DE INFORMACIÓN

ACTUACIÓN SOBRE LA RED DE CONEXIÓN

ACTUACIÓN SOBRE LA

SEÑALIZACIÓN

UNIDAD DE CONTROL

LÍNEAS DE ABONADO

ENLACES ENTRE CENTRALES

III.1 RED TELEFÓNICA ELEMENTOS DE RED


Funciones básicas realizadas por la centrales de conmutación

Función de espera: Debe reconocer cuando un usuario quiere comunicar con otro, es decir cuando el abonado procede a descolgar su aparato.Función de aviso: Debe indicar al abonado, mediante diversos tonos , el proceso que sigue su llamada (si tiene éxito, se completa o es rechazada). Tonos más comunes:

“invitación a marcar” (el abonado sabe que dispone de línea)“llamada” (se ha completado la llamada y el abonado llamado está libre)“ocupado” el abonado llamada tiene establecido otra comunicación.“línea muerta” el número marcado no tiene asignado ningún abonado.

Función de recepción de información numérica: Necesaria para el intercambio de información (marcación) entre el abonado y la centralFunción de control: Encargada de establecer la comunicación interpretando la información recibida y elaborando las órdenes necesarias para gobernar las selecciones que son consecuencia de la numeración recibida, al mismo tiempo que efectúa la prueba de ocupación de los diversos órganos de la central.Función de selección: Encargada de elegir la ruta que ponga en comunicación a dos abonados pertenecientes a la misma central o a distintas centrales.Función de transmisión: Encargada del intercambio de información y señalización.Función de supervisión: Una vez establecida la comunicación, detecta y corrige cualquier incidencia en los diferentes elementos que intervienen en ella.Funciones auxiliares: Tarificación, identificación de abonadas, transferencia de llamadas , prioridades, rutas alternativas, etc

III.1 RED TELEFÓNICA ELEMENTOS DE RED


Descuelgue. Identificación del abonado llamante

Tono de invitación a marcar

Marcación del número abonado llamado

ABONADO LLAMANTE CENTRAL ABONADO

LLAMANTECENTRALCENTRALES INTERMEDIAS

Timbre de llamada

Información de dirección, etc (encaminamiento)

Dirección completada

Tono de llamada

Respuesta (Descolgar) Notificación del abonado llamante

Conexión

Cuelgue Liberación de la conexión

Cuelgue

III.1 RED TELEFÓNICA PROCEDIMIENTO DE LLAMADA


III.1 RED TELEFÓNICA EJEMPLO RED RACI


La Red Digital de Servicios Integrados apareció como resultado del esfuerzo de las compañías telefónicas por crear un estándar que permitiese la comunicación digital extremo a extremo.La necesidad de este estándar se fue haciendo manifiesta a principios de los años ochenta, cuando la tecnología permitía la creación de nuevos servicios de telecomunicaciones, pero el diseño de la red telefónica (pensada para la transmisión analógica de voz) hacía difícil su integración. Este vacío empezaba a provocar la aparición de redes especializadas en cierto tipo de tráfico, con accesos independientes.

La integración de servicios en una sola red pedía que la nueva red fuese digital, de forma que el acceso y el transporte de señales seria uniforme, independientemente del servicio. Además, la digitalización permitiría un mejor aprovechamiento del ancho de banda, así como diferenciar fácilmente los servicios de la señalización.

III.1 RDSI. RED DIGITAL DE SERVICIOS INTEGRADOS Introducción de la RDSI Estructura de la RDSI

Canales RDSIPuntos de Referencia y Grupos Funcionales

Protocolos de la RDSINivel físico.Nivel de enlace de datos (LAPD).Nivel de red.

Aplicaciones de RDSI


Terminal no RDSI

Terminal no RDSI

A A A A

Terminal no RDSI

Terminal no RDSI

A D D A

Terminal no RDSI

Terminal no RDSI

A D D A

Terminal RDSI

Terminal no RDSI

Terminal RDSI

Terminal no RDSI

TRTRD D

AT ATRDSI

RDI

RTC ( Mixta ANALÓGICO/DIGITAL)

RTC (ANALÓGICA)

Bucle abonado

Central digital

Central analógica

Instalación Abonado

EVOLUCIÓN HACIA RDSIIII.1 RDSI. INTRODUCCIÓN


El objetivo de digitalización de la red era demasiado ambicioso como para hacerlo en una sola etapa, por lo que se definieron tres etapas relacionadas con la implantación de las siguientes redes:

RED DIGITAL INTEGRADA (RDI).

Incluye la digitalización de los medios de transmisión, de las centrales de conmutación y de los sistemas de señalización. La digitalización comienza por los medios de transmisión de larga distancia y las centrales de jerarquía superior hasta llegar a las centrales locales y medios de transmisión de corta distancia. La señalización entre centrales utiliza el estándar CCITT nº7.

Características de RDI:

*Red económica: al integrar los sistemas de conmutación digital con sistemas de transmisión digital multiplexado no son necesarios los equipos de interfuncionamiento entre sistemas analógico y digitales con lo que la red total es más económica.

*Calidad de transmisión elevada: Mejoran aspectos como ruido y distorsión.

*Sistema de señalización por canal común: Disminuye el tiempo asociado al establecimiento de la llamada.

*No ofrece conectividad digital entre terminales de abonado, pues aunque algunos terminales puedan ser digitales, los bucles de abonado son todavía analógicos.

III.1 RDSI. INTRODUCCIÓN


RED DIGITAL DE SERVICIOS INTEGRADOS DE BANDA ESTRECHA (RDSI-BE). Sobre la base de la RDI, provee de acceso digital a los usuarios soportando un amplio abanico de servicios (voz, imagen, datos), utilizando un número limitado de funcionalidades estandarizadas.Soporta aplicaciones tanto de conmutación de circuitos como de conmutación de paquetes y además soporta servicios no conmutados (líneas dedicadas).

Las conexiones son de 64Kbps (Se escogió esta tasa porque era la tasa estandar de digitalización de voz, aunque en desarrollos futuros se permitirá mayor flexibilidad).. Dispone de múltiples canales dúplex de información (llamados canales B) y un canal común de señalización (llamado canal D).

La arquitectura de protocolos RDSI se ajusta al modelo OSI. Esto permite que:

*Otros estándares desarrollados por OSI puedan ser utilizados en RDSI. Por el ejemplo el nivel 3 de X.25 para acceder a servicios de conmutación de paquetes.

*Los nuevos estándares de RDSI se basen en estándares ya existentes con lo cual se reduce el coste de las nuevas implementaciones. Ej LAPD basado en LAPB.

RED DIGITAL DE SERVICIOS INTEGRADOS DE BANDA ANCHA (RDSI-BA)Soporta altas velocidades de transmisión que permiten la inclusión de servicios que consumen gran ancho de banda, como vídeo de alta calidad. Está basada en la tecnología ATM (Modo de Transferencia Asíncrono) de conmutación rápida de paquetes.El ancho de banda ofrecido al usuario es uno de los factores que marcan la diferencia entre RDSI-BE y RDSI-BA.



RED

Equipo Terminal

Central RDSI

Terminación de Red

Central RDSI

Conmutación Circuitos 64Kbps

Frame Relay

Conmutación y dedicado >64Kbps

Linea dedicada a 64Kbps

Conmutación de Paquetes

Señalización Canal Común

Suscriptor o proveedor de servicio

Señalización Usuario- Red

Señalización Usuario- Usuario

Bucle abonado

Interface Usuario-RDSI

LOCALIZACIÓN USUARIO

ARQUITECTURA



ARQUITECTURA RDSI•Acceso digital de usuario.

Permite la conexión de diferentes tipos de terminales de usuario a la red, mediante una configuración de acceso normalizada.

Red de tránsito. Interconecta las centrales locales entre sí o las centrales locales con los nodos especializados de la red. Está formada por: sistemas digitales de transmisión, centrales digitales de conmutación de circuitos, con elementos adicionales de conmutación de paquetes, y sistemas de señalización por canal común.

Nodos especializados de diversos tipos: - Nodos para servicios centralizados o de valor añadido (bases de datos, mensajería electrónica) - Nodos de acceso a otras redes. La red de tránsito RDSI puede conectarse con la red telefónica

convencional, con redes de datos o con otras RDSI. - Centros de operadoras. - Centros de gestión de red.


SERVICIOSPortadores: servicios de telecomunicación para la transmisión de información (voz, datos, vídeo) entre usuarios, en tiempo real y sin alteración del contenido del mensaje.Corresponde a las tres capas más bajas de la arquitectura OSI.Suplementarios: Servicios que proporcionan facilidades adicionales a los usuarios. Ofrecidos en conjunción con los servicios portadores.Teleservicios:Proporcionan la completa capacidad de comunicación entre los usuarios. Combinan la función de transporte (utilizando los servicios portadores) con la de procesado de la información. Intentan cubrir una amplia variedad de aplicaciones de usuarios (telefonía, teletex,videotex, facsimile, etc).


La información digitalizada que maneja la RDSI es una cadena de bits que se estructura en canales multiplexados por división en el tiempo (TDM).

Canales estandarizados para la conexión digital entre abonado y central (las velocidades indicadas son de comunicación duplex) :

Canal B: Canal digital PCM de 64 kbps para voz o datos,

Canal D: Canal digital de 16 o 64 kbps para señalización fuera de banda.

Canal H: Canal digital de 384 (H0, 6 canales de 64Kbps), 1536 (H11, 24 canales a 64Kbps-solo en países con jerarquía digital a 1533kbps – EEUU y Japon) o 1920 kbps (H12, 30canales a 64Kbps).

Canal de usuario, en el que se pueden enviar datos, voz digitalizada o una mezcla de ellos.

Puede submultiplexar a 32Kbps, 16Kbps o a velocidades más bajas. En el caso de mezclar varios tipos de tráfico en un solo canal B, el destino debe ser el mismo para todos ellos.

Permite conexiones: - conmutación de circuitos, - conmutación de paquetes (el usuario se conecta a un nodo de conmutación de paquetes) - y semipermanentes (canal arrendado =canal dedicado)

CANALES RDSI

CANAL B

III.1 RDSI. ESTRUCTURA


CANAL D

CANAL H

Transmite la señalización de los canales B asociados,

También puede utilizarse para conmutación de paquetes o transmisión de datos de telemetría durante los periodos en los que no hay señalización a enviar.

Transmite información de usuario a altas velocidades. El usuario puede acceder directamente a toda la capacidad o organizarla en subcanales para diversos tipos de datos, con multiplexación temporal.

*ACCESO BÁSICO ( BRI = Basic Rate Interface): 2B + 1D (el canal D es de 16 kbps). A tasa total es de 144Kbps. La velocidad básica se diseñó como substituto al servicio telefónico convencional, a utilizar en hogares y pequeños negocios. Permite mantener dos comunicaciones independientes.

*ACCESO PRIMARIO (PRI = Primary Rate Interface): 30B + 1D en Europa o 23B + 1D en Estados Unidos y Japón (el canal D es de 64 kbps). También soporta otras combinaciones de canales (5H0+D, H12+D,etc), siempre que se respete la velocidad global. Este acceso se soporta en un sistema de transmisión MIC de jerarquía primaria (2Mbps).Pretende ser el estándar utilizado por empresas con centralitas privadas. Permite mantener hasta 30 comunicaciones simultáneas de 64 kbps.

COMBINACIONES DE CANALES ESTANDARIZADAS



MODELO DE REFERENCIA DE LA RDSI (ACCESO DE USUARIO)La configuración del cliente presenta las siguientes prestaciones:

-Conexión de más de un terminal para diferentes servicios a una linea de abonado.-Operación simultánea de varios terminales de un mismo abonado.-Llamada selectiva de un terminal al servicio solicitado.-Transmisión a larga distancia.

Uno de los objetivos de la RDSI es que un pequeño conjunto de interfaces usuario-red compatibles pueda hacer frente económicamente a esta amplia gama de aplicaciones de usuario, de equipos y configuraciones.

En la definición de requisitos para el acceso del usuario a la RDSI, la UIT-T utiliza una configuración de referencia basada en dos conceptos:

Grupos funcionales: conjunto de funciones que pueden ser realizadas por un solo equipo y que son necesarias en las disposiciones de acceso.

Puntos de referencia: es un punto conceptual en la conjunción de dos grupos funcionales que no se superponen. Puede representar interfaces reales ( físicos o virtuales)

La idea es agrupar funciones que suelen ser realizadas en un mismo equipo (o parte de un equipo) de forma que sea posible la independencia entre grupos. Así, mejoras técnicas en un grupo pueden realizarse independientemente de otro grupo si se mantienen los estándares de los puntos de referencia.



PUNTOS DE REFERENCIA Y GRUPOS FUNCIONALES

Nota: Considerar con cautela la definición de grupos funcionales y puntos de referencia, porque no siempre se traducen en una diferencia física. Según las configuraciones, hay puntos de referencia que a veces coinciden, o grupos funcionales que desaparecen totalmente.

TE2 TA

TE1

NT2 NT1R

S T U

Bucle de Abonado

USUARIO COMPAÑÍA OPERADORA

TE1 NT1/2S/T U CENTRAL LOCAL

Bucle de Abonado

CENTRAL LOCAL

2 hilos

4 hilos

4 hilos



Ejemplos de configuraciones e implementaciones del interfaz usuario-red



TR1 (NT1) Terminación de red 1

Incluye funciones que pueden considerarse pertenecientes al nivel 1 del marco de referencia OSI. Realiza funciones asociadas con la terminación eléctrica y física de la red: terminación de la línea de transmisión digital, control de calidad de la transmisión, sincronización de las instalaciones de usuario con respecto a la red, transferencia de alimentación de potencia y multiplexación de conexiones físicas. La TR1 puede ser controlada por el proveedor de RDSI y constituye una frontera entre la red publica y la privada. Esta frontera aísla al usuario de la tecnología del bucle de abonado y presenta un nuevo conector físico para el usuarioSobre el conector se puede insertar un bus pasivo, que puede soportar 8 teléfonos RDSI así como terminales, alarmas y otros dispositivos de la misma forma que se conectan a una LAN.

TR2 (NT2) Terminación de red2

Realiza funciones de usuario hasta el nivel 3 del Modelo de Referencia OSI, como conmutación local (para llamadas internas a la instalación), concentración de tráfico hacia la red o encaminamiento, multiplexación de canales de conversación y señalización, mantenimiento de la instalación de usuario.Ejemplos característicos de implementaciones de TR2 son las centralitas de conmutación privadas (PBX), los concentradores, los multiplexadores estadísticos y los puentes o enrutadores que interconectan una red de área local a RDSI.

GRUPOS FUNCIONALESIII.1 RDSI. ESTRUCTURA


ET2 (TE2) Equipo terminal de tipo 2

ET1 (TE1) Equipo terminal de tipo 1

AT (TA) Adaptador de terminales

Abarca los dispositivos no compatibles con RDSI: teléfonos analógicos, ordenadores personales, terminales con interfaz V.35, V.24, etc. Estos equipos necesitan un adaptador de terminal para conectarse a la red RDSI.

Proporciona compatibilidad RDSI a los equipos no RDSI. Por ejemplo, los adaptadores para acoplar terminales V.35 y V.24 a RDSI.

Son terminales diseñados para conectarse directamente a la RDSI, es decir, terminales que cumplen la interfaz estándar de RDSI (Ej: teléfonos digitales, terminales integrados de voz y datos, equipos facsímil grupo 4, etc).

PUNTOS DE REFERENCIA

Punto de referencia R

Interfaz funcional entre un equipo ET2 (equipo no RDSI) y el AT. Puede haber múltiples posibilidades para ella. Cada fabricante, en principio, puede definir la suya. La interfaz R existe básicamente para tener compatibilidad con terminales basados en estándares anteriores a la RDSI.



El punto de referencia T es eléctricamente el mismo que el S y esta situado entre el TR2 y el TR1. Normalmente separa los equipos proporcionados por el operador de red de los equipos del usuario. En la práctica las interfaces S y T pueden considerarse idénticas y en muchos casos son referenciadas como la interfaz S/T. La temporización de bits y octetos, la eliminación de potencia, la activación y desactivación y la petición y permiso para acceder al canal de señalización con el fin de transmitir datos se realizan a través de esta interfaz.

Punto de referencia S

Punto de referencia T

Punto de referencia U

Define la comunicación entre los grupos funcionales ET1 y TR2. Aísla los equipos terminales de usuario de las funciones de conmunicación relacionadas con la red.

El punto de referencia U define la estructura de la transmisión dúplex en el bucle de abonado. En realidad no se ha llegado a estandarizar, dejando que se defina a nivel nacional.

BUS PASIVO S0

Característica clave del punto de referencia S en el Acceso a Velocidad Básica. Permite que hasta ocho dispositivos, ET1s o ATs, se conecten a una sola línea. Esto difiere de la tecnología de centralitas digitales previa, que solo soportaba un dispositivo por línea. A primera vista, se podría confundir el bus pasivo con una red de área local, pero los dispositivos del bus usan una técnica para compartir el acceso a la red, no para comunicarse entre ellos .



Si un teléfono, un fax y un ordenador comparten una misma línea dentro de una oficina solo dos de ellos pueden utilizarla simultáneamente (2 canales B). En una oficina con dos escritorios adyacentes se podría compartir una línea, con un teléfono y un ordenador para cada escritorio pero, si queremos comunicar estos dos ordenadores entre ellos, ocuparemos los 2 canales B, y no podrá entrar o generarse ninguna llamada telefónica hasta que se liberen. Por lo tanto el ahorro en número de líneas es a coste de una cierta probabilidad de encontrar la línea ocupada. En la práctica pocos clientes instalan más de dos dispositivos en línea

CENTRAL DIGITAL

(NT2)NT1

ST U

NT1S/T U

Bucle de Abonado 160Kbps(2hilos)

CENTRAL LOCAL

TA

FAX G3

2B+D 192Kbps 4 hilos

30B+D 2048 Kbps

Sistema MIC 2 Mbps2B+D 192Kbps 4 hilos

TA

FAX G3

ACCESO BÁSICO

ACCESO PRIMARIO



Una sola pila de protocolos no sirve para representar todas las funciones requeridas en RDSI.

Por tanto ITU-T define el modelo de referencia I.320, compuesto de 2 pilas de protocolos:

ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS

Modelo de referencia desarrollado por ITU-T

Bloque de protocolos de usuario: rige la transferencia de información.

Bloque de protocolos de control: utilizado para soportar la señalización RDSI.

Establecimiento y terminación de conexiones.

Control de llamadas ya establecidas.

Control de llamadas multimedia.

Provisión de servicio suplementarios.

El modelo de referencia de RDSI incluye un plano de gestión que permite el control de parámetros y modo de operación de sistemas remotos y que permite al sistema local recopilar datos de configuración y operación para enviarselos a un sistema de gestión.

III.1 RDSI. ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS


La señalización es función del canal D aunque puede soportar aplicaciones de telemetría y conmutación de paquetes. Sobre el canal D se definen los tres niveles bajos de la arquitectura OSI. El nivel físico: definido en las recomendaciones I.430 e I.431, define la interfaz física (características eléctricas, tipo de conector, codificación de línea y entramado). Como los canales B y D se multiplexan en tiempo sobre la misma interfaz física, estos estándares se aplican a ambos canales.El nivel2 , describe los procedimientos que aseguran la comunicación libre de errores sobre el enlace físico y define la conexión lógica entre usuario y la red. El protocolo de nivel2 es el LAPD (basado en el HDLC).El nivel 3: basado en la recomendación Q.931, define la interfaz y mensajes de señalización entre el usuario y la red. Si el canal D proporciona servicio de conmutación de paquetes, se utiliza el protocolo X.25 que sirve para establecer circuitos virtuales con otros usuarios en el canal D e intercambiar datos empaquetados (X.25 se transmite en las tramas LAPD).El canal B puede utilizarse para conmutación de circuitos, circuitos semipermanentes o conmutación de paquetes

Canal D Canales B y H

Protocolos de la RDSI en la interfaz usuario-red

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Señalización de

usuarioextremo aextremo

Red Q.931 X.25 Por definir X.25

Enlace LAPD (Q.921) LAPB

Físico I430 Interfaz a velocidad básica + I431 Interfaz a velocidad primaria

Control Paquetes Telemetría C. Circuitos Semipermanente

C. Paquetes

Frame RelayI.465/V.120



Protocolos y configuración de red para conmutación de circuitos sobre el canal B.

Canal B: transmisión transparente de datos de usuario. Es servido por el NT1 o NT2 utilizando solo funcionalidades de nivel 1.

Canal D: intercambio de información de control entre usuario y red para el establecimiento y terminación de llamadas utilizando el protocolo de nivel 3, Q.931..

El establecimiento de la conexión implica la cooperación entre los conmutadores internos, utilizando el sistema de señalización SS7.

Conexión semipermanente. Igual que en las conexiones por conmutación de circuitos, se proporcionan solo funcionalidades de nivel 1. No obstante, ITU-T ha desarrollado la recomendación I.465/V.120 que proporciona una función de enlace que puede ser utilizada por los usuarios de RDSI, si lo desean. No es necesario protocolo de control de llamada ya que la conexión ya existe (ha sido establecida en el canal B mediante procedimientos del plano de gestión).

Terminal

Controladorescanal D

Terminal

Protocolos sobreCANAL B

SeñalizaciónCanal D

DatosCanal B

D

B

Central local

7

6

5

4

3

2

1

7

6

5

4

3

2

1

4 y superiores3

2

1

3

2

1Señalizaciónpor canal

común SS7

3

2

1

4

Central de tránsito

3

2

1

4

3

2

1

Protocolos sobreCANAL D

Central local

SS7

SS7



Conmutación de paquetes por medio de una red independiente (Sobre el canal B)

Servicios de conmutación de paquetesDos posibilidades: *La capacidad de conmutación de paquetes la proporciona una red independiente (servicio sobre canal B).*La capacidad de conmutación de paquetes está integrada en RDSI (puede utilizarse sobre el canal B o D).

Tanto el usuario como la red de paquetes deben conectarse como abonados de la RDSI. En el caso de la red de conmutación de paquetes se conectarán uno o más nodos de conmutación (manejadores de paquetes) que podemos considerar como DCE’s. El abonado RDSI asume el papel de DTE, con lo cual la RDSI solamente proporciona la conexión entre DTE y DCE X.25.

La conexión entre un usuario y el manejador de paquetes puede ser :

Semipermanente: la conexión siempre existe y el usuario puede utilizar libremente X.25 para establecer un circuito virtual con cualquier usuario conectado a la red de paquetes.

A través de un circuito conmutado: en este caso tienen lugar los siguientes pasos:* El usuario solicita ,mediante el protocolo de control de llamada del canal D (Q.931) , una conexión de conmutación de circuitos con el manejador de paquetes en el canal B.

* RDSI establece la conexión y se lo notifica al usuario mediante un protocolo de control de llamada del canal D.



Canal B bajodemanda

Canal Bsemipermanente

Canal B bajodemanda

X.25DTE TA

TA

NT

NTX.25DTE

ETET

ET

LAPB + NIVEL DE PAQUETE X.25

LAPD + I.451/Q.931

AU X.25DCE

AU X.25DCE

LAPD + I.451/Q.931



RDSI RED CONMUTACIÓNPAQUETES

AU= Unidad de acceso RDSI.

* El usuario establece un circuito virtual con otro usuario en el canal B, mediante un procedimiento de establecimiento de llamada de X.25. Para eso se necesita un conexión previa a nivel de enlace, mediante LAPB, entre el usuario y el manejador de paquetes.

* El usuario finaliza el circuito virtual utilizando X.25 en el canal B.

* Después de una o más llamadas virtuales en el canal B, el usuario indica mediante el canal D, la finalización de la conexión por conmutación de circuitos.



Conmutación de paquetes proporcionada por RDSI

Protocolossobre

CANAL B

7

6

5

4

3

2

1

7

6

5

4

3

2

1

Protocolossobre

CANAL D

Terminal

Controladorescanal D

Terminal

SeñalizaciónCanal D

DatosCanal B

D

B

Central localCentral de tránsito

Conm

Paquetes

Conm

Paquetes

Conm

Paquetes

Central local

3

2

1

3

2

1

3

2

1

3

2

1

Señalización para elacceso a modo paquete

Señalización para elacceso a modo paquete

En el canal B la conexión al conmutador de paquetes puede ser conmutada o semipermanente



En el canal D, RDSI proporciona una conexión semipermanente con el conmutador de paquetes.

El usuario usa X.25 (sobre LAPD) para establecer un circuito virtual.

sobre

765

43

21

Protocolos

CANAL D

7654

3

21

Terminal

Controladores canal D

TerminalCentral local

Central de tránsito

Conm

Paquetes

Conm

Paquetes

Conm

PaquetesCentral local



Canal B bajodemanda

X.25DTE TA

TA

NT

NT

TA NT

X.25DTE

X.25DTE

PHET

ET

ETCanal D

LAPD


NIVEL DE PAQUETE X.25

RDSI


LAPD + I.451/Q.931

RED PÚBLICA DECONMUTACIÓN DE

PAQUETES

RED PÚBLICA DECONMUTACIÓN DE

PAQUETES


Acceso básico. Estructura de trama en los puntos de referencia S y T.

Nivel 1: FÍSICO (Velocidad básica)

El nivel físico del acceso a velocidad básica depende del punto de referencia en que nos fijemos.

El punto de referencia U, es una conexión digital de 2 hilos a 160Kbps (144Kbps+bits de sincronización y mantenimiento).Los puntos de referencia S y T comparten la misma especificación de nivel físico. Se trata de una interfaz de 4 hilos, en la que cada par soporta una transmisión simplex a 192Kbps (144Kbps+ capacidad extra para entramado y sincronización). Se utiliza un par para cada sentido, obteniendo la comunicación dúplex.La codificación de línea es pseudoternaria (el uno se representa por la ausencia de señal de línea, mientras que el cero se representa por un impulso positivo o negativo, alternativamente. Se utilizan violaciones de la norma para evitar la formación de corriente continua).El formato de trama es de 48 bits (250seg). Cada trama consta de 16 bits para cada canal B, 4 bits para el canal D y el resto proporcionan funciones de entramado, equilibrado de continua o control.



La sincronización entre los dos sentidos de transmisión es tal que el principio de trama que va desde la red a un equipo terminal se produce 2 tiempos de bit antes que el principio de una trama en sentido contrario.

La posibilidad de conexión de diversos equipos terminales en las interfaces S y T (hasta ocho) en configuración de bus pasivo hace necesaria la resolución de conflictos en el uso del medio de transmisión. En los canales B no hay conflicto ya que un equipo terminal no lo utilizará a menos que el terminal de red se lo permita. En el canal D de entrada (terminal de red a equipos terminales) podría haber conflicto si no se supiera a que equipo terminal va dirigida la información. Sin embargo, el nivel de enlace de datos resolverá esta cuestión utilizando direccionamiento explícito a un cierto equipo terminal. Así pues, el único canal que debe ser regulado es el canal D de salida. El método es el siguiente:

*Si un ET no tiene información de canal D a enviar, no genera señal de línea.

*El TR refleja los bits de canal D de salida en los bits de eco del canal D (bits E) de la trama de entrada.

*Cuando un ET dispone de información de canal D, escucha antes de enviar hasta detectar un cierto número umbral de bits E consecutivos sin señal. Si los detecta, realiza la transmisión. En caso contrario, asume que algún otro ET esta usando el canal y espera.

*Si dos terminales empiezan la transmisión al mismo tiempo, pueden percatarse del conflicto monitorizando los bits E y comprobando si son iguales a sus bits de canal D. Si no hay coincidencia, se para la transmisión y se espera.



Nivel 1: FÍSICO (Acceso primario)

Acceso primario

Nivel 2: ENLACE

El nivel de enlace depende del canal con que trabajemos.La ITU-T ha especificado el protocolo LAPD a utilizar en el canal D. En el canal B, en cambio, la situación depende del tipo de conexión.

Conmutación de paquetes, se utiliza el protocolo LAPB, que es el protocolo de nivel 2 definido en el estándar X.25. Conmutación de circuitos, los abonados pueden escoger libremente el protocolo a utilizar, aunque existen recomendaciones en el estándar de RDSI que sugieren un protocolo similar a LAPD.



LAPD

Este protocolo permite la existencia de diversos terminales en la interfaz usuario-red. Esta basado en el protocolo LAPB de X.25, que a su vez está basado en el protocolo HDLC. Proporciona dos tipos de servicio:

Sin reconocimiento: La recepción de tramas no se reconoce explícitamente, por lo que el servicio no es fiable. Además no hay control de flujo ni de errores. Permite la transmisión punto a punto y broadcast. Se utiliza para transferencia rápida de datos, especialmente para mensajes de alarma o mensajes de control que han de llegar a varios terminales.

Con reconocimiento: el más utilizado, necesita el establecimiento de una conexión lógica entre los receptores del servicio. Se utiliza control de flujo y de errores, y se mantiene el orden de envío de los mensajes.

Los mensajes se estructuran en forma de tramas, cuyo formato es:

Marca Dirección Control Datos FCS Marca

8 bits 16 8 ó 16 Variable 16 8

Formato de la trama LAPD

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

0 C/R SAPI 1 TEI

Formato del campo de dirección



La trama tiene unos campos delimitadores que indican el principio y el final. Utilizan la secuencia de bits 01111110, que nunca se producirá en el interior de la trama (utilizando relleno de bits, si es necesario).El campo de dirección permite distinguir entre equipos terminales e incluso entre tipos de tráfico dentro de un mismo equipo terminal. Para ello, la dirección tiene dos partes: el identificador SAPI (Service Access Point Identifier) y el identificador TEI (Terminal Endpoint Identifier). El TEI identifica el equipo. La asignación puede hacerse manual o automáticamente. El SAPI identifica una entidad de nivel 3 dentro de un cierto equipo. Los posibles valores de TEI y SAPI se pueden ver en la tabla .

Asignación de SAPI

Valor de SAPI Protocolo o entidad de gestión relacionada

0 Procedimientos de control de llamada

16 Conexión modo paquete según X.25

32-61 Conexión Frame Relay

63 Procedimientos de gestión de nivel 2

Resto Reservados

Asignación de TEI

Valor de TEI Tipo de usuario

0-63 Equipo sin asignación automática de TEI

64-126 Equipo con asignación automática de TEI

127 A utilizar durante la asignación automática

La combinación de SAPI y TEI se conoce como DLCI (Data Link Connection Identifier). LAPD permite que existan diversas conexiones lógicas en el canal D, pero cada una de ellas debe referirse a un par distinto de DLCIs.

El bit C/R nos indica si el mensaje es una orden o una respuesta.



El campo de control depende del tipo de trama. LAPD define tres tipos de tramas.

Las tramas de Transporte de Información (tramas I) llevan los datos de usuario así como datos de control de errores y de flujo.

Las tramas de Supervisión (tramas S) se utilizan para el mecanismo de retransmisión.

Las tramas no numeradas (tramas U) se utilizan básicamente para el servicio sin reconocimiento.

Formatocampo de

control

Nombre de Trama TipoC/R

Octetos delcampo de

control

Tramas I I (Information) C 2

RR (Receive Ready) C ó R 2

RNR (Receive Not Ready) C ó R 2Tramas S

REJ (Reject) C ó R 2

SABME (Set Async. Balanced Mode Extended) C 1

DM (Disconnect Mode) R 1

UI (Unnumbered Information) C 1

DISC (Disconnect) C 1

UA (Unnumbered Acknowledgement) R 1

FRMR (Frame Reject) R 1

Tramas U

XID (Exchange Identification) C ó R 1

El campo de Información, disponible únicamente en tramas I y U, está formado por los datos de usuario. Aunque su longitud es variable, ésta debe ser igual a un número entero de octetos.

El campo FCS (Frame-Check Sequence) contiene un código de redundancia cíclica que permite detectar errores en el resto de la trama.



El proceso de establecimiento del nivel 2 es muy similar al de X.25 LAP-B.

El ET y la red inicialmente intercambian tramas Receive Ready (RR) para iniciar una conexión.

El ET envía una trama de información no numerada (UI) con un SAPI de 63 (management procedure, query network) y TEI de 127 (broadcast)

La red asigna un TEI disponible (en el rango 64-126)

El ET manda una trama SABME (Set Asynchronous Balanced Mode) con un SAPI de 0 (control de llamada, usada para iniciar un SETUP) y un TEI con el valor asignado por la red.

La red responde con un asentimiento no numerado (UA), SAPI=0, TEI=asignado.

En este punto la conexión esta lista para el establecimiento de nivel 3.

Establecimiento del nivel de enlace



Nivel 3: REDEl protocolo de nivel de red de la RDSI es el Q.931.Proporciona control de llamadas fuera de banda para los canales B (también para los canales H). Se utiliza tanto para comunicaciones de conmutación de circuitos como conmutación de paquetes. Q.931 utiliza el servicio de LAPD para enviar sus mensajes en el canal D (cada mensaje de Q.931 se encapsula en una trama de LAPD). El intercambio de estos mensajes entre el usuario y la red permite el establecimiento, control y finalización de una conexión de red lógica. El formato de los mensajes se indica en la figura.

8 7 6 5 4 3 2 1

Discriminador de protocolo

0 0 0 0 Longitud valor de referencia de llamada

Ban-dera Valor de referencia de llamada

0 Tipo de mensaje

Otros elementos de información, según necesidad

Campos

Discriminador de protocolo:identificador que nos permite diferenciar los mensajes de control de llamadas (propios del Q.931) de otros tipos de mensajes definidos por otros protocolos (por ejemplo, X.25 o un protocolo particular de dos usuarios).

Valor de la referencia de llamada identifica el canal B o H al que se refiere el mensaje. Su longitud es de un octeto para canales B y dos para canales H. Su valor es asignado por la entidad que origina la llamada y permanece fijo mientras dure la conexión. Este valor sólo tiene validez local, en la interfaz usuario-red. En el otro extremo de la conexión el valor utilizado puede ser distinto.

Bandera de referencia de llamada :indica que lado inició la conexión: la entidad origen le da un valor 0, la entidad destino un valor 1.Tipo de mensaje especifica una orden o respuesta



Usuario B

Descolgar Establecer

Establecer ack Establecer

Timbre

Descolgar

Aviso

AvisoIndicación de llamada en el extremo opuesto

Usuario A Equipo terminal A Equipo terminal B

Conmutadores RDSI

Info

Llamada en proceso

ConexiónConexión ack

Indicación de llamada en el extremo opuesto detenida

Flujo de datos

Conexión

Conexión ack

Desconexión

Desconexión

Liberación completa

Liberación

Liberación

Liberación

Liberación




Desconexión

DesconexiónColgar

Colgar

Terminal llamante cuelga

Terminal llamado cuelga

Ejemplo de procedimiento de llamada en modo conmutación de circuitos.III.1 RDSI. ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS


Tipos de mensajes en una conexión por conmutación de circuitos. (Q. 931)



LAN

Adaptador RDSI

LANRouter RouterRDSI

Proveedor de servicios de Internet

INTERNET

APLICACIONES DE RDSI

Comunicaciones de datos punto a punto.Transmisiones de imagen, sonido y datos de manera simultánea. Back-up de circuitos.Interconexión de redes de área local.Acceso a servicios de Internet e Intranet.Interconexión de centralitas.Comunicaciones de voz de alto tráfico.

III.1 RDSI. APLICACIONES RDSI


Introducción a la Telefonía Celular. GSM. Aspectos relevantes. GSM. Especificaciones básicas. GSM. Estructura.

Interfaces.Arquitectura funcional.

Canales.Lógicos.Físicos.

Arquitectura de protocolos. Procedimientos

Handover.Gestión de la movilidad. Localización.Gestión de la conexión. Llamadas.

Servicios de telecomunicación.

III.2 CONMUTACIÓN DE CIRCUITOS. GSM.


JUSTIFICACIÓN DE LA ESTRUCTURA CELULAR

Las comunicaciones móviles tradicionales tratan de maximizar la zona de cobertura con una sola estación base utilizando transmisores de alta potencia en puntos altos de un área geográfica.La eficiencia en términos de número de canales por unidad de superficie es pequeña.

cobertura) de zona la de e(superfici SN Eficiencia

Cada móvil necesita un canal de subida y otro de bajada. Por tanto el sistema funciona bien siempre y cuando la demanda sea pequeña.Si el número de usuarios es elevado se hace necesario un ancho de banda muy grande.

canal) del (BandaBsistema) del totalbanda de (Ancho BN canales de Número

C

T

TELEFONÍA MÓVIL CELULAR

III.2 Introducción a la telefonía móvil celular.


R

Solución: Filosofía celular

Instalar un buen número de transmisores en zonas geográficamente diferentes y reducir la potencia de emisión de cada uno de ellos de forma que cada uno cubre una pequeña porción de superficie, CELDA.

En teoría al reducir las áreas de cobertura, creando un gran número de celdas pequeñas, parece factible reusar las mismas frecuencias en celdas diferentes. Los N canales ubicables en una única celda de gran cobertura pueden reutilizarse en n celdas disjuntas proporcionando n*N canales.

Sistema celular



Sin embargo hay algunas limitaciones prácticas:

No pueden usarse las mismas frecuencias en todas las celdas debido a la INTERFERENCIA COCANAL (interferencia entre canales operando sobre la misma frecuencia) que aparece debido a la propagación de las señales.

Es preciso saltar varias celdas antes de reusar la misma frecuencia y determinar la distancia de reuso conveniente en función de las condiciones de propagación y del nivel de relación señal útil/señal interferente, CIR, mínima requerida por el sistema.

Sistemas analógicos

Sistemas digitales

dBCIR 18teinterferen Señal

útil Señal

dBCIR 10

7

2

13

45

6

7

2

13

45

6

7

2

13

45

6

7

2

13

45

6D

D= distancia de reuso



El sistema ha de garantizar la continuidad de la comunicación cuando una conversación telefónica es sostenida por un vehículo en movimiento que atraviesa varias celdas. En caso de que haya interrupciones estas deben ser prácticamente inapreciables para los interlocutoresPara solucionar el problema se traspasa la conversación del canal de una celda a otro canal en una de las celdas vecinas (traspaso de llamada o HANDOVER).

Mediante continuas medidas de los niveles de señal recibidos en los receptores del móvil y de la red, el sistema debe ser capaz de:

-Determinar cuando un vehículo con una llamada en curso pasa de una celda a otra.-Conmutar la llamada del canal de la primera celda a un canal libre en la segunda.

Se requieren:

-Métodos para determinar a cual de las posibles celdas vecinas el móvil ha ido.-Métodos rápidos de liberación de canales y restablecimiento de llamadas.



Fragmentación celular

Permite al sistema adaptarse a crecimientos en el número de abonados. Cuando el tráfico alcanza cotas de servicio insatisfactorias, la celda o celdas afectadas pueden subdividirse en celdas más pequeñas con potencias de transmisión más reducidas. El reuso de frecuencias puede repetirse a escala reducida.Podemos tener entornos macro, micro o picocelulares en función del volumen de tráfico que deba cursarse.

Celdas pequeñas para áreas de alta densidad de tráfico

Celdas grandes para áreas poco pobladas



ANOMALIAS EN RADIOCANALES MÓVILES

•Ruido. Ruido térmico de los dispositivos.

•Interferencias.

Cocanal. Debidas a las señales procedentes de otras estaciones base que tienen asignada la misma frecuencia.

Canal Adyacente. Debidas a comunicaciones que tienen asignada una frecuente contigua en el espectro. Interesa evitar el uso de frecuencias adyacentes dentro de una misma celda

Atenuación por propagación. Lenta: Debida a la distancia

Bloqueo o sombras.Las señales son bloqueadas por grandes estructuras .Distribución lognormal de la amplitud de la señal.

omulticaminn propagaciócon 43abierto espacioen 2

rP

P atransmitidrecibida



Rápida: Propagación multicamino (desvanecimientos Rayleigh).

Debido a reflexiones de la señal en los edificios y obstáculos en general la señal viaja desde el transmisor al receptor por caminos diversos de diferentes longitudes.Cuando un extremo del canal de comunicación se mueve las fases de las señales que llegan por varios caminos son favorables en determinadas posiciones (señales constructivas, se suman) mientras que en otras son destructivas. A medida que el terminal se mueve la señal recibida varía de forma errática e impredecible en un rango de 20 o 30dB. Cuando la frecuencia de emisión es alta y la velocidad del móvil relativamente alta estos desvanecimientos tiene lugar de forma rápida.Distribución Rayleigh de la amplitud de la señal.



72

13

45

6

72

13

45

6

72

13

45

6

72

13

45

6D

D= distancia de reuso

GEOMETRÍA CELULAR

Necesidad de geometrías celulares homogéneas que faciliten la planificación frecuencial y la adaptación del sistema a futuros incrementos de tráfico.Modelos de celdas: hexágonos, cuadrados o triángulos equiláteros ( se desecha la geometría circular porque hace que aparezcan áreas no cubiertas o en caso contrario áreas atendidas por más de una célula).

Objetivo: coger una determinada frecuencia y reutilizarla al máximo a una determinada distancia. Una vez determinadas todas las células cocanales más próximas se trata de repetir la misma configuración para otra celda (frecuencia).

CLUSTER : agrupación de celdas en las que se utilizan frecuencias diferentes.

Distancia entre clusters. Distancia de reuso. Distancia entre dos celdas que tienen asignadas la misma frecuencia o grupo de frecuencias.



El número de celdas del cluster determina la calidad del sistema. A mayor número de celdas por cluster mayor CIR, pero también mayor distancia de reuso, lo que se traduce en menor eficiencia espectral. COMPROMISO

Se puede aumentar la calidad (CIR) utilizando antenas directivas. Cada celda se divide en 3 o 6 sectores. La SECTORIZACIÓN aumenta la eficiencia pero también el número de traspasos. A

B

C

2

13

45

6

72

13

45

6

72

13

45

6

72

13

45

6

71

45

6

56

45

72

3

Sectorización 120º

2

13

45

6

72

13

45

6

72

13

45

6

72

13

45

6

71

45

6

56

45

72

3

Antenas omnidireccionales



SISTEMAS MÓVILES

1ª Generación. Analógicos

AMPS Advanced Mobile Phone Source.TACS Total Access Communication Systems.NMT Nordic Mobile Telephone.NTT Nipon Telephone and Telecommunications.

2ª Generación. Digitales

GSM Global System for Mobile Communications

3ª Generación. Digitales + integración de servicios.

UMTS Universal Mobile Telecomunication System

III.2 SISTEMAS MÓVILES


SISTEMA GSM (Global System for Mobile Communications)

ASPECTOS RELEVANTES:

La tecnología digital permite:

- Transmisión de datos con distintas velocidades binarias.- Posibilidad de interconexión con RDSI.- Implantación de sistemas criptográficos que mejoran la seguridad de la

transmisión de la voz - Implantación de técnicas de acceso múltiple que permiten aumentar

considerablemente el número de canales disponibles para las mismas frecuencias asignadas que en el caso analógico.

- Mejoras en la calidad de servicio al incorporar códigos para control de errores y técnicas de ecualización.

III.2 GSM. ASPECTOS RELEVANTES


- Mayor calidad en presencia de interferencias. Ello redunda en una reducción de la distancia de reuso y en consecuencia en una mayor capacidad del sistema entendida como tráfico por unidad de superficie.

- Mayor eficacia de las baterías de los portátiles. Reducción del volumen y consumo de los terminales.

- Capacidad de seguimiento automático, tanto nacional como internacional.

- Mayores facilidades que los sistemas anteriores.- Utilización de los sistemas de señalización avanzados.- Coste para el usuario no superiores a los sistemas anteriores.- Posibilidad de coexistencia con la primera generación de sistemas

móviles, utilizando los mismo emplazamientos de estaciones base.

III.2 GSM. ASPECTOS RELEVANTES


ESPECIFICACIONES BÁSICAS

Estructura celular sectorizada.Bandas de frecuencia: Canal ascendente ( móvil-base) de 890-915 Mhz

Canal descendente (base-móvil) de 935-960 Mhz

Transmisión duplex: La transmisión y recepción se efectúa a través de dos canales separados en frecuencia 45MHz.

Separación entre portadoras 200 KHz. Por tanto el sistema cuenta con 124 parejas de portadoras (Transmisión/Recepción).

Acceso múltiple TDMA sobre cada portadora. Cada portadora sustenta una trama, constituida por 8 intervalos de tiempo (slots). La duración de cada intervalo es de 0.577ms.

Modulación GMSKCanales de tráfico: Se establecen canales para tráfico de voz y datos.

Canales de voz: A 13kbpsCanales de datos: a 2.4, 4.8 y 9.6 Kbps.

Señalización entre las estaciones base y la MSC similar a la de RDSI. Sistema de señalización SS7.

Seguridad Cifrado de las comunicaciones de voz y datos y un complejo sistema de autenticación para el acceso al sistema por parte de los terminales.

III.2 GSM. ESPECIFICACIONES BÁSICAS


ESTRUCTURA GSM

El sistema GSM es estructura en: Entidades funcionales.Interfaces.

La arquitectura funcional define las entidades que tienen a su cargo la ejecución de funciones definidas del sistema.Los interfaces establecen fronteras de repartición funcional.

Se han definido dos interfaces básicos:

•Interfaz de línea – interfaz A. Separa el centro de conmutación (MSC) del Sistema de Estación Base (BSS). Hay un interfaz adicional entre el controlador de estación base (BSC) y el transceptor de estación base (BTS) denominado interfaz A-bis Ambas entidades funcionales pueden estar físicamente separadas.

El interfaz A separa las funciones relativas a los aspectos de red y conmutación (asociadas al MSC, VLR y HLR) y las relacionadas con los aspectos radioeléctricos (BSS).

Las funciones básicas relativas a los aspectos de red son:-Autentificación. Localización.-Radiobúsqueda (paging).-Interfuncionamiento con redes asociadas (RTC-Red Telefónica Pública Conmutada y RDSI-Red Digital de Servicios Integrados).

Interfaz radio. Delimita la frontera entre la estación base y las estaciones móviles.

III.2 GSM. ESTRUCTURA


BTS

BTS

BTS

Interface Um

Interface Abis

BSC

BSS

Interface A

GMSC

RTC RDSI

VLR

HLR AUC

Estructura GSM

OMC

MSC

MSC

VLR

VLR

III.2 GSM. ESTRUCTURA


La arquitectura funcional •MS+BSS MÓVIL Y ESTACIÓN BASE •NSS CENTRAL DE CONMUTACIÓN Y BASE DE DATOS•OSS MANTENIMIENTO DEL SISTEMA

*ME (Mobile Equipment)

- Puede proporcionar un inter<faz con el usuario humano (micrófono, auricular, pantalla y teclado para gestionar llamadas con transmisión de voz), ofrecer un interfaz con otros equipos terminales (fax, ordenadores personales, etc) o ambas.

MS (Mobile Station) TERMINAL + SIM

MT0

MT1

MT1

MT2

TE2

TE2

TA

TE1S

S

R Um

- Puede incluir terminales RDSI conectados a través de los interfaces R o S definidos para esa red, ya sea directamente o a través de adaptadores de terminal.

- Proporciona potencias de nivel 2, 4, 8 y 20W.

Configuraciones del móvil.

III.2 GSM. ESTRUCTURA. ARQUITECTURA FUNCIONAL


*SIM (Subscriber Identity Module).

- Proporciona una identidad al terminal móvil dentro de la red.- Contiene algoritmos de cifrado, datos de configuración (celda de localización,

frecuencia de la base)- Puede utilizarse la misma SIM en distintos terminales.- Puede almacenar mensajes cortos provenientes de la red.- Para proteger la SIM antes de usarla, los usuarios deben introducir un número

de cuatro dígitos de identificación personal (PIN).

BSS (Base Station Sub-system) BTS + BSC

*BTS (Base Transceiver Station)

- Es el equivalente de la estación móvil dentro de la red celular. Representa su interfaz con la red.

- Proporciona únicamente funcionalidades radio. Comprende los dispositivos de transmisión y recepción radio.

- Tiene entre uno y 16 transmisores/receptores radio, uno para cada canal de RF.- Se localiza habitualmente en el centro de la celda.- La potencia que transmite determina el tamaño absoluto de la celda.



- Funciones:

Formación del múltiplex GSM.Realiza medidas de las señal radio proveniente del móvil.Establece el enlace radio con el móvil (modulación,

demodulación, codificación, igualación,etc).Sincronización.

*BSC (Base Station Controller)

- Monitoriza y controla varias estaciones base. Típicamente varias decenas.- Su función principal es la de gestionar el interfaz radio entre BTS y MS,

asignar y liberar canales y gestionar los procedimientos de traspaso dentro del área de servicio de BSS (HANDOVER INTRA-BSC).

- Supervisa los canales . El móvil mide la calidad del canal de bajada y la BTS el de subida. La información se envía a la BSC que decide el cambio de canal.

- Fija el contenido de los canales de radiodifusión y asigna los mensajes de paging.

- Realiza el control de potencia.- La BSC puede estar situada en el mismo sitio que la BTS, estar sola o en el

mismo sitio que el centro de conmutación móvil (MSC).



*TRAU (Transcoder/Rate Adapter Unit)

- Asociado funcionalmente a la BSS. Adapta la señal de voz específica de interfaz radio GSM (13Kbps) al formato utilizado en la red fija (64Kbps).

- Puede estar localizado en la BTS, BSC o MSC.

BTS TRAU BSC MSC64Kbps

BTSTRAU BSC

MSC

BTS TRAUBSC MSC

TRAUBSC 64Kbps

64Kbps

16Kbps

16Kbps

13Kbps

13Kbps

13Kbps



*GMSC (Gateway Mobile Services Switching Centre)

- Proporciona interfaces de la red móvil celular con la RTC o la RDSI.- Es una central telefónica completa.- Es capaz de enrutar, con ayuda de sus registros (HLR, VLR), las llamadas

provenientes de la red fija , vía BSC y BTS, hacia la estación móvil. Establece también llamadas desde el móvil hacia la red fija y entre móviles.

- Es responsable de la gestión de movilidad (localización y autentificación) en conjunción con HLR y VLR).

- Controla varias BSC y gestiona los procedimientos de traspaso entre distintas BSC.

- Hace uso dela señalización SS7.

Si el tráfico en la red celular requiere más capacidad que la que puede dar la GMSC se hace uso de MSC’s

NSS (Network and Switching Sub-system) (G) MSC + HLR+VLR



*MSC (Mobile Services Switching Centre)

- Las funciones son esencialmente las mismas que las de GMSC. La diferencia fundamental es que no tiene HLR.

*HLR (Home Location Register) Registro de abonados locales.

- Guarda la identidad y datos de usuario de todos los suscriptores pertenecientes a un área relacionada con una GMSC. Los datos pueden ser permanentes o temporales.

- Datos permanentes: IMSI ( International mobile subscriber number), número telefónico del usuario desde la red pública ( no es el mismo que el IMSI), clave de autentificación, servicios suplementarios permitidos al usuario.

- Datos temporales: Dirección de la VLR que administra en ese momento la estación móvil, el número al que deben ser redireccionadas las llamadas en caso de que dicho servicio esté habilitado, etc.

VLR (Visitor Location Register) Registro de visitantes.

- Contiene datos relevantes de todos los móviles que están en ese momento localizados en la (G)MSC.

- Los datos permanentes son los mismos que los contenidos en el HLR.



- Los datos temporales difieren ligeramente. Por ejemplo: Contiene el TMSI (temporary mobile susbcriber identity), utilizado durante limitados periodos de tiempo para prevenir la transmisión de IMSI vía radio. Dicha sustitución sirve para proteger al usuario de intrusos maliciosos.

- Contiene datos de localización del móvil- El VLR da soporte a la (G) MSC durante el proceso de establecimiento de

llamada, el procedimiento de autentificación y proporciona datos específicos a los usuarios.

- La localización de los datos de usuario tanto en el VLR como en el HLR reduce el tráfico hacia el HLR. Otra razón para duplicar los datos es que cada una de las localizaciones sirve para un propósito distinto. El HLR proporciona al GMSC los datos necesarios acerca del usuario cuando la llamada se ha originado en la red fija. El VLR, sirve para proporcionar al (G)MSC los datos del usuario cuando la llamada se ha originado en el móvil.

Los datos de localización determinan el área de servicio en que se encuentra el abonado.

Cuando se genera una llamada dirigida hacia un móvil, las centrales emiten mensajes de búsqueda (PAGING) en todas las celdas que componen el área de servicio

Si el área de servicio es muy grande el proceso de búsqueda puede ser ineficiente, entonces se divide al área de servicio en áreas más pequeñas ( áreas de localización = A.L). Las celdas de una área de localización deben estar gestionas por una sola MSC.



*AUC (Authentication Centre). Centro de autentificación.

- Relacionado con el HLR.- Proporciona al HLR el conjunto de parámetros necesarios para completar la

autentificación del móvil.- Conoce exactamente que algoritmo se debe utilizar en un usuario específico.

*EIR Equipment Identity Register. Registro de identidad del terminal.

- Se utiliza para impedir que un terminal que ha sido robado o un terminal que no este homologado sea utilizado en la red.

Cuando un móvil cambia de área de localización tiene la obligación de comunicarselo a la red (aunque no exista llamada). PROCEDIMIENTO DE LOCALIZACIÓN.

Si las AL son pequeñas han pocas búsquedas (PAGING) pero un gran número de localizaciones.

COMPROMISO entre PAGING y LOCALIZACIONES

*OMC (Operation and Maintenance Centres) Centro de operación y mantenimiento.

- Ejecuta funciones de supervisión técnica del sistema. Genera también estadísticas de servicio.

OSS (Operation Sub-system)



CANALES LÓGICOS

GSM ha de proporcionar varios tipos de canales, que pueden clasificarse en dos grupos:

1) Canales de TRÁFICO. TCH (Traffic Channel). Constituido físicamente por un par de portadoras y de intervalos de tiempo asignados a un móvil para efectuar una comunicación. Puede sustentar la transmisión de información de voz y datos, así como canales especiales de señalización asociada a la llamada que ocupan ciertos intervalos de la trama.

Los canales de tráfico se dividen también de acuerdo a su velocidad en:

Velocidad completa TCH/FS o Bm (Bearer mobile channel).Velocidad mitad TCH/HS o Lm ( Low mobile channel).

2)Canales de SEÑALIZACIÓN. Estos pueden subdividirse en:Canales de difusión- BCH. (Broadcast)

•BCCH (Broadcasting Control Channel) Es un canal que se transmite permanentemente para permitir la transferencia de parámetros del sistema e información general de la red, de la célula actual y las adyacentes, así como para el envío de ráfagas de sincronización. Permite al MS orientarse en el sistema.

•SCH (Synchronization Channel). Sincronización de trama e identificación de estación base.

•FCCH (Frequency Correction Channel). Información de corrección de frecuencia para sincronización de la portadora en el móvil.

III.2 GSM. CANALES LÓGICOS


Canales comunes-CCCH. Sirven para regular el acceso de los terminales al sistema. Están permanentemente a disposición de los terminales y utilizan un par de portadoras.Se dividen en:

•RACH (Random Access Channel) (up). Por el que se cursan las peticiones del móvil a la red (ej: registro o establecimiento de la llamada- Protocolo ALOHA ranurado).

•PCH (Paging Channel) (down). Donde se notifica a un móvil que está recibiendo una llamada.

•AGCH (Access Grant Channel) (down). Utilizado para asignar al móvil los recursos que previamente había pedido.

Canales dedicados-DCCH. Son canales dedicados a funciones específicas y se asocian a cada comunicación. Utilizan un par de portadoras y se dividen en:

•SDCCH (Stand Alone Dedicated Control Channel). Canal bidireccional. Se utilizan para efectuar la transferencia de datos de usuario.

•ACCH (Associated Control Channel). Canal bidireccional. Se utilizan siempre en conjunción con un canal dedicado (TCH o SDCCH) y transportan información necesaria para la comunicación. Se subdividen en:

•FACCH (Fast Associated Control Channel). Transferencia de mensajes urgentes.

•SACCH (Slow Associated Control Channel). Señalización durante la llamada. Ajuste de potencia. Medidas de calidad de canal.

III.2 GSM. CANALES LÓGICOS


CANALES FÍSICOSLas bandas de frecuencias asignadas son:

Enlace MS-BS: 890-915 MhzEnlace BS-MS: 935-950 Mhz

2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2

2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

MS RX

MS TX 0 17

2 23 3Monitorizacìón

Las bandas están divididas en 124 pares de portadoras separadas 200KHZ, empezando por el par 890,2/935,2 MHz. Para una variante de GSM, el sistema DCS1800, las bandas de frecuencia son 1710-1785 y 1805-1880MHz.

Cada portadora sustenta una trama de 4,615ms dividida en 8 intervalos de tiempo de 0,577ms. Cada canal físico está formado por un determinado slot en tramas TDMA consecutivas.

El canal ascendente está retrasado tres slots con respecto al descendente. El MS transmite y recibe en instantes diferentes con lo cual no es necesario el uso de duplexores en la antena para separar la transmisión y recepción en el MS.

Además de la recepción y transmisión se requiere la monitorización de las celdas vecinas para, en su caso, solicitar un cambio de celda.

III.2 GSM. CANALES FÍSICOS


La información se transmite dentro de cada intervalo de tiempo mediante ráfagas de bits de duración 0,546ms, para permitir pequeños desplazamientos de tiempo dentro del slot.

Hay varios tipos de ráfagas:

•Ráfaga de acceso.

Tail 3

Information 58

Training Sequence 26

Information 58

Tail 3

Tail 3

Training sequence 41

Information 36

Tail 3

- Mucho más pequeña que el slot para compensar el retardo y evitar que se salga del slot. Para compensar el retardo se aplica el AVANCE TEMPORAL.

- Motivos del acceso:Respuesta a un PAGING.Localización. Iniciativa del usuario (Attach, Dettach, inicio de una llamada).

- Acceso mediante ALOHA-RANURADO.

•Ráfaga normal de tráfico.



•Ráfaga de sincronización, SCH.

•Ráfaga de corrección de frecuencia, FCCH.

Tail 3

Information 39

Training Sequence 64

Information 39

Tail 3

MULTIPLEXACIÓN DE CANALES LÓGICOS EN FÍSICOSSe definen distintos tipos de multiplexación:

T T T T T S T0

T T T T T T T T T T TT T T T T T T11 12 13 2524

Para la realización de las multiplexaciones se utilizan estructuras multitrama de 26 y 51 tramas, que se combinan en estructuras jerárquicas de mayor nivel.La multitrama de 26 es utilizada para combinaciones de tráfico y la de 51 para señalización.

•TCH/FS+SACCH

•FCCH+SCH +BCCH+CCCH (PCH o AGCH)

•FCCH+SCH +CCCH+BCCH+SDCCH+SACCH•BCCH+PAGCH•SDCCH+SACCH

•TCH/HS+SACCH

51....................................

0BCCH XPAGCHX

FCCHX SCH



CANALES FÍSICOS

SLOT

0 1 2 3 4 5 6 2042 2043 2044 2045 2046 2047

HIPERTRAMA = 2048 SUPERTRAMAS

0 1 2 3 23 24 25 0 1 2 3 48 49 50

0 1 2 3 4 5 6 7

MULTITRAMA DE 26 TRAMAS MULTITRAMA DE 51 TRAMAS

0 1 2 3 48 49 50

0 1 24 25

1 SUPERTRAMA =51 MULTITRAMAS DE 26 TRAMAS 26 MULTITRAMAS DE 51 TRAMAS

TRAMA

577s



MTP

Interface Abis

Estación móvil

CM

MM

RR

LAPDm

Capa 1

Interface Um

MSC

CM

MM

BSSMAP/DTAPBSSMAP

SCCPLAPDm

Capa 1

LAPD

Capa 1

RSMRR

Estación BaseBTS

SCCP

MTP

LAPD

Capa 1

DTAPRR

RSM

Interface Interface A

Controlador de Estación Base

BSC

ARQUITECTURA GSM

III.2 GSM. ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS


La arquitectura de protocolos de GSM se estructura en tres capas:

•Capa FÍSICA.

Incluye todos aquellos mecanismos que hacen posible la comunicación entre MS y BTS a través del canal radio (modulación, control de potencia, codificación, etc).

•Capa de ENLACE.

Entre MS y BTS se usa el protocolo LAPDm (adaptación de LAPD para entorno radio). Responsable de la transferencia fiable de información entre entidades de nivel 3 sobre el interfaz radio.Funciones:

- Organización de la información de capa 3 en tramas.- Transmisión de señalización entre capas pares.- Establecimiento, mantenimiento y terminación de uno o más enlaces de datos

sobre canales de señalización.- Transmisión y recepción de tramas de información numeradas con

reconocimiento.- Transmisión y recepción de tramas de información no numeradas sin

reconocimiento.

Entre BTS y BSC se utiliza el protocolo LAPD



Capa de RED o SEÑALIZACIÓN GSM.

Contiene todas las funciones necesarias para el establecimiento, mantenimiento y terminación de conexiones móviles para todos los servicios ofrecidos por la red GSM.Se puede dividir en tres subcapas:

Gestión de recursos radio (RR= Radio Resource Management Sublayer).Gestión de movilidad (MM= Mobility Management Sublayer).Gestión de conexiones (CM = Connection Management Sublayer).

Gestión de recursos radio

Responsable de la gestión del espectro de frecuencias, de la reacción de GSM a los cambios en las condiciones del canal radio, y mantenimiento de un canal de comunicaciones adecuado entre el móvil y la red.Procedimientos definidos dentro de esta capa:- Asignación y liberación de canal.- Cambio de canal y procedimientos de handover.- Cambio de frecuencias del canal y saltos de frecuencia ( frequency hopping).- Control de potencia y avance temporal.- Modificación del modo del canal ( voz o datos).- Establecimiento del modo cifrado.



(4) Fin Establecimiento

Orden de handover

SWITCHING POINT

BSC nueva

BSC vieja

(1) Decisión de handover

(2) Establecimiento de

nuevo camino

MS (3) Activación canal radio

(5) Orden de handover

(6) Orden de handover(7) Acceso MS

(8) Acceso MS(9) Liberación Canal

Procedimiento de Handover

- Medidas realizadas para decidir el traspaso:•Máxima potencia transmitida desde MS, BTS, BTS vecinas.•Medidas realizadas por MS (calidad del downlink, nivel de señal recibida de la BTS y BTS vecinas, tasa de error). •Medidas realizadas por la BTS (calidad del uplink, nivel de señal recibida del MS, avance temporal).•Capacidad de la celda, carga.

- Puede ser:•Intra BSC•Inter BSC •Inter MSC•Subsequent

- Motivos:•Rescate•Confinamiento•Tráfico

- La decisión de handover la toma la BSC.

III.2 GSM. PROCEDIMIENTOS. HANDOVER


Gestión de movilidadManeja todos los aspectos relacionados con la movilidad de los usuarios, autentificación y seguridad.Procedimientos:- Actualización de localización.- Localización periódica.- Autentifización.- IMSI Attach (Registro del móvil).- IMSI Detach.- Reasignación de TMSI

Procedimiento de Localización

MSC/VLR nueva

MSC/VLR vieja

(2)Actualización de localización

(5)Confirma la actualización

MS (6) MS recibe la confirmación

(3) Borrado del MS de la

VLR

(1) MS pide actualización de

localización

(3) Borrado del MS

del registro

HLR

III.2 GSM. GESTIÓN DE MOVILIDAD. LOCALIZACIÓN


Gestión de conexión.Agrupa todas las funciones necesarias para el control de llamadas y gestión de servicios suplementarios.

Procedimientos:

- Establecimiento de llamadas originadas en el móvil (MOC).- Establecimiento de llamadas terminadas en el móvil (MTC).- Restablecimiento de llamadas.

Procedimiento de MTC

Terminal Fijo

GMSCHLR

MSC/VLR

BSC

BTS

BTS Paging

Paging

Paging

RTC RDSI

(2)Procedimiento de interrogación

(3) Routing number(1) MS ISDN

III.2 GSM. GESTIÓN DE CONEXIÓN. PROCEDIMIENTO DE MTC


SERVICIOS DE TELECOMUNICACIÓN EN GSM

Se especifican tres clases de servicios:

•Servicios portadores. Se establecen entre las terminaciones de red a ambos lados. Ofrecen al usuario una capacidad de transporte independiente del tipo del contenido de la información, en régimen síncrono/asíncrono, modo de conmutación de circuitos y paquetes y velocidad hasta 9,6Kbps. •Teleservicios. Se prestan entre terminales móviles.

- Telefonía digital con codec a 13Kbps en conmutación de circuitos.- Llamadas de emergencia.- Mensajes cortos. Permite a los usuarios enviar y recibir mensajes

breves a través de un centro de control conectado a la red fija, incluyendo mensajes de difusión a grupos de usuarios. Es decir punto a punto o punto-multipunto.- Facsímil. Conexión entre aparatos de FAX del Grupo 3.- Videotex.- Teletex.

III.2 GSM. SERVICIOS DE TELECOMUNICACIÓN


•Servicios suplementarios.

- Identificación del abonado llamante.- Redireccionamiento de llamadas.- Llamada en espera.- Terminación de llamadas de usuarios ocupados.- Grupos cerrados de usuarios. Grupos de usuarios con acceso

limitado.- Tarificación (llamadas gratuitas, a cobro revertido, avisos).- Mantenimiento de llamada.- Transferencia de llamadas.- Multiconferencias.- Prohibición de determinadas llamadas desde el terminal.



Audio Modem

Audio Modem

RTCGSM

Rate Adapter

RDSI 64Kbps

GSM

Rate Adapter

•Conexión de datos vía RTC y RDSI

•Conexión de un terminal GSM con una red de conmutación de paquetes.GSM

Audio Modem

Audio Modem

RTC PacketHandler

X.32

GSM

Audio Modem

Audio Modem

RTC PAD

X.28 X.25

RDSI 64Kbps

GSM

Rate Adapter

Packet Handler

X.32


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