Red Telefónica Conmutada

La red telefónica pública conmutada (PSTN) es el conjunto de redes telefónicas del mundo operadas por operadores de telefonía nacionales, regionales o locales. Proporciona infraestructura y servicios de telecomunicaciones públicas. La red consta de líneas telefónicas, cables de fibra óptica, enlaces de transmisión de microondas, redes celulares, satélites de comunicaciones y cables telefónicos submarinos interconectados por centros de conmutación, como oficinas centrales, tándems de red y puertas de enlace internacionales, que permiten a los usuarios de telefonía comunicarse entre sí. otro.

Originalmente una red de sistemas telefónicos analógicos de línea fija, la PSTN es casi completamente digital en su red central e incluye redes móviles e inalámbricas,

La operación técnica de la PSTN se apega a los estándares promulgados internacionalmente por la UIT-T. Estos estándares tienen su origen en el desarrollo de las redes telefónicas locales, principalmente en el Bell System de Estados Unidos y en las redes de los miembros europeos de la UIT. Los estándares E.163 y E.164 proporcionan un único espacio de direcciones global en forma de números de teléfono. La combinación de redes interconectadas y un plan de numeración telefónica global permite que teléfonos de todo el mundo se conecten entre sí.

Historia

La comercialización del teléfono comenzó poco después de su invención, con instrumentos operados en pares para uso privado entre dos ubicaciones. Los usuarios que querían comunicarse con personas en múltiples ubicaciones tenían tantos teléfonos como fueran necesarios para tal fin. Alertar a otro usuario del deseo de establecer una llamada telefónica se lograba silbando fuertemente en el transmisor hasta que la otra parte escuchaba la alerta. Pronto se agregaron campanas a las estaciones para señalización.

Los sistemas telefónicos posteriores aprovecharon el principio de intercambio ya empleado en las redes telegráficas. Cada teléfono estaba conectado a una central telefónica establecida para una ciudad o zona. Para la comunicación fuera de esta zona de central, se instalaron troncales entre centrales. Las redes se diseñaron de manera jerárquica hasta que abarcaron ciudades y estados, y distancias internacionales.

La automatización introdujo la marcación por pulsos entre el teléfono y la central para que cada suscriptor pudiera marcar directamente a otro suscriptor conectado a la misma central, pero las llamadas de larga distancia a través de múltiples centrales requerían el cambio manual por parte de los operadores. Posteriormente, una señalización de direcciones más sofisticada, incluidos métodos de señalización multifrecuencia, permitió a los suscriptores realizar llamadas de larga distancia con marcación directa, lo que culminó en la red Signaling System 7 (SS7) que controlaba las llamadas entre la mayoría de las centrales a finales del siglo XX.

El crecimiento de la PSTN fue posible gracias a técnicas de ingeniería de teletráfico para ofrecer calidad de servicio (QoS) en la red. El trabajo de A. K. Erlang estableció los fundamentos matemáticos de los métodos necesarios para determinar los requisitos de capacidad y la configuración del equipo y la cantidad de personal necesario para brindar un nivel específico de servicio.

En la década de 1970, la industria de las telecomunicaciones comenzó a implementar servicios de datos de red de conmutación de paquetes utilizando el protocolo X.25 transportado a través de gran parte del equipo de extremo a extremo como ya se usaba en la PSTN.

En la década de 1980, la industria comenzó a planificar servicios digitales asumiendo que seguirían el mismo patrón que los servicios de voz y concibieron servicios de conmutación de circuitos de extremo a extremo, conocidos como Red Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha (B-ISDN).. La visión de B-ISDN fue superada por la tecnología disruptiva de Internet.

A principios del siglo XXI, las partes más antiguas de la red telefónica todavía utilizan tecnología analógica para el último kilómetro hasta el usuario final. Sin embargo, las tecnologías digitales como DSL, ISDN, FTTx y módems de cable se han vuelto más comunes en esta parte de la red.

Varias grandes redes telefónicas privadas no están conectadas a la PSTN, normalmente con fines militares. También hay redes privadas gestionadas por grandes empresas que están conectadas a la PSTN sólo a través de pasarelas limitadas, como una gran centralita privada (PBX).

Operadoras

La tarea de construir las redes y vender servicios a los clientes recayó en los operadores de redes. La primera empresa que se constituyó para prestar servicios PSTN fue Bell Telephone Company en Estados Unidos.

En algunos países, sin embargo, la tarea de proporcionar redes telefónicas recayó en el gobierno, ya que la inversión requerida era muy grande y la prestación del servicio telefónico se estaba convirtiendo cada vez más en un servicio público esencial. Por ejemplo, la Oficina General de Correos del Reino Unido reunió varias empresas privadas para formar una única empresa nacionalizada. En décadas más recientes, estos monopolios estatales fueron disueltos o vendidos mediante privatizaciones.

Tecnología

Topología de red

La arquitectura de la PSTN evolucionó con el tiempo para admitir un número cada vez mayor de suscriptores, volumen de llamadas, destinos, funciones y tecnologías. Los principios desarrollados en América del Norte y Europa fueron adoptados por otras naciones, con adaptaciones a los mercados locales.

Un concepto clave fue que las centrales telefónicas están organizadas en jerarquías, de modo que si una llamada no puede manejarse en un grupo local, se pasa a uno superior para su posterior enrutamiento. Esto redujo la cantidad de troncales de conexión necesarias entre operadores en largas distancias y también mantuvo el tráfico local separado. Las tecnologías modernas han traído simplificaciones.

Canales digitales

La mayoría de las centrales telefónicas automatizadas utilizan conmutación digital en lugar de conmutación mecánica o analógica. Las troncales que conectan las centrales también son digitales, llamadas circuitos o canales. Sin embargo, todavía se utilizan circuitos analógicos de dos hilos para conectar la última milla desde la central hasta el teléfono de la casa (también llamado bucle local). Para transmitir una llamada telefónica típica de una persona que llama a otra llamada, la señal de audio analógica se digitaliza a una frecuencia de muestreo de 8 kHz con una resolución de 8 bits utilizando un tipo especial de modulación de código de pulso no lineal conocida como G.711. Luego, la llamada se transmite de un extremo a otro a través de centrales telefónicas. La llamada se conmuta utilizando un protocolo de establecimiento de llamada (generalmente ISUP) entre las centrales telefónicas bajo una estrategia de enrutamiento general.

La llamada se transmite a través de PSTN utilizando un canal de 64 kbit/s, diseñado originalmente por Bell Labs. El nombre que recibe este canal es Señal Digital 0 (DS0). El circuito DS0 es la granularidad básica de la conmutación de circuitos en una central telefónica. Un DS0 también se conoce como intervalo de tiempo porque los DS0 se agregan en equipos de multiplexación por división de tiempo (TDM) para formar enlaces de comunicación de mayor capacidad.

Un circuito de Señal Digital 1 (DS1) transporta 24 DS0 en una línea de portadora T (T1) norteamericana o japonesa, o 32 DS0 (30 para llamadas más dos para encuadre y señalización) en una portadora E (E1) línea utilizada en la mayoría de los demás países. En las redes modernas, la función de multiplexación se traslada lo más cerca posible del usuario final, normalmente en armarios al borde de la carretera en zonas residenciales o en grandes locales comerciales.

Estos circuitos agregados se transportan desde el multiplexor inicial a la central a través de un conjunto de equipos conocidos colectivamente como red de acceso. La red de acceso y el transporte entre centrales utilizan transmisión óptica síncrona, por ejemplo, tecnologías SONET y Jerarquía digital síncrona (SDH), aunque algunas partes todavía utilizan la tecnología PDH más antigua.

La red de acceso define una serie de puntos de referencia. La mayoría de ellos son de interés principalmente para la RDSI, pero uno, el punto de referencia V, es de interés más general. Este es el punto de referencia entre un multiplexor primario y una central. Los protocolos en este punto de referencia fueron estandarizados en áreas ETSI como interfaz V5.

Impacto en los estándares de propiedad intelectual

La calidad de voz en las redes PSTN se utilizó como punto de referencia para el desarrollo del estándar TIA-TSB-116 de la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones sobre recomendaciones de calidad de voz para telefonía IP, para determinar niveles aceptables de latencia de audio y eco.

Reglamento

En la mayoría de los países, el gobierno tiene una agencia reguladora dedicada al suministro de servicios PSTN. La agencia regula las normas técnicas, los requisitos legales y establece tareas de servicio, por ejemplo, para garantizar que no se cobre de más a los clientes finales por servicios en los que puedan existir monopolios. Estas agencias reguladoras también pueden regular los precios cobrados entre los operadores para transportar el tráfico de cada uno.