Red Digital de Servicios Integrados

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1 Red Digital de Servicios Integrados Historia La Red Digital de Servicios Integrados (RDSI o ISDN en inglés), se desarrolló inicialmente en Posteriormente apareció el primer estándar RDSI para definición de interfaces digitales punto a punto, ampliándose con estándares adicionales en Se trataba de un conjunto de protocolos que pretendían combinar la transmisión de datos y de telefonía digital, utilizando las líneas telefónicas existentes. Se pretendía crear una Red de Área Amplia (WAN) que permitiera ofrecer servicios extremo a extremo con medios digitales y carácter universal. En los últimos años el ITU-T ha desarrollado especificaciones del modelo RDSI-BA (RDSI de Banda Ancha o ISDN-BB), que permite la transmisión de datos full-duplex con velocidades de hasta 622 Mbit/s. Este estándar es la base para el Modo de Transferencia Asíncrono (ATM). La idea de la integración de voz y datos, de una manera rentable utilizando una única red telefónica se empezó a desarrollar cuando se empezaron a fabricar masivamente circuitos integrados de alta escala de integración, que redujeron drásticamente el coste de cambiar de una tecnología a otra. Se pensaba en sustituir centrales analógicas viejas, que fueran a ser actualizadas y sustituirlas por centrales digitales, y así sucesivamente, a modo de manchas de aceite: se cambia una central vieja por una RDSI, se avería otra central, se cambia por otra RDSI y así sucesivamente. Los operadores con el cambio reducían costes de mantenimiento y reparación de las centrales y por otro lado, mejoraban las prestaciones de las mismas. Todo este proceso coincide con el despegue de las redes empresariales de transmisión de datos, que cada vez requieren más servicios por parte de las centrales de conmutación, que con las centrales analógicas no se podían facilitar. Había tres grupos de clientes para los operadores telefónicos: clientes tradicionales con el bucle local analógico, este era u sigue siendo el grupo mayoritario; clientes empresariales que utilizan el bucle analógico para transmitir información digital a través de módems y clientes empresariales que utilizan servicios digitales para transmitir información digital, y que recurren mayoritariamente a redes especiales de transmisión de datos (redes X25 para pago seguro con tarjetas de crédito, Frame Relay para enlazar redes WAN, IP, etc). Cuando se pretendió desarrollar la RDSI, los usuarios empezaron a demandar redes de conmutación de paquetes y de conmutación de circuitos (circuitos permanentes PVC o circuitos conmutados (SVC), que se apoyaban en las líneas RDSI que se estaban instalando. Este hecho permitió la extensión y la diversificación de los interfaces RDSI para adaptarlos a las redes analógicas y a las nuevas redes digitales. Lamentablemente, el alto coste de los equipos que implica a las operadoras telefónicas y la aparición de módems cada vez más rápidos (normas V90, V92) y al aprovechamiento del bucle telefónico con el ADSL, que facilita velocidades de transmisión de datos mayores (2 Mbit/s) que las líneas RDSI (128 Kbit/s el acceso básico), junto con la simultaneidad de la línea telefónica vocal, ha parado el despegue de las líneas RDSI para usuarios particulares. 106

2 RDSI Como ya se indicó en otros capítulos, la digitalización de la voz para su transmisión a través de una red digital, permite que ésta pueda ser regenerada en un extremo remoto y recuperarse con la misma calidad con la que se emitió (teniendo en cuenta la limitación de 4 Khz) del canal vocal que suministra el teléfono analógico. Si esta digitalización de la voz, en vez de efectuarse en el Equipo de Línea de la Central de Conmutación, se efectúa en el propio teléfono (teléfono RDSI), cuando se transmita la señal vocal digitalizada, aunque se genere ruido en la línea, no va a afectar a la señal digital que se transmite, pues va a ser fácilmente recuperable la señal vocal. Así, en una central telefónica normal, los servicios que se ofrecerían serían del tipo de los representados en la figura: Tendríamos el típico equipo telefónico conectado a la línea telefónica analógica, el ordenador conectado por medio de un modem a la línea telefónica analógica y un equipo de datos que transmite por una línea digital, hacia la central telefónica, que a su salida, solo procesa tramas digitales y las distribuye por las redes de conmutación de paquetes, mensajes o circuitos. Con una central telefónica RDSI, la situación varía ligeramente: la información que llega a la central (voz y datos), llega ya digitalizada, y luego se distribuye utilizando las redes de conmutación antes indicadas: La ventaja fundamental de la RDSI es que no es necesario cambiar el bucle de abonado, pudiendo mantenerse el par de cobre, evitando cambiar este medio de transmisión y ahorrando costes de sustitución del par de abonado. 107

3 Acceso del abonado a la red RDSI La red RDSI es una red formada por dos tipos de canales: canales portadores y canales de señalización, de diferentes tamaños, según el tipo de acceso elegido: Acceso Básico (BRI-Basic Rate Interface) o Acceso Primario (Primary Rate Interface). Canales portadores Los canales portadores, denominados canales B, son los encargados de tansportar cualquier información digital en modo full-dúplerx. Son canales de conmutación de circuitos a 64 Kbps digitales que se establecen y liberan cuando se inicia y finaliza la llamada. Así, un canal B puede transportar datos digitales, voz digitalizada y otras informaciones con velocidades bajas (< de 64 Kbps). Los canales B transportan informaciones extremo a extremo. No está diseñado para la entrega a más de un receptor (se trataría en ese caso de un sistema punto-multipunto, que no es el caso). Canales de señalización En RDSI hay un segundo tipo de canal denominado canal D, o canal de datos que puede tener 16 o 64 Kbps y que está separado de los canales B, pero proporciona la señalización fuera de banda para el establecimiento, control y liberación de la llamada, utilizando un método denominado señalizacion de canal común. Al ir la señalización de control por un canal separado, la llamada se establece más rápidamente que si la información de señalización tuviera que compartir el ancho de banda de los datos. El canal D equivale a tener un telefonista que realiza la llamada por nosostros: al descolgar el teléfono, decimos a quién o dónde queremos llamar y el telefonista busca una línea apropiada a nuestras necesidades, realiza la llamada y nos conecta. El canal D se utiliza a veces para la transferencia de datos a baja velocidad y aplicaciones de telemetría y transmisión de alarmas. Canales híbridos Se denominan canales H a todos aquellos canales que proporcionan al usuario una capacidad de transmisión de información > 64 Kbps. Los más utilizados son: - H 0 de 384 Kbps que equivale a 6 canales de 64 Kbps. - H 11 de 1536 Kpbs que equivalen a 24 canales de 64 Kbps (ulitizado solo en USA y Japón. - H 12 de 1920 Kbps que equivalen a 30 canales de 64 Kbps, de aplicación en Europa. Estas velocidades hacen de los canales H adecuados para aplicaciones de alta velocidad, como el streming de video, teleconferencia y aplicaciones similares. Interfaces de usuario Los bucles de abonado digital RDSI son de dos tipos: interfaz de velocidad básica (BRI: Basic Rate Interface) e interfaz de velocidad primaria (PRI Primary Rate Interface). Cada interfaz se adecua a las necesidades de los clientes. Ambos incluyen un canal D y algunos canales B o H. 108

4 BRI El interfaz de velocidad básica o acceso básico (BRI) está formado por dos canales B y un canal D de 16 Kbps. Dos canales B de 64 Kbps más el canal D de 16 Kbps más la sobrecarga de sincronizacion, control y mantenimiento de 48 Kbps, originan un caudal digital de 192 Kbps. Este interfaz BRI está diseñado para clientes residenciales y pymes, sin necesidad de sustituir el bucle de abonado existente en la mayoría de los casos, haciendo uso en este caso del interfaz U y técnicas de transmisión digital full duplex, con bobinas híbridas para separar Tx de Rx y en algunos casos, en líneas y centrales antiguas, incorporando dispositivos canceladores de eco para evitar retornos de datos indeseados. PRI El interfaz de velocidad primaria o acceso primario (PRI) utiliza un cauce digital de 30 canales B más dos canales D de 64 Kbps para sincronización y sobrecarga, dando una velocidad primaria de Kbps (línea E1). Podemos encontrar otras combinaciones de canales para transmisiones especiales (centralitas digitales, videtelefonía, programas de sonido de alta calidad, acceso a redes LAN, etc.) ya que el estándar PRI también soporta otras combinaciones de canales de 2048 Kbps: 5H 0 + D o H 12 + D. En el acceso primario es necesario la instalación de entidades funcionales NT2 (Terminaciones de Red tipo 2), que se describirá posteriormente. Agrupaciones funcionales En el estándar RDSI se definen una serie de dispositivos para que los usuarios puedan acceder a los servicios de los accesos básicos o primarios y que se describen por sus servicios funcionales y se disponen en agrupaciones funcionales. Los abonados, según sus necesidades, eligen de entre estas agrupaciones funcionales las que mejor le sirven. Las agrupaciones funcionales utilizadas en el lado del abonado son las terminaciones de red (tipo 1 y 2), equipos terminales (tipo 1 y 2) y adaptadores de terminales. Terminación de Red 1 (NT1) Es un dispositivo que adapta los niveles físico y eléctrico de los equipos de los usuarios, organizando el flujo de datos del abonado en tramas hacia la central digital y las tramas recibidad en un formato utilizable por los dispositivos del abonado, interconectando los puntos de referencia U y T además de sincronizar las señales de usuario con la red. Terminación de Red 2 (NT2) Una terminación de red NT2 realiza un procesamiento intermedio de la señal entre los dispositivos que generan los datos y la terminación NT1. Se necesita la terminación NT1 para ofrecer la interfaz física con la red telefónica SIEMPRE. Se utilizan fundamentalmente como interfaz entre un sistema multiusuario y una terminación NT1 en 109

5 una interfaz PRI (p. ej. una PABX puede ser una terminación NT2, al igual que una red LAN). Equipo Terminal de tipo 1 (TE1) Se denomina así a todo terminal de usuario desarrollado específicamente para la red RDSI (teléfonos digitales, terminales integrados de voz y datos, telefax digitales, etc.), por lo que se puede conectar directamente a la interfaz S. Equipo Terminal de tipo 2 (TE2) Se engloba bajo este nombre a todo terminal que no ha sido diseñado para la RDSI y que no puede conectarse directamente a la interfaz S. Los dispositivos TE2 no son compatibles de forma inmediata a la RDSI, pero sí por medio de un adaptador de Terminal (TA). Adaptador de Terminal Es el dispositivo quer permite conectar terminales de tipo 2 (TE2) a la interfaz S, realizando la conversión de protocolos a un formato capaz de ser transmitido por una RDSI. Los TA más habituales son del tipo a/b, (suelen aparecer como a 1 /b 1 y a 2 /b 2 ), que permiten conectar teléfonos convencionales a 2H y los del tipo X-25, para conexión a la red X-25. Suele ir integrado en la mayoría de las ocasiones con dos conectores RJ-11 sobre la NT1. Puntos de referencia Cuando se inició el desarrollo de las líneas RDSI, se partía de varias hipótesis de digitalización: línea analógica reconvertida, línea totalmente digital, mixtas, etc., con lo cual fue necesario definir varios interfaces individuales o puntos de referencia entre dos elementos de una instalación RDSI. Los puntos de referencia definen la forma en la que dos elementos de la red deben conectarse y el formato del tráfico entre ellos. Surgieron así los puntos de referencia R, S, T y U entre un equipo de abonado y la red, aunque existen otros puntos de referencia. El punto de referencia R define la conexión entre un TE2 (Equipo Terminal de tipo 2, equipo no RDSI) y un TA (Adaptador Terminal), pero no está definida en la RDSI. El punto de referencia S define la conexión entre un TE1 (equipo terminal de tipo 1, equipo RDSI) y un TA (Adaptador Terminal) y una terminación de red tipo 1 (NT1) o 110

6 una terminación de red tipo 2 (NT2) si está presente. Es un interfaz universal que sirve para cualquier tipo de terminal y utiliza conexiones de 4, 6 u 8 cables. El punto de referencia T define la interfaz entre una terminación de red tipo 2 (NT2) y una terminación de red tipo 1 (NT1). Representa la separación entre el sistema de transmisión de la línea digital y el equipo del usuario. El punto de referencia U define la interfaz entre una terminación de red tipo 1 NT1 y la central RDSI. Es la forma de conexión que habitualmente se realiza para conectar una línea RDSI a un abonado. Cada uno de estos puntos de referencia debe de cumplir una serie de especificaciones eléctricas y mecánicas, utilizándose los estándares ITU-T I.430 para el acceso básico y el ITU-T I.431 para el acceso primario RDSI. Los formatos de las tramas difieren según la trama viaje desde el terminal hacia la red o al revés. Cada trama es de 84 bits, de los cuales 36 son datos. Visto de forma gráfica tendríamos: Los bits restantes son: F: Bit de trama para sincronismo. L: Ajuste del valor promedio de bits, para balance de carga. E: asegura resolución por contención cuando multitud de terminales de un bus pasivo intentan acceder al canal. Eco del bit D anterior. A: Activación de dispositivos. S: Sin uso, es un bit de reserva. B1, B2 y D: Datos de usuario. 111

7 Establecimiento de una comunicación Una llamada RDSI desde el teléfono del usuario a través de la RTC hasta su destino se gestionaría de la siguiente forma: La llamada se establece cuando el equipo establece una comunicación con la central de conmutación, utilizando el Sistema de Señalización de Abonado Digital Nº 1 (de Digital Suscriber Signaling System1, DSS1) o la recomendación Q.931. Una vez la llamada entre el equipo y la central de conmutación vía la señalización DSS1 se establece, se origina el siguiente tramo de la llamada. La señalización necesaria para encanimnar la llamada dentro de la red pública conmutada no es DSS1. En su lugar se usa un sistema denominado Sistema de Señalización Nº 7 (SS7), capaz de manejar señales analógicas y digitales para enrutar llamadas entre centrales telefónicas de conmutación. Por éllo la DSS1 se transforma en SS7 en la Central de Conmutación, gestionando el establecimient5o, duración y liberación de la llamada. Cuando una llamada llega a la central destino, se convierte en DSS1. Resumiendo: 1.- La conexión entre el llamante y la 1ª central utiliza DSS La interconexión entre centrales utiliza SS La conexión de la central destino y el llamado, utiliza DSS1. De otra forma: en el TE llamante y en el TE llamado, los mensajes que se intercambian son: 1º.- Comienza el TE llamante mandando un ESTABLECIMIENTO, con la referencia de la llamada, el nº llamado, la capacidad portadora y opcionalmente, el nº llamante y la capacidad de capa alta. 2º.- La red devuelve el mensaje de LLAMADA EN CURSO, indicando el canal asignado a la llamada (B1 o B2). 3º.- Si es una llamada LOCAL se completa en la propia central, pero si es saliente sigue su curso a través de la red. Cuando se alcanza al TE llamado, se le envía un mensaje de ESTABLECIMIENTO, con la referencia, el nº llamante, la capacidad portadora y el canal (B1 o B2). Se acepta la llamada. Si hay varios terminales con el mismo número, se podrá distinguir por subdireccionamiento y si ésta no existe, elige mediante la capacidad portadora o mediante un elemento de capacidad de capa alta que distingue entre teleservicios. La llamada acaba con el mensaje de AVISO y CONEXIÓN cuando el TE llamado descuelga. 112

8 Los mensajes de señalización los forman unos octetos con la siguiente estructura: - Comienza por un byte dedicado a Referencia de llamada, que asocia mensajes de una misma llamada. - Continúa con un byte de Tipo de mensaje que especifica de qué mensaje se trata (establecimiento, confirmación, conexión, progreso, aviso y procesamiento). - Continúa después una trama variable de Elementos de Información, que lleva detalles específicos de la conexión necesarios para establecer la llamada. El mensaje contiene parámetros que son elementos de información : - La capacidad portadora, que especifica que tipo de servicio se transmite: si voz, audio a 3,1 Khz o digital no restringido. - La compatibilidad capa alta especifica el tipo de teleservicio a establecer: Telefonía, facsímil grupo 2/3 o 4 (según velocidad del fax), teletex, videotex, etc. Configuraciones y topologías Los servicios BRI pueden ser realizados utilizando topologías en bus o en estrella. La mayor restricción a la hora de elegirla, es la distancia de los dispositivos de datos desde la terminación NT1. Si se trata de una conexión punto a punto, cada dispositivo puede estar hasta 1000 metros de la NT1. Si es una conexión multipunto, no debe de ser mayor de 200 metros, todo ello para asegurar la sincronización de las tramas y que el nivel de señal que se transmite y recibe esté dentro de los límites reconocibles por los TE y por la NT1. Como se observa en la configuración en cualquiera de las configuraciones, para formar una trama BRI es necesario la sincronización entre ésta y los distintos TE presente, para evitar que los datos de un TE acaben llegando al TE erróneo. Por ello, se debe de cuidar la calidad de los cables utilizados, los empalmes, multiplajes, separación entre los TE, etc. deben cuidarse para evitar retardos perjudiciales: por dicho motivo se especifica la distancia máxima entre TE s. 113

9 Si solo se utiliza un TE, no hay problemas de retardos, pues la NT1 no necesita distinguir entre datos de diferentes TE, permitiendo alcanzar mayores distancias. En el caso de realizarse una conexión desde la NT1 de todos los TE s presentes en forma de bus, éste se denomina bus pasivo, el cual permite hasta un máximo de 8 TE s a los que hay que añadir una resistencia de terminación en la última roseta, para evitar que se produzcan reflexiones de la señal digital transmitida, que se refleje hacia atrás y provoque interferencias en los datos Tx o Rx. La telealimentación se distribuye a través del par fantasma a los diferentes TE (dependiendo del tipo de terminales). El bus pasivo definido por la recomendación I.430 de la ITU, permite las configuraciones siguientes: Bus pasivo punto a punto Esta configuración conecta un TE a la NT1 hasta un máximo de 600 metros con cable UTP/STP cat 5, habiendo en el conector del TE resistencias de terminación. Lógicamente, si se trata de entornos industriales, de altas inducciones EMI/EMC, el cable recomendable es STP cat 5 o 6. Bus pasivo corto Se trata de una configuración en la cual se conectan un máximo de 8 TE, el útimo de los cuales dispondrá un conector con resistencias de terminación, para evitar los rebotes de la señal hacia atrás y reducir así las interferencias y errores en la Tx o Rx. Se pueden realizar dos tipos de configuración: los 8 TE en serie, hasta una distancia tal que no haya rebotes de la señal o dos ramas de 4 TE, de igual longitud de cable, añadiendo las resistencias de t erminación en el último TE. Bus pasivo corto con conexión paralelo. 114

10 Bus pasivo extendido Se definió este bus para la interconexión de hasta 4 TE, agrupándolos al final del bus, permitiendo hasta unos 500 metros. Al agrupar los TE s, los retardos afectarán por igual a todos los TE s, permitiendo discriminar a quien pertenecen los datos Tx o Rx por el enlace. En todas estas configuraciones de buses, se parte siempre de la utilización de una NT1 conectada sobre el interfaz U a dos hilos procedente de la central, del cual se van a demultiplexar los datos de Tx, Rx y telealimentación. Adicionalmente, en el caso de que la telealimentación no llegue desde la central de conmutación o desde la PABX, la NT1 dispone de una alimentación adicional para el interfaz S, por si fallara la procedente de la central. Es de destacar, que cuanto mayor sea la calidad y sección de los cables utilizados en el bus pasivo, más longitud se puede alcanzar entre las TE s y la NT1, aunque los valores normalizados, es recomendable no sobrepasarlos y utilizar, siempre que sea recomendable, cable apantallado STP, sobre todo en instalaciones con máquinas industriales o que generen fuertes interferencias EMI/EMC. Codificación 2B1Q El sistema de codificación 2 binario 1 cuaternario, tiene como valores representativos de señal, los que aparecen en la figura: 2B1Q utiliza cuatro niveles de tensión en vez de dos; cada nivel, puede representar dos bits en lugar de uno, haciendo que con menor velocidad de transmisión, se transmitan más bits, mejorando el uso del ancho de banda. Las 4 tensiones representan los valores 00, 01, 11 y 10 (ordenados de menor a mayor). 115

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