Evolución de la conmutación telefónica

Transcripción

1 Conmutación telefónica Evolución de la conmutación telefónica Evolución de la conmutación telefónica Clasificación de los sistemas de conmutación Sistemas rotativos Sistemas de barras cruzadas convencionales Sistemas semielectrónicos Sistemas digitales Sistema AXE Sistema 1240 Sistema 5ESS Clasificación de los sistemas de conmutación. Los distintos sistemas de conmutación pueden ser clasificados desde puntos de vista diferentes como son la red de conexión, el tipo de control y la tecnología empleada. Estas tres clasificaciones se pueden agrupar, obteniéndose así una clasificación general de los sistemas, siendo cualquiera de ellas de aplicación a los sistemas que pueden existir en la planta telefónica. Así, clasificando los sistemas de conmutación atendiendo a la red de conexión, nos podemos encontrar con los siguientes tipos: 1. Sistemas con red de conexión analógica-espacial. Estos sistemas no utilizan modulación de la señal, y dentro de ellos nos encontramos con los siguientes: a. Sistemas con red progresiva. Utilizando conmutadores, dentro de este tipo nos encontramos con los sistemas 7A1, 7A2, 7B y 7D 1. 1 Los sistemas 7A1, 7A2, 7B y 7D fueron fabricados por Standard Eléctrica S.A. y se instalaron en España en 1926 el 7A1, en 1929 el 7B y en 1950 el 7A2 y el 7D. Conmutación telefónica 1

2 Grupo de Electromagnetismo b. Sistemas con redes de mallas. Utilizan multiconmutadores o multiselectores, incluyéndose en este tipo los sistemas Pentaconta 1000 (P-1000), Pentaconta 32 (PC-32), ARF, ARM, Pentaconta 2000 (P-2000) ARE y Metaconta Sistemas con red de conexión digital-espacio-temporal. Utilizando modulación MIC, nos encontramos con los tipos siguientes: a. Sistemas con etapas T-S-T diferenciadas. Dentro de este tipo nos encontramos con los sistemas 5ESS y AXE 3. b. Sistemas con etapas ST conjuntas. Un sistema de este tipo es el Atendiendo al tipo de control los sistemas de conmutación se clasifican del modo siguiente: 1. Sistemas de control analógico (control convencional), que a su vez se subdividen en los siguientes sistemas: a. Sistemas con control progresivo indirecto. Entre los de este tipo se encuentran los que realizan el control por impulsos inversos (sistemas 7A1, 7A2 y 7B) y los que lo realizan por impulsos directos (sistema 7D). b. Sistemas con control común, entre los que se encuentran el Pentaconta 1000 (P-1000), Pentaconta 32 (PC-32), ARF y ARM. 2. Sistemas con control por ordenador (control SPC), entre los que se encuentran los sistemas que utilizan el control SPC centralizado (sistema Pentaconta 2000 ó P-2000, ARE y Metaconta), los que utilizan el control SPC semidistribuido (sistema AXE) y los que utilizan el control SPC distribuido (sistemas 1240 y 5ESS). 2 Los sistemas Pentaconta fueron fabricados por Standard Eléctrica S.A., instalándose en España el P-1000 en 1960 y el PC-32 en Los sistemas ARM y ARF, fabricados por INTELSA, con tecnología de Ericsson, se instalaron en 1972 y 1973, respectivamente. En 1975 se instala el sistema Pentaconta 2000 de Standard Eléctrica S.A., junto con el sistema ARE de Ericsson, entrando en servicio el sistema Metaconta de Standard Eléctrica S.A. en La primera central AXE de Ericsson se instaló en España en 1980, en tanto que la primera del tipo 5ESS de Lucent Technologies se instaló en La primera central del tipo 1240 de Alcatel se instaló en España en Evolución de la conmutación telefónica

3 Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones Si nos fijamos en la tecnología empleada podemos clasificar los sistemas de conmutación de la manera siguiente: 1. Sistemas electromecánicos. Son aquéllos en los que tanto la red de conexión como la unidad de control son electromecánicas, y entre ellos se encuentran los sistemas 7A1, 7A2, 7B, 7D, Pentaconta 1000 (P-1000), Pentaconta 32 (PC-32), ARF y ARM. 2. Sistemas semielectrónicos, que son aquéllos en los que la red de conexión es electromecánica y la unidad de control electrónica. Entre ellos se encuentran los sistemas Pentaconta 2000 (P-2000), ARE y Metaconta. 3. Sistemas electrónicos, o sistemas con red de conexión y unidad de control electrónica, entre los que se encuentran el 5ESS, AXE y el De las clasificaciones anteriores, agrupando a los sistemas que tengan características similares, resultan las siguientes clases de sistemas: Sistemas rotativos. Utilizan red progresiva, con el uso de órganos denominados conmutadores (buscador y selector). Su control es progresivo indirecto, mediante el uso de un órgano específico (selector), pudiendo realizarse por impulsos inversos o por impulsos directos. La red de conexión es analógico-espacial y el control es analógico, siendo, tanto la red como el control electromecánicos. Prácticamente en desuso, entre estos sistemas se encuentran el 7A1, 7A2, 7B y 7D. Sistemas de barras cruzadas convencionales. Utilizan red de mallas, con órganos denominados multiconmutadores (o multiselectores). Su control es común analógico, con un órgano fundamental (registrador) y un órgano característico (marcador). La red de conexión es analógico-espacial y el control es analógico, siendo ambos electromecánicos. Entre estos sistemas se encuentran el Pentaconta 1000 (P-1000), Pentaconta 32 (PC- 32), ARF y ARM. Sistemas semielectrónicos. Estos sistemas utilizan una red de conexión de mallas (con sistemas de barras cruzadas), pero su unidad de control utiliza control SPC de tipo centralizado. Son de este tipo sistemas como elpentaconta 2000 (P-2000) y Metaconta. Sistemas electrónicos digitales. Utilizan red de conexión digital-espaciotemporal, con modulación MIC y control SPC, siendo totalmente electrónicos. Se trata de los sistemas AXE (utiliza en su red de conexión etapas T-S-T, pudiendo considerarse su control semidistribuido, con un procesador central y procesadores regionales), 1240 (utiliza en su red de conexión etapas conjuntas ST, estando su control distribuido en un gran Conmutación telefónica 3

4 Grupo de Electromagnetismo número de microprocesadores) y 5ESS (utiliza etapas de conmutación T-S- T, estando su control distribuido. Sistemas rotativos. Los sistemas de conmutación electromecánica toman el nombre de rotativos o Rotary, dado que para su funcionamiento emplean ejes de rotación continua que desplazan los elementos de selección, llamados buscadores y selectores, por campos semicirculares, estableciendo la conexión entre dos abonados. El elemento más importante de estos sistemas es el relé, utilizado en todo tipo de órganos y circuitos y que, en esencia, no es más que es un conmutador gobernado electromagnéticamente. El buscador es un órgano de conmutación utilizado fundamentalmente en la etapa de concentración de la red de conexión de los sistemas rotatorios. Se trata de un mecanismo con muchas entradas y una única salida. Un dispositivo giratorio permite que en un instante determinado esté conectada la salida con una sola de las entradas, elegida en función del giro del dispositivo, estableciéndose así un punto de cruce. El buscador es, en sí mismo, una pequeña etapa de concentración, y es el órgano idóneo para realizar la concentración, al disponer de más entradas que salidas. Los buscadores se encuentran siempre reunidos en grupos, entendiendo por grupo un conjunto de ellos que tienen un número de entradas común. El selector es un órgano de conmutación utilizado en las etapas de distribución y expansión de la red de conexión de los sistemas rotatorios. Se trata de un mecanismo de una entrada y muchas salidas. Dos dispositivos giratorios permiten que en un instante determinado esté conectada la entrada con una sola de las salidas elegidas en función de los dos giros de los dos dispositivos. Según la posición de los órganos giratorios del selector, se conecta una de las salidas con la entrada, estableciendo un punto de cruce. El selector es, por tanto, una pequeña etapa de expansión en sí mismo y, por tanto, es el órgano idóneo para realizar la expansión, al tener más salidas que entradas. También se utiliza en las etapas de distribución donde, por medio de un adecuado conexionado, se puede equilibrar el número de entradas y salidas de la etapa. El selector se diferencia del buscador tanto por su construcción como por la función que realiza, ya que las selecciones efectuadas por el selector están siempre gobernadas por la unidad de control del sistema. El combinador es un conmutador múltiple secuencial de tipo rotatorio. Siempre trabaja asociado a otros órganos para auxiliarles en la apertura y cierre de los múltiples circuitos que en ellos han de establecerse, siguiendo un orden riguroso. Entre los órganos asociados al combinador se encuentran los selectores y 4 Evolución de la conmutación telefónica

5 Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones los registradores (elementos de la unidad de control que reciben los impulsos generados por el selector y ordena la detención del mismo). Entre los sistemas rotatorios se encuentran los sistemas 7A1 y 7A2, que emplean relés, buscadores, selectores y combinadores, y los sistemas 7B y 7D que utilizan básicamente relés y buscadores. De una forma genérica, la configuración de un sistema rotatorio podría ser la mostrada en la figura 1. En ella aparecen los enlaces de llegada y de salida, siendo los selectores primero (S1), tercero local (S3L), cuarto (S4) y tercero de llegada (S3LL) selectores de grupo y SF el selector final. Los enlaces de salida y los selectores terceros locales (S3L) están situados en los niveles del campo de contactos de S1, por lo que es en S1 donde se determina si la llamada es local o saliente. En esta configuración, a la entrada de la etapa de concentración todos los abonados tienen acceso a los buscadores libres de su grupo (B1), pudiendo haber otro buscador (B2) que conecta al abonado llamante con un circuito de conexión (CC), que conecta a la etapa de distribución y hacia la unidad de control, alimentando al aparato telefónico y supervisando el descuelgue del abonado llamado, siendo este circuito de conexión (circuito cordón) quien lleva el control de la reposición al final de la llamada. Figura 1. Configuración general de un sistema rotativo. Cuando el abonado llamante descuelga giran todos los buscadores libres del grupo, ocupándose uno de ellos. De igual forma, giran los buscadores del grupo de la segunda etapa de conmutación, alcanzándose el circuito de conexión hacia la etapa de distribución y hacia la unidad de control. Se puede asegurar, pues, que la función de los buscadores es buscar un circuito de conexión para conectar al Conmutación telefónica 5

6 Grupo de Electromagnetismo abonado llamante. El giro de los buscadores no es controlado por la unidad de control, sino que es un automatismo propio de la etapa de concentración. El número de circuitos de conexión es muy inferior al número de abonados, no estando unidos cada uno de ellos a un registrador de la unidad de control, puesto que los registradores se utilizan solamente durante el establecimiento de la llamada. Se impone, pues, la existencia de una etapa de concentración (formada por los buscadores de cordón, BC, y de registrador, BR), a través de la que se conecta el abonado llamante con un registrador libre de la central. Desde el registrador se le envía al abonado llamante tono de marcar, que llega al abonado llamante a través de la etapa de concentración, el circuito de conexión y los buscadores. Al oírlo, el abonado marca cifras que son recibidas y almacenadas por el registrador, que se dispone a realizar las selecciones oportunas con esta información, para lo cual dispone de relés receptores y almacenadores de cifras y combinadores. Suponiendo una llamada local, hay que realizar varias selecciones en la etapa de distribución y una selección en la etapa de expansión. La diferencia entre los selectores de grupo (S1, S3 y S4) y los selectores finales (SF) estriba en que en la etapa de distribución la conmutación dispone todavía de grados de libertad, en tanto que en el selector final hay que salir por el punto de conmutación con el abonado llamado. Una llamada local sigue el camino Abonado llamante (A)-Buscador primero (B1)-Buscador segundo (B2)-Circuito de conexión o circuito cordón (CC)-Selector primero (S1)-Selector tercero local (S3L)-Selector cuarto (S4)-Selector final (SF)-Abonado llamado (B); una llamada saliente el A-B1-B2-CC-S1-Enlace de salida; y una llamada entrante el Enlace de llegada-selector tercero de llegada (S3LL)-S4-SF-B. La etapa de concentración hacia registradores se hace con circuitos eslabones, cada uno de los cuales consta de un buscador cordón (BC) y un buscador de registrador (BR). La señalización hacia los abonados se envía desde el selector cuarto (S4), a excepción del tono de marcar que se envía desde el registrador. Sistemas de barras cruzadas convencionales. Se denomina así a los equipos automáticos que establecen vías de conexión, por cruce de contactos accionados por barras dispuestas en forma de malla, es decir, cruzadas. Su funcionamiento se basa en el uso de un órgano llamado multiselector que, por medio de relés envía los impulsos para establecer los puntos de cruce correspondientes. Los componentes utilizados en los sistemas de barras cruzadas convencionales del tipo Pentaconta (Pentaconta 1000 y PC-32) o del tipo Ericsson (ARF y ARM) son los denominados relés Pentaconta y los multiselectores (o multiconmutadores). 6 Evolución de la conmutación telefónica

7 Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones Los relés Pentaconta de uso general son dispositivos cuya filosofía es similar a la de los relés utilizados en los sistemas rotatorios, pero con una concepción diferente en sus partes, que han de ser fácilmente accesibles e intercambiables. El multiselector es un órgano que establece puntos de cruce a partir de una disposición de conjuntos paralelos de barras cruzadas (crossbar), verticales y horizontales, según un sistema de ejes cartesianos. Las barras verticales son los selectores, seleccionados mediante las barras horizontales. La función que realiza el multiselector es unir eléctricamente la línea individual de un selector con una de las líneas conectadas a las barras horizontales, correspondiendo la elección de esta última a los órganos de control. Según su situación en la central pueden ser entradas las líneas conectadas a las barras horizontales y salidas las verticales (selectores), o viceversa. En los sistemas de barras cruzadas convencionales la red de conexión es analógico-espacial de mallas, entendiendo por tal a la red de conexión cuya unidad básica es el multiselector, pudiendo agruparse los multiselectores en unidades básicas denominadas elementos de selección, incluyendo cada elemento dos etapas de conmutación y cada etapa un cierto número de multiselectores (típicamente se disponen 20 multiselectores en una etapa y 7 en la otra). Al igual que en los sistemas rotativos, los sistemas en estudio utilizan como órgano fundamental de la unidad de control el registrador, que recibe y almacena las cifras procedentes del abonado llamante o de otras centrales, y como órgano característico en estos sistemas, que utilizan control común analógico, se utiliza el marcador, que formando parte de la unidad de control está situado físicamente sobre la red de conexión del sistema. El marcador, en función de la información recibida desde el registrador y órganos auxiliares, ha de conectar, a través del elemento de selección, la entrada con una de las salidas del elemento, en la dirección deseada y que estén libres. En este caso se utiliza control progresivo que, antes de efectuar la conexión en una determinada etapa de conmutación, analiza qué ocurrirá en la etapa de conmutación siguiente. Esta forma de efectuar las conexiones en los sistemas de barras cruzadas se denomina selección conjugada, siendo el marcador quien la realiza. En la figura 2 se muestra este procedimiento que se entiende sin necesidad de realizar comentario alguno. En el caso de que en el elemento de selección las uniones entre dos multiselectores pertenecientes a distintas etapas de conmutación estén ocupadas por otras comunicaciones, dichas uniones no podrán ser utilizadas, bloqueándose la llamada que se pretende realizar. Este fracaso en la llamada se puede paliar si el sistema dispone de la posibilidad de transferirla a otro multiselector de la segunda etapa, denominándose a este procedimiento de ayuda mutua, mostrándose este procedimiento en la figura 3. Conmutación telefónica 7

8 Grupo de Electromagnetismo Figura 2. Selección conjugada. Figura 3. Procedimiento de ayuda mutua. 8 Evolución de la conmutación telefónica

9 Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones Como ejemplo de un sistema de barras cruzadas convencional, en la figura 4 se ilustra la configuración general de una central de este tipo. Figura 4. Configuración general de un sistema de barras cruzadas. Los multiselectores de la etapa de conmutación 1 (EC1) del elemento de selección de línea (ESL) en la etapa de concentración se denominan cuadros terminales, y los de la etapa de conmutación 2 (EC2) secciones primarias. Sus verticales se denominan, respectivamente, selectores terminales y buscadores de llamada. Los multiselectores del ESL en la etapa de expansión se llaman como en la etapa de concentración. Las verticales de los cuadros terminales se llaman selectores terminales y los de las secciones primarias selectores de cincuentena. Los multiselectores de la etapa de conmutación 1 (EC1) del elemento de selección de línea (ESL) en la etapa de concentración se denominan cuadros terminales, y los de la etapa de conmutación 2 (EC2) secciones primarias. Sus verticales se denominan, respectivamente, selectores terminales y buscadores de llamada. Los multiselectores del ESL en la etapa de expansión se llaman como en la etapa de concentración. Las verticales de los cuadros terminales se llaman selectores terminales y los de las secciones primarias selectores de cincuentena. El marcador utilizado en el ESL se denomina marcador de líneas, siendo necesario tanto en la concentración (preselección) como en la expansión (selección de líneas). En el elemento de selección de grupo (ESG) los multiselectores de la EC2 se denominan secciones primarias y los de la EC1 secciones secundarias, Conmutación telefónica 9

10 Grupo de Electromagnetismo denominándose sus verticales selectores primarios y selectores secundarios, respectivamente. El marcador usado en el ESG es el marcador de grupo, utilizado en la distribución (selección de grupo). En los niveles de las selecciones secundarias del ESG se distribuyen alimentadores y enlaces de salida. La llamada local, una vez establecida, sigue el camino Abonado llamante-selector terminal-buscador de llamada-enlace de registrador-selector primario-selector secundario- Alimentador-Selector de cincuentena-selector terminal-abonado llamado. La llamada saliente, una vez establecida sigue el camino Abonado llamante-selector terminal-buscador de llamada-enlace de registrador-selector primario-selector secundario-enlace de salida. Para el acceso a registradores, desde el enlace registrador, se utilizan etapas de concentración hacia registradores formadas por buscadores de registrador, disponiendo éste de los siguientes órganos auxiliares: conectadores (unen el registrador con los marcadores, a través de las vías de haz conectador), traductores (permiten traducir las cifras recibidas a un código distinto que se envía a los marcadores), emisor (permite la señalización del registrador con una central distante) y receptor (para la señalización de la central distante con el registrador). La llamada entrante, al presentarse por un enlace de llegada, por un lado accede al registrador a través de una etapa de concentración formada por un buscador de enlaces y un buscador de registrador, y por otro, una vez establecida, se conecta al abonado llamado a través del ESG y el ESL, tal y como se muestra en la figura 5. Figura 5. El sistema de barras cruzadas ante una llamada entrante. 10 Evolución de la conmutación telefónica

11 Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones Sistemas semielectrónicos. Los sistemas de conmutación semielectrónicos, tienen una red de conexión electromecánica, y una unidad de control electrónica, que está constituida por uno o varios ordenadores. En la práctica, los sistemas de conmutación semielectrónica han surgido de la evolución de los sistemas de barras cruzadas convencionales, manteniendo una red de conexión analógica-espacial de mallas (con multiselectores), pero la unidad de control utiliza ordenadores siendo en la unidad de control donde se producen las mayores diferencias respecto a los sistemas convencionales. Dentro de este tipo de sistemas nos encontramos con el Pentaconta-2000 (P-2000), ARE y Metaconta, si bien la difusión de este último ha sido escasa. En estos sistemas es necesario utilizar entre la red de conexión y la unidad de control circuitos adaptadores, denominados circuitos de interfaz que cumplen la misión de adaptación de tamaño y velocidad de las señales (de la red de conexión electromecánica a la unidad de control electrónica y viceversa). También cumplen la misión de adaptación del tiempo interno del ordenador al tiempo de la red de conexión. En todo caso, el control utilizando es control SPC (control por programa almacenado). En la figura 6, podemos apreciar la configuración general de una central semielectrónica con control SPC centralizado. Figura 6. Configuración general de una central semielectrónica. Conmutación telefónica 11

12 Grupo de Electromagnetismo A los abonados y enlaces se les conoce genéricamente como circuitos telefónicos, o circuitos terminales de red (CTR). En este caso, se suele utilizar un solo ordenador central, duplicado por motivos de seguridad (Procesadores A y B, con sus memorias). Desde los circuitos de línea, la red de conexión, o los enlaces, se envían informaciones a los procesadores, a través de los circuitos de interfaz. Por ejemplo, información del estado de una línea, del estado de un enlace, del estado de un punto de cruce de la red de conexión. También, informaciones más complejas, como cifras marcadas por el abonado, cifras recibidas desde otra central y, en general, cualquier tipo de información de interés para los procesadores. Mediante la ejecución de los programas que se almacenan en sus memorias, los procesadores, en base a las informaciones recibidas elaboran una serie de órdenes, a los circuitos de línea, red de conexión y enlaces. Por ejemplo, orden de envío de tono a un abonado, de ejecución (o liberación) de un punto de cruce de la red de conexión, de tono de enlace,... Además los procesadores han de realizar tareas suplementarias, no directamente relacionadas con el tratamiento de las llamadas, como tareas de comunicación hombre-máquina, tareas de administración, tareas de mantenimiento y otras que ocupan parte de su tiempo, tiempo que se detrae del que se ha de dedicar al tratamiento de las llamadas. Como se ha indicado, la red de conexión utilizada es una red de conexión de mallas como en los sistemas de barras cruzadas convencionales. Hay que señalar, sin embargo, que, siendo los sistemas semielectrónicos más avanzados que los sistemas de barras cruzadas convencionales, incorporan en su red de conexión, nuevos diseños, consiguiendo reducciones importantes en los tiempos de selección. Así, en el sistema P-2000 se ha dotado a los elementos que componen la red de conexión de una versatilidad tal, que puede ofrecerse una estructura adecuada a las características técnicas y de tráfico requeridas por cada central determinada. Por ejemplo, a un ESL de dicho sistema puede conectarse, desde un mínimo de 1000 abonados de alto tráfico, hasta un máximo de 2000 abonados de bajo tráfico. Por lo demás, el sistema utiliza selección conjugada y ayuda mutua como el sistema P El control utilizado, es control SPC centralizado. Por tratarse de control por programa almacenado, el funcionamiento del equipo de conmutación obedece a la ejecución de instrucciones correspondientes a programas almacenados en las memorias de la central; dichas instrucciones son, a su vez, modificables por programa. Los datos que maneja la central son, también, modificables por programa. El conjunto de programas y datos constituye el "paquete software" de la central. Es decir, en una central SPC, hay que distinguir entre lo que es hardware y lo que es software. Esta distinción no existe en una central convencional, donde sólo hay hardware. La unidad de control está formada por procesadores y memorias que controlan los circuitos telefónicos (líneas y enlaces) 12 Evolución de la conmutación telefónica

13 Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones y la red de conexión para la realización de las funciones telefónicas, básicamente supervisión de circuitos, conexión de circuitos y supervisión de conexiones. La unidad de control SPC debe ser capaz de detectar los sucesos que se produzcan en los circuitos telefónicos y red de conexión. Un suceso es el cuelgue o descuelgue de un abonado, efectuar o liberar un punto de cruce,..., haciendo uso de los procesadores; la memoria central del procesador o memoria principal, en la que están almacenados los programas y datos de uso más frecuente; los órganos de entrada-salida, de direccionamiento por instrucciones de las entradas y salidas, que son las memorias de masa (en las que se almacenan por seguridad todos los programas y datos fijos de la central) y los dispositivos MMC (dispositivos de comunicación hombre-máquina, tales como impresoras o terminales de pantalla, desde los que se pueden intercambiar informaciones y órdenes con el sistema); y los circuitos de interfaz con la red de conexión de la central, de manera que el procesador ve a la red de conexión a través de los circuitos de interfaz como un órgano de entrad-salida. Cuando existe un ordenador central, trabaja duplicado, por motivos de seguridad. La duplicación puede realizarse de tres maneras: en activo-reserva, en microsincronización o en reparto de carga. La manera más corriente es en activoreserva. En cualquier caso, los ordenadores están interconectados entre sí. Todas las características mencionadas del control son también válidas para cualquier sistema con control SPC centralizado, aunque sea totalmente electrónico. Los circuitos de interfaz son muy importantes en una central semielectrónica. Realizan las misiones de adaptación de tiempos y adaptación de las señales (formato, magnitud y velocidad de las mismas). La adaptación de tiempos, consiste en adecuar el tiempo de la red de conexión al tiempo interno del procesador. En la red de conexión y circuitos telefónicos pueden presentarse sucesos en cualquier instante, o presentarse sucesos simultáneamente. Por ejemplo, el instante en que un abonado descuelga, o cuelga, o marca cifras, puede ser cualquiera. Además, dos abonados pueden colgar simultáneamente, por ejemplo. Sin embargo, en el ordenador, los sucesos tienen que ocurrir solamente en determinados instantes, sincronizados con la señal de reloj que lo gobierna; por todo ello, el ordenador no puede recibir información desde la red de conexión y circuitos telefónicos de los sucesos en ellos acaecidos, en el mismo instante que se producen, ya que los sucesos se producirán en momentos no necesariamente sincronizados con la señal de reloj del ordenador y, a la inversa, las órdenes enviadas desde el ordenador a la red de conexión y circuitos telefónicos, solamente pueden producirse en determinados instantes, retardando el tiempo de actuación del ordenador sobre la red y circuitos; sobre lo anterior se añade el hecho de que el ordenador dedica parte de su tiempo a misiones distintas a la de recibir informaciones y emitir órdenes, con lo que el retardo es mayor. Parte del interfaz debe dedicarse, pues, a la adaptación de tiempo, adaptación que también es necesaria en los sistemas electrónicos. Conmutación telefónica 13

14 Grupo de Electromagnetismo En cuanto a la adaptación de las señales es necesario adaptar el formato o "lenguaje" de las señales (las señales que entiende el ordenador han de ser en código binario, mientras que la red de conexión pueden tener un código distinto), adaptar la magnitud de las señales (las señales de la red de conexión son de mayor magnitud, por ser electromecánicas, que las señales electrónicas con las que trabaja la unidad de control), y adaptar la velocidad de las señales (las señales de la red de conexión trabajan en un rango de tiempos del orden de los milisegundos, mientras que las señales electrónicas de la unidad de control lo hacen en tiempos del orden de los microsegundos). Sistemas digitales. Los sistemas de conmutación, conocidos como centrales digitales, permiten facilitar numerosos servicios a los usuarios. El ordenador llega a los sistemas de conmutación automática al encomendársele las tareas de inteligencia y control en los sistemas de barras cruzadas, introduciendo el concepto de software en las centrales de conmutación automática, efectuándose todas las funciones mediante tecnología digital. Los sistemas AXE, 1240 y 5ESS son algunas de las centrales digitales, en los que, a diferencia de los sistemas de conmutación convencionales en los que las diferentes funciones de telefonía eran realizadas únicamente en hardware, en los sistemas de conmutación con control SPC una función puede ser realizada en hardware y software. Es principalmente el software el que se hace cargo de la colaboración entre las diversas funciones. En los antiguos sistemas los límites entre las distintas funciones no estaban bien definidos, pues los programas para las diferentes funciones se entrelazaban entre sí. SISTEMA AXE. El sistema AXE utiliza una red de conexión digital espacio-temporal (con etapas de conmutación T-S-T y modulación MIC) y un control SPC semidistribuido en el que existe un procesador central y procesadores regionales que ejecutan el preproceso. Con objeto de hacer posible el diseño y especificación de un sistema de conmutación SPC se desarrolló, al mismo tiempo, un sistema de programación mediante el cual el programador escribe sus programas en un lenguaje de programación de alto nivel (lenguaje PLEX). En cuanto a la configuración general del sistema, su estructura es similar, desde el punto de vista funcional, a la estructura de los sistemas semielectrónicos, con la única salvedad, en el sistema AXE, de la utilización de procesadores regionales. 14 Evolución de la conmutación telefónica

15 Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones En el sistema AXE se han hecho esfuerzos para definir claramente los límites entre las funciones, construyéndose el sistema en base a una estructura modular, dividida en cuatro niveles: sistema (APT o APZ), subsistema, bloque funcional y unidad funcional. Los sistemas constan de hardware y software (se ha distinguido entre software central y software regional); los subsistemas y bloques funcionales pueden constar de diversas combinaciones de hardware y software; y cada una de las unidades funcionales consta únicamente o de hardware, o de software regional, o de software central. Cada uno de los niveles ignora lo que ocurre en un nivel más bajo; sólo conoce la información que le llega desde allá, lo que simplifica el diseño y el trabajo de especificación. A nivel de sistema, el AXE consta de un sistema de proceso de datos (APZ) y un sistema de conmutación (APT). Ambos sistemas constan de hardware y software, tanto central como regional. El sistema APZ se utiliza para controlar al sistema APT, y consta de un conjunto de procesadores, en el que el procesador central es ayudado por un número de procesadores regionales. Los sistemas APT y APZ se dividen en subsistemas, tal y como se ilustra en la figura 7, en la que queda claro qué subsistemas constan de hardware o de software, tanto regional como central. Figura 7. Subsistemas en AXE. Los distintos subsistemas que componen ambos sistemas se indican en la tablalos subsistemas en APT son los siguientes: subsistema de conmutación Conmutación telefónica 15

16 Grupo de Electromagnetismo de abonado (SSS, Subscriber Switching Subsystem) que maneja la colaboración con los abonados de la central (tonos, señales,...); subsistema de conmutación de grupo (GSS, Group Switching Subsystem), cuya misión es la de efectuar conexiones a través de la red de conmutación de grupo, conteniendo un selector de grupo digital que utiliza etapas T-S-T; subsistema de señalización de enlace (TSS, Trunk Signalling Subsystem), encargado de la señalizacióna o desde otras centrales; subsistema de servicios suplementarios de abonado (SUS); subsistema de control de tráfico (TCS, Traffic Control Subsystem), encargado del control de la llamada; subsistema de tarificación (CHS, Charging Subsystem), que decide la tarificación de llamadas; y subsistema de operación y mantenimiento (OMS, Operation and Maintenance Subsystem), que realiza la supervisión del sistema de conmutación. Los subsistemas en APZ son los siguientes: subsistema de procesador regional (RPS, Regional Processor Subsystem), que tiene a su cargo aquellos programas de carácter simple, rutinario y repetitivo, que requieren a menudo un tiempo considerable; subsistema de procesador central (CPS, Central Processor Subsystem), que ejecuta aquellos programas de funciones complicadas y que requieren gran inteligencia; subsistema de entrada/salida (IOS, Input/Output Subsystem) para el intercambio de información con el operador a través de los dispositivos de comunicación hombre-máquina; y subsistema de mantenimiento (MS, Maintenance Subsystem) que realiza la supervisión del sistema de proceso de datos. La razón de la existencia de procesadores regionales es que las funciones del sistema de control suelen ser de mayor cualificación que las controladas normalmente por ordenadores. El sistema trabaja a través de una gran cantidad de puntos de prueba y operación en el equipo de conmutación. Si la comunicación con esos puntos se realiza directamente desde un ordenador central se hará complicada y precisará de una gran capacidad. Por eso, este trabajo se deja para los procesadores regionales que descargan al procesador central. Otra razón para usar procesadores regionales es la dificultad de dar al procesador central la capacidad suficiente para centrales muy grandes. Desde el punto de vista hardware, la configuración del sistema, llegando al nivel de detalle de las unidades funcionales hardware, se muestra en la figura 8. Físicamente, el hardware está formado por un conjunto de placas con circuitos integrados. Independientemente del tamaño de la central hay un procesador central que consta de dos unidades idénticas (CP-A y CP-B) que trabajan en paralelo de una forma paralela síncrona. PTU (Processor Test Unit: unidad de prueba de procesador) está previsto para prueba del procesador central. El hardware de la red de conexión y circuitos telefónicos, pertenece al sistema APT y, en el mismo, a los subsistemas SSS, GSS y TSS. El subsistema de conmutación de abonado (SSS) contiene las siguientes unidades funcionales hardware: LIC (equipo de línea de abonado), SSN (selectores de abonado), AJC (circuitos de cordón para abonado llamante), BJC (circuitos de cordón para 16 Evolución de la conmutación telefónica

17 Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones abonado llamado) y KRD (receptores de códigos de teclado). En SSS, es SSN quien constituye en un sentido la etapa de concentración y, en sentido contrario, la etapa de expansión. El subsistema de conmutación de grupo (GSS) contiene una red de conmutación de grupo, que consiste en una unidad de conmutación digital T-S-T (etapa T de entrada controlada por salida y etapa T de salida controlada por entrada) y una unidad encargada de los sincronismos, constituyendo la etapa de distribución. El subsistema de señalización y enlace (TSS) contiene las siguientes unidades funcionales: ITC (circuitos de enlace entrantes), OTC (circuitos de enlace salientes), ETC (circuitos de enlace bidireccionales), ASD (equipo para locuciones grabadas), CRD (receptores de código) y CSD (emisores de código). Las llamadas desde aparatos de teclado, necesitarán del auxilio de KRD. Figura 8. Configuración hardware del sistema. Conmutación telefónica 17

18 Grupo de Electromagnetismo Una llamada local, establecida, sigue el siguiente camino: Abonado llamante-ssn-ajc- PCD-TST-PCD-BJC-SSN-Abonado llamado. En el caso de una llamada saliente establecida el camino seguido es el siguiente: Abonado llamante-ssn-ajc-pcd-tst-pcd-otc. Una llamada entrante establecida sigue el siguiente camino: ITC-PCD-TST-PCD-BJC-SSN-Abonado llamado. Una llamada de tránsito establecida sigue el camino ITC-PCD-TST-PCD-OTC. Las llamadas salientes necesitarán del auxilio de CSD y las entrantes de CRD. Para un mejor entendimiento de una estructura de conmutación T-S-T, es decir, con etapas separadas temporal-espacial-temporal, analizaremos en primer lugar el conmutador temporal (T), que puede ser controlado por la salida o controlado por la entrada; a continuación se hará el estudio del conmutador espacial (S) y, finalmente, la estructura conjunta T-S-T. Por simplicidad, supondremos que la señal multiplex MIC a conmutar es la conocida de 2048 kb/s, con 32 intervalos de tiempo interno. En la práctica, el sistema AXE realiza una división en 512 intervalos de tiempo interno, mediante una conversión serieparalelo y una multiplexación de 16 vías MIC de 2 Mb/s, obteniendo una señal de 4 Mb/s en paralelo. Posteriormente agrupa a 32 de las señales así obtenidas en la etapa espacial. Conjugando el conmutador secuencial controlado por salida con el conmutador espacial y el conmutador temporal controlado por entrada, podemos configurar una estructura de conmutación temporal-espacial-temporal similar a la utilizada en el sistema AXE. En esta estructura, mostrada en la figura 9, se suponen tres múltiplex MIC de entrada y otros tantos de salida. Como ejemplo, en la figura 9 se hace la conmutación del canal 5 del circuito MIC 1 de la parte entrante hacia el canal 28 del circuito MIC 3 de la parte saliente. Dado que la citada figura es suficientemente intuitiva, no se considera necesario comentar este proceso de conmutación, a excepción de que el procesador ha de buscar un intervalo de tiempo interno de la estructura T-S-T libre de otras conmutaciones que impliquen a los mismos circuitos que la conmutación que se intenta (el intervalo de tiempo interno 9 en el ejemplo de la figura). SISTEMA El sistema de conmutación 1240 es totalmente digital y utiliza una red de conexión espacio-temporal (con modulación MIC y conmutador espacio-temporal) y control SPC distribuido. Su estructura general se muestra en la figura 10. Este sistema consta de una serie de módulos conectados a una red digital de conmutación, constituida por conmutadores espacio-temporales de tipo digital, denominados multipuertos, que están conectados entre sí. 18 Evolución de la conmutación telefónica

19 Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones Figura 9. Estructura T-S-T Figura 10. Estructura general del sistema Conmutación telefónica 19

20 Grupo de Electromagnetismo En los módulos está distribuido el control del sistema. Cada módulo, a excepción de los de periféricos y mantenimiento, lleva incorporado un microprocesador 8086 y circuitos auxiliares al mismo, que se encargan del control. Una central 1240 puede tener los siguientes módulos: Módulos con conexión analógica al exterior de la central (módulo de abonados analógicos, capaz de conectar 60 abonados analógicos, realiza las funciones básicas de línea; módulo de enlaces analógicos, con una capacidad de 30 enlaces analógicos, realiza las funciones básicas de enlace, módulos con conexión digital al exterior de la central (módulo de abonados digitales, capaz de conectar 64 abonados digitales, realiza las funciones básicas de línea; módulo de enlaces digitales, que se conecta a una vía MIC de enlaces digitales con una central distante, siendo su capacidad de 30 enlaces digitales; módulo de interfaz de datos, necesario pues la central no sólo conmuta señales de voz, sino que puede ser un centro de conmutación de datos; módulo de interfaz de URA, producto 1240 de pequeña capacidad (120 abonados) que se conecta a la central a través de una vía MIC; módulo de interfaz de operadora, capaz de conectar 15 posiciones digitales de operadora), módulos sin conexión al exterior de la central (módulo de circuitos de servicio, con capacidad para 32 emisores o receptores; módulo de canal común, usado para señalizar con las demás centrales, mediante el método de señalización por canal común; módulo de periféricos y mantenimiento, al que se conectan los periféricos, siendo además el encargado del mantenimiento y alarmas de la central; módulo de reloj y tonos, en el que se genera la señal de reloj (8.192 MHz), necesaria para el funcionamiento del equipo de conmutación y los tonos) y los elementos de control auxiliar, que son elementos de control puros. La red digital de conmutación sólo admite señales digitales MIC, con tramos de 125 μs, 32 canales y 16 bits por canal a una velocidad de transmisión de 4096 kbps. Esta señal sólo se diferencia de la señal MIC convencional de 2048 kbps, en que se utiliza 16 bits por canal en lugar de 8, y de ahí su doble velocidad. Puesto que ésta es la única señal que admite la red digital de conmutación, por las vías de unión entre módulos y red ha de circular dicha señal; obviamente los módulos con conexión analógica al exterior de la central, han de realizar la conversión analógico-digital (muestreo, cuantificación y codificación) de la señal en sentido entrante a la central y la conversión digital-analógico en sentido saliente, además de sus funciones específicas. Los módulos con conexión digital al exterior, además de sus funciones específicas, deben adaptar la señal digital externa a la central (habitualmente a 2048 kbps), a la señal digital interna a 4096 kbps). Una comunicación local, ya establecida, seguiría el siguiente camino: Módulo del abonado llamante-red digital de conmutación-módulo del abonado llamado. Una comunicación saliente, ya establecida, seguiría el siguiente camino: Módulo del abonado llamante-red digital de conmutación-módulo de enlace. 20 Evolución de la conmutación telefónica

21 Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones Una comunicación entrante, ya establecida, seguiría el siguiente camino: Módulo de enlaces-red digital de conmutación-módulo de] abonado llamado. Una comunicación en tránsito, ya establecida, seguiría el siguiente camino: Módulo de enlaces-red digital de conmutación-módulo de enlaces. Todos los módulos que se conectan a la red digital de conmutación tienen una estructura similar constando de dos partes bien diferenciadas: el control del módulo, denominado elemento de control terminal (TCE), compuesto de un microprocesador (8086) con su memoria, y del interfaz terminal del microprocesador, y los circuitos del módulo que lo definen (circuitos de línea de abonados, circuitos de enlace, circuitos de reloj,...). El interfaz terminal (TI) es un conmutador espacio-temporal, realizando conmutaciones espacio-temporales (cambiando de múltiplex MIC y cambiando de canal), bajo el control directo del microprocesador a través del bus rápido. En la figura 11 puede verse el ejemplo de la conmutación espacio-temporal A en lo que el interfaz terminal conmuta el contenido (16 bits) del canal 2 de la vía MIC saliente inferior derecha de TI, dando paso desde los circuitos del módulo hacia la red digital de conmutación. Figura 11. Conmutación espacio-temporal. Hay que decir que las vías MIC entrantes y salientes del TI, son vías MIC a 4096 kbps, de modo que, si el módulo tiene conexión al exterior, la oportuna Conmutación telefónica 21

22 Grupo de Electromagnetismo adaptación de las señales se realiza en los circuitos del módulo. El TI puede realizar, además, otra función: a menudo, es necesario que un microprocesador se comunique con otro microprocesador, de otro módulo distinto; para ello, se prepara un mensaje en su memoria, y lo envía a su TI a través del bus rápido. El TI envía el mensaje en tramas consecutivas de una de las vías MIC que lo unen a la red digital de conmutación. Así, en la operación B de la figura 11, puede verse cómo el TI lanza por tramas consecutivas del canal 1 de su vía MIC saliente inferior derecha un mensaje desde su microprocesador a otro, a través de la red. Hay que resaltar que la misma red digital de conmutación es soporte no sólo de la señal de voz (o datos) externa a la central, conmutada a través de operaciones como A (figura 11), sino, también, de mensajes entre microprocesadores. La red de conexión, o red digital de conmutación del sistema 1240, está formada únicamente de multipuertos, conectados entre sí. El multipuerto es un conmutador espacio-temporal, capaz de realizar conmutación espacial (transferencia de un multiplex MIC a otro) y, además, conmutación temporal (retención de muestra en memoria durante una función de 125 μs, lo que implica transferencia de un canal a otro). En sí sólo es, pues, una etapa ST (espaciotemporal), que constituye la célula básica de la red de conexión El multipuerto está constituido por 16 circuitos idénticos denominados puertos. En la figura 12 se han representado los 16 puertos, P0, P1,... P9,... P15. Cada puerto se halla dividido en dos partes, la parte receptora del puerto y la parte transmisora del puerto; así P0 se divide en parte receptora Rx0 y parte transmisora Tx0, y así sucesivamente. Figura 12. Ejemplo de estructura del multipuesto. 22 Evolución de la conmutación telefónica

23 Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones En la figura 12 puede verse un ejemplo: el canal 4 (C4) que entra en el puerto receptor 0 (Rx0) y que es uno de los 480 canales útiles entrantes en el multipuerto, conmuta su contenido hacia el canal 22 (C22) que sale del puerto transmisor 9 (Tx9) y que es uno de los 480 canales útiles salientes del multipuerto. Por haber transferencia de información del puerto 0 al puerto 9, en definitiva, por cambiar de una vía MIC a otra, se ha realizado la operación de conmutación espacial; por pasar del canal 4 al canal 22, se ha realizado la operación de conmutación temporal. El multipuerto puede tener establecidas, simultáneamente, 480 conmutaciones útiles tales como la descrita. El sistema 1240 tiene control distribuido; los programas que realizan el control de la central están repartidos en las memorias principales de los diferentes procesadores que componen el sistema, cada uno de los cuales trabaja con una parte del equipo. El control distribuido presenta ciertas ventajas frente al control centralizado. En centrales con control centralizado, al aumentar la capacidad de la central y no poder aumentar proporcionalmente la capacidad de control, por estar ésta limitada a la potencia del ordenador central, se llega siempre a una saturación. En centrales con control distribuido, el número de elementos de control existentes en la central, es proporcional a la capacidad de la misma (número de líneas y enlaces). Esto implica que la capacidad de proceso aumenta de forma indefinida, no existiendo ese problema de saturación. Por otra parte, el control distribuido disminuye el riesgo de la repercusión de un fallo del procesador, respecto al riesgo que esto supone en el control centralizado. En este último, si falla el procesador central y falla, también, su procesador gemelo, la central queda fuera de servicio. En un sistema con control distribuido el fallo de un elemento de control tiene menor repercusión. SISTEMA 5ESS. El sistema 5ESS es una central digital universal, que puede funcionar como central local, interurbana, tándem, tránsito o internacional o como punto de control de acción en una red inteligente, pudiendo utilizarse para un pequeño número de abonados (del orden de 100) o en áreas metropolitanas con más de abonados. El 5ESS utiliza una conmutación del tipo T S T (tiempo espacio tiempo) con procesamiento distribuido, con múltiples procesadores distribuidos por los distintos módulos de la central, soportados todos ellos por un procesador central. Los procesadores se comunican entre sí a través de una red digital interna que enlaza todos los módulos. Como características básicas, 5ESS incluye un sistema de posiciones de operación para llamadas nacionales e internacionales con interfaz RDSI, pudiendo utilizarse la central en ambientes analógicos, digitales o mixtos, ofreciendo servicios a áreas con baja demanda mediante unidades remotas de línea y zonas Conmutación telefónica 23

24 Grupo de Electromagnetismo de gran demanda con unidades remotas de conmutación. Al ser un sistema modular, en el que cada módulo realiza las funciones que tiene asignadas, 5ESS permite el crecimiento modular. Los módulos hardware que forman parte del sistema 5ESS se dividen en tres tipos principales: módulo de conmutación (SM, Switching Module), que realiza la mayor parte de las tareas de procesamiento de las llamadas, teniendo una capacidad de 4096 líneas analógicas ó 500/480 enlaces analógicos/digitales, admitiendo el sistema hasta 192 de estos módulos; módulo de comunicación (CM, Communication Module) que conmuta mensajes entre todos los módulos, estando conectados los módulos de conmutación al módulo de comunicación mediante fibra óptica; y módulo de administración (AM, Administration Module), que realiza las funciones de asignación de recursos, siendo la unidad de proceso del sistema. La figura 13 recoge la arquitectura de esta central. Figura 13. Arquitectura del sistema 5ESS. Aparte de los módulos mencionados, la central incorpora módulos de conmutación remotos, diseñados para poblaciones pequeñas que no tienen demanda suficiente como para poner un sistema completo, conectándose a una central principal, bien mediante enlaces MIC o mediante enlaces ópticos. 24 Evolución de la conmutación telefónica