Red Digital de Servicios Integrados (RDSI/ISDN)

Universidad Francisco de Paula Santander Departamento de Sistemas e Informática ACADEMIA LOCAL CISCO CURSO CCNA Red Digital de Servicios Integrados (RDSI/ISDN) 1 de Mayo de 2004

Tabla de contenidos INTRODUCCIÓN... 3 QUÉ ES RDSI?... 4 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS... 5 Características de la línea...5 Características de los terminales e interfaces... 5 Características de los equipos, cableado y conectores... 7 Configuración de una línea RDSI... 10 SISTEMA DE TRANSMISIÓN DE DATOS EN RDSI... 10 Estructura de la trama de datos... 11 PROTOCOLO DEL NIVEL DE RED (CAPA 3): CONEXIÓN... 13 BIBLIOGRAFÍA... 16 2

Introducción La Red Digital de Servicios Integrados es un tema que ha estado muy presente en los últimos años, desde que se hizo posible su masificación a través del uso en empresas, para usos tales como transmisión de datos a alta velocidad y videoconferencia, y también en casas particulares, básicamente como una alternativa más rápida de acceso a Internet, en comparación con la Red de Telefonía Básica (RTB). Desde comienzo de los años 90, las compañías de teléfonos han estado reemplazando progresivamente sus sistemas análogos antiguos por conmutadores y sistemas de transmisión digitales, con un sistema llamado RDI (Red Digital Integrada). Esto permite manejar más llamadas, de diferentes tipos, más rápido, y de manera más confiable. El problema era que estos beneficios de las telecomunicaciones digitales habían estado disponibles sólo en ambientes cerrados de red o en grandes corporaciones que podían justificar la creación de redes corporativas privadas, dejando a los usuarios comunes y corrientes sin la posibilidad de mejorar sus líneas de RTB. Es decir, con la digitalización de las centrales telefónicas, lo único que no es digital en los sistemas de comunicaciones telefónicas es el loop que va desde la central hasta el usuario final. El avance hacia la RDSI ha sido una evolución muy natural de la RDI, y consiste simplemente en enviar voz o datos hacia el abonado en forma digital, sobre el mismo par de alambres que se usa en telefonía convencional. Esta idea se ha puesto en práctica con gran éxito desde hace algunos años, y ha abierto la posibilidad de comunicaciones más rápidas, eficientes y libres de errores con un costo muy bajo, no sólo limitado a grandes usuarios. 3

Qué es RDSI? La idea básica a tener en cuenta cuando se habla de la Red Digital de Servicios Integrados es que cualquier tipo de información (voz, datos, imágenes, etc.), una vez codificado digitalmente puede ser tratado de idéntica manera, con la única diferencia de las velocidades requeridas. Una RDSI es integrada porque utiliza la misma infraestructura para muchos servicios que tradicionalmente requerían interfaces distintas (télex, voz, conmutación de circuitos, conmutación de paquetes...) y es digital porque se basa en la transmisión digital. La Red Digital de Servicios Integrados tiene dos modalidades. En su acceso básico, provee al usuario de 2 canales de comunicación digitales de 64Kbits/s (canales B) y uno de control de 16Kbits/s (canal D) sobre las líneas telefónicas convencionales (el par de cobre que soporta actualmente la RTB). La RDSI se encuentra integrada en la red telefónica convencional, de tal forma que soporta de forma nativa el establecimiento de llamadas hacia/desde cualquier abonado que disponga de RTB. Los dos canales de comunicación B de que los que se dispone pueden utilizarse simultáneamente, a efectos prácticos es como si se tuvieran dos líneas independientes. La ventaja en cuanto al uso para transferencias de información de un canal digital a 64Kbits/s frente al convencional (RTB, analógico) de 28.8Kbits/s es evidente. En cuanto al resto de comunicaciones se obtienen nuevas posibilidades: aumenta la calidad de voz, se puede conectar un fax del grupo 4, más rápido y de mayor calidad, siempre que en el otro extremo exista un equipo similar y también se pueden establecer videoconferencias de alta calidad. La segunda modalidad es el acceso primario de la RDSI proporciona 30 canales B (de 64Kbits/s cada uno) y un canal D (de 64Kbits/s) y confiere al usuario una capacidad total de transferencia de 2.048Kbits/s. Esta segunda modalidad es más adecuada para grandes usuarios que requieran una gran capacidad de transferencia de información sobre líneas telefónicas convencionales. 4

Características técnicas Las líneas RDSI tienen una serie de características propias en cuanto a la línea física que utilizan, los adaptadores necesarios en el extremo terminal de la línea, los equipos y conectores utilizados por el usuario y en su instalación y configuración. A continuación se describen tales características, basándose en el ejemplo de una conexión domiciliaria: Características de la línea El cableado externo al domicilio que utiliza la RDSI es el normal de 2 hilos, un par de cobre, únicamente el cableado desde la interfaz de entrada (TR) dentro del domicilio, hasta los equipos deberá tener 4 hilos: 2 para emisión y 2 para recepción. Los conectores de este tipo de cableado se denominan RJ45 (tiene un total de 8 hilos, conexionado plano). Los 4 hilos restantes se pueden utilizar para proporcionar alimentación a los equipos conectados, dependiendo siempre de las especificaciones de cada fabricante. El único requisito externo a la instalación es que la central de la cual depende la conexión sea digital y que la compañía de teléfonos tenga servicio RDSI en la zona. Características de los terminales e interfaces Una vez que se tiene el servicio RDSI, se necesita saber con qué interfaz de ISDN cuenta su equipo. Existen dos interfaces ISDN: la interfaz U lleva señales de RDSI a través de un solo par de alambres entre el usuario y la central. Esta interfaz se diseña para llevar señales ISDN a través largas distancias. La interfaz de Suscriptor/Terminal (S/T) utiliza dos pares de alambres para entregar la señal del enchufe de la pared al adaptador de ISDN o a otros equipos ISDN. Si el equipo utiliza la interfaz S/T, se necesita conseguir un dispositivo conocido como terminal de red 1 (NT-1, network termination-1) que haga la conversión entre la interfaz U y la interfaz S/T. El NT-1 tiene un conector para la interfaz U de la pared y uno o más conectores para la conexión de interfaz S/T al PC, a otros dispositivos ISDN o a dispositivos analógicos, así como una fuente de alimentación externa. En la figura que se muestra a continuación se puede ver un esquema básico de la conexión de la línea RDSI al terminal del domicilio, en el punto DEMARC. Este punto representa hasta donde la compañía de teléfonos se hace responsable de 5

la instalación, todo el cableado y conectores que van desde el punto DEMARC hacia delante son de responsabilidad del usuario. Los tipos de cableado y conectores necesarios se detallarán más adelante. Computador NT-1 Enchufe Demarc RED TELEFONICA Línea RDSI (2 hilos) Al partir del punto NT-1, los distintos dispositivos conectados a la línea RDSI se organizan de la siguiente manera: ET 1 S NT-2 T NT-1 ET 2 R AT Donde: ET1: Equipo terminal con conexión directa al punto S, esto es, directamente a la RDSI. 6

ET2: Equipo terminal que precisa de un adaptador (AT) para conectarse a S. AT: Adaptador de equipo terminal. Adapta el punto R a la conexión de RDSI (punto S). NT-2: Terminal de red. Central digital que adapta los ETs a la Terminal de red (NT-1). Sólo para accesos primarios donde existe una conexión física única entre cada ET y la NT-2. El punto S está constituido por 4 hilos (2 de transmisión y 2 de recepción), aunque opcionalmente puede llevar incorporados 2 pares de hilos para alimentar los ETs desde la TR. Para accesos básicos el punto T y S son el mismo y los ETs están conectados a un bus pasivo (se mencionará más adelante). Características de los equipos, cableado y conectores El servicio RDSI de la compañía del teléfono termina oficialmente en qué se llama la punta de la demarcación ("DEMARC") generalmente apenas dentro del edificio. El usuario es responsable del "cableado del interior", desde el DEMARC hasta los equipos RDSI, incluyendo los conectores de la pared. Si sólo se está conectando un PC con la línea RDSI, los requisitos del cableado pueden ser muy simples. Muchos hogares y oficinas están cableados con salidas adicionales de teléfono, y uno de ellos se puede utilizar para la línea RDSI. Sin embargo, hay un número de posibles problemas: La salida adicional ya está siendo utilizada por teléfonos análogos La salida adicional está siendo utilizada por teléfonos análogos con iluminación La salida adicional no se conecta directamente al DEMARC Las salidas adicionales están en paralelo y no en serie (El cableado directo entre el conector RDSI de la pared y el DEMARC es recomendado). Hay dos tipos de conectores asociados a RDSI: el RJ11, que es el conector analógico estándar del teléfono y tiene 4 alambres (el alambre de la pared al NT-1 tendrá generalmente 7

conectores RJ11) y el RJ45. Este último conector es levemente más ancho que el RJ11, y tiene 8 alambres. El alambre del NT-1 al adaptador RDSI utilizará generalmente los conectores RJ45. Es posible conectar hasta ocho dispositivos con una sola línea RDSI. Estos dispositivos pueden incluir routers de red, fax Grupo 4 RDSI, teléfonos RDSI, así como los teléfonos analógicos tradicionales. El sistema RDSI es lo bastante inteligente para administrar el uso de los dos canales de B entre estos dispositivos (hasta dos dispositivos pueden estar en uso simultáneamente) y encaminar llamadas entrantes al dispositivo apropiado. Es posible conectar varios dispositivos RDSI con una sola línea RDSI. Por ejemplo, se puede tener un adaptador RDSI en un PC, un teléfono RDSI para hacer llamadas de voz y una máquina de fax RDSI del grupo 4, todo conectado con la misma línea RDSI. Las llamadas entrantes de datos irían al PC, las llamadas de voz al teléfono y a las llamadas del fax a la máquina de fax. Para utilizar esta configuración, se necesita un NT-1 que utilice conexiones de interfaz múltiples de S/T. Cada dispositivo sería conectado con el NT-1. También se necesitaría que cada dispositivo tuviera su propio identificador del perfil del servicio (SPID), para asegurar que la compañía telefónica pueda encaminar llamadas al dispositivo apropiado. Es una configuración bastante más complicada, pero se justifica en usuarios que requieran de un alto nivel de automatización en el manejo de llamadas. Además de los dispositivos RDSI, algunos adaptadores NT-1 o RDSI también soportan equipos 8

analógicos como los teléfonos, módems de datos, fax Grupo 3 y contestadores automáticos. El NT-1 o el adaptador RDSI convierte la señal analógica en RDSI y viceversa. Toda la conexión de los equipos, tanto ISDN como análogos, se hace a través de lo que se denomina el bus pasivo. Este bus es necesario en todas las instalaciones en las que existe más de un terminal conectado a la línea RDSI. Este puede ser de tres tipos: punto a punto, corto (<100 m) o ampliado. El que es más relevante es el corto, ya que es el que se utiliza en las instalaciones del usuario. En el bus pasivo corto (el más interesante) se fija una longitud máxima de 100 mts y los terminales se pueden situar en cualquier punto del bus, con derivaciones de un máximo de 1 m, y con los cordones de cada aparato de 10 m máximo. Los dos conectores RJ45 que lleva el NT-1 (no todas llevan dos) simplemente están en paralelo y se puede considerar que el bus sale de un y el otro simplemente es una derivación. Un aspecto muy importante a considerar es que se requiere terminar los dos circuitos con resistencias de 100 Ω, valor considerado como próximo a la impedancia característica de un par de hilos. Por lo tanto debe haber 4 resistencias en total, dos en un extremo y otras dos en el otro. El esquema de los hilos en el conector RJ 45, contando de izquierda a derecha es el siguiente: 1 2 3 4 5 6 7 8 Una resistencia debería ir entre 4 y 5 (TX de la red), los dos hilos más internos, y la otra entre 3 y 6 (TX de los terminales), los hilos más externos. Generalmente la NT-1 lleva ya las resistencias conectadas internamente, con lo cual se supone que se sitúa en un extremo, y se deben conectar las otras dos resistencias en el otro extremo de la conexión. Lo fundamental es considerar siempre que se tienen dos líneas de transmisión y que en ambas siempre tiene que haber 100 ohmios en los extremos. 9

Configuración de una línea RDSI La compañía telefónica, una vez que se ha instalado físicamente la línea RDSI, debe configurarla es el extremo que les corresponde, es decir, en la central digital RDI. Una línea RDSI tiene un gran número de opciones (las más básicas son comparables a los servicios suplementarios de los teléfono análogos, como la llamada en espera), y todas ellas deben ser configuradas para poder poner la línea a funcionar. Debido a esta complejidad, puede llegar ase muy difícil configurar una línea RDSI. Además de la configuración que la compañía debe hacer en la central, existen ciertas características que deben ser configuradas por el usuario. Estas son el tipo de switch, los números telefónicos y los SPIDs. La gran mayoría de los dispositivos RDSI necesitan saber a qué tipo de switch están conectados. Esto se refiere simplemente a la marca de los equipos y al nivel de tecnología que usa la compañía telefónica para proveer el servicio RDSI. Sólo existen unos cuantos tipos, por lo que la configuración en este sentido no es muy compleja. El segundo ítem necesario son el o los números telefónicos. En algunos casos, cada canal B tiene su propio número, y en otros ambos canales comparten un único número. Lo tercero es conocer el identificador de perfil del servicio (SPID), que identifica el tipo de dispositivo (teléfono, FAX, PC) al que se esta conectado. Este identificados sólo se usa en EEUU y Canadá. Sistema de transmisión de datos en RDSI La señalización entre el usuario y la RDSI está estructurada en tres niveles, y la transferencia es a través del canal D. La capa 1 define los parámetros eléctricos de la señal en la interfaz (tensión, impedancias,...), la estructura de la trama y su temporización, la activación y desactivación de los terminales y el control del acceso de los terminales conectados en paralelo al bus de la interfaz S. 10

Capa 3 protocolo de la capa 3 Capa 3 Capa 2 protocolo de la capa 2 Capa 2 LAP D protocolo de la capa 1 Capa 1 Capa 1 Usuario 1 conexión física Usuario 2 La capa 2 (LAP D), define los procedimientos de transferencia de las tramas, la provisión de una o más conexiones de enlace de datos sobre un mismo canal D, la detección y el control de errores de la transmisión y el control de flujo de la transferencia de tramas. La capa 3 establece los procedimientos de encaminamiento y retransmisión, establece las conexiones con la red, realiza la transferencia de información del usuario y realiza también control de flujo. Por medio de los procedimientos de capa 3 se pueden realizar conexiones por conmutación de circuitos, de paquetes, transferir información de señalización usuario - usuario a través de la red y solicitar de ésta servicios suplementarios. Estructura de la trama de datos La transmisión de información sobre el canal D de una RDSI se lleva a cabo mediante tramas, es decir, cuando la capa de red desea enviar datos, se los pasa a la capa de enlace de datos a través del llamado punto de acceso al servicio (PAS), ésta los separa y añade su encabezado y final, constituyendo así una trama que será enviada a través de la capa física a la capa de enlace de datos remota, que al recibirla extraerá la información que ha de pasar a la entidad de capa de red. 11

La estructura de la trama tendrá la siguiente constitución: Formato A: Bits 8 7 6 5 4 3 2 1 Nº de byte Indicador 0 1 1 1 1 1 1 0 Byte 1 Dirección IPAS C/R ED= Byte 2 0 Dirección IET ED= Byte 3 1 Control Byte 4 SVT Byte N-2 SVT Byte N-1 Indicador 0 1 1 1 1 1 1 0 Byte N Formato B: Bits 8 7 6 5 4 3 2 1 Nº de byte Indicador 0 1 1 1 1 1 1 0 Byte 1 Dirección IPAS C/R ED= Byte 2 0 Dirección IET ED= Byte 3 1 Control Byte 4 Información Nº variable SVT Byte N-2 SVT Byte N-1 Indicador 0 1 1 1 1 1 1 0 Byte N La descripción de los distintos campos es la siguiente: Campo indicador: formado por el byte 01111110 que indica el comienzo de la trama Campo de dirección: este campo está formado por dos bytes. Un acceso básico de RDSI está constituido por 8 equipos terminales (ET) como máximo y un terminal de red (NT-1) con el que se comunican a través de 4 hilos (2 de transmisión y 2 de recepción). Luego, para que el NT-1 pueda distinguir el ET origen de una trama recibida e identificar al ET destino de una trama transmitida, dichos ETs deben poseer un número llamado identificador de equipo terminal (IET). Además, como el objetivo es permitir la transferencia de datos de la capa de red que puede acceder a la capa de enlace de datos por distintos PAS, se precisará un identificador de punto de acceso al servicio (IPAS). Por otro lado, cada trama enviada será o un comando o una respuesta. Así que se empleará un bit C/R que indicará que la trama es un comando o una respuesta de la siguiente manera: 12

Si la trama es transmitida desde un ET hacia el NT-1: C/R=0 indica trama comando. C/R=1 indica trama respuesta. Si la trama es transmitida desde el NT-1 hacia el ET: C/R=0 indica trama respuesta. C/R=1 indica trama comando. El bit ED se utiliza para compatibilidad con los protocolos LAP más antiguos. Luego, los 6 bits más significativos del primer byte del campo de direcciones constituye el IPAS, el bit 2 es el C/R y el bit 1 es ED. Los 7 bits más significativos del segundo byte constituyen el IET y el bit 1 será el ED. Campo de control: formado por un byte o por dos bytes según se trate de una operación sin acuse de recibo o con acuse de recibo respectivamente. Campo de información: Su número de bytes es variable siendo su número 260 bytes. En este campo se introduce la información que es transmitida entre entidades de capa de la capa de red pares. Campo SVT: La secuencia de verificación de trama es un número de 16 bits obtenido mediante una expresión matemática que toma los valores del resto de los campos que conforman la trama sin incluir los indicadores. En el extremo receptor se recalculará y se comprobará con el recibido en este campo para, así, reducir la probabilidad de tomar como válida una trama errónea. Protocolo del nivel de red (capa 3): conexión Aquí hay que hacer una distinción entre el establecimiento de la conexión en la interfaz usuario/red que origina la llamada (llamada saliente) y la interfaz usuario/red de destino de la llamada (llamada entrante). Se tiene un equipo terminal en el interfaz usuario/red origen que desea establecer una conexión con otro equipo terminal en el interfaz usuario/red destino. Para ello el equipo terminal origen debe establecer una conexión de enlace de datos mediante protocolo LAP D sobre la cual se sostendrá el protocolo de nivel de red de la RDSI. El equipo terminal origen transmitirá hacia la red un mensaje ESTABLECIMIENTO contenido en una trama utilizando la transmisión con confirmación del LAP D. Una vez que se ha transmitido el mensaje ESTABLECIMIENTO, el equipo espera una respuesta de la red. Si los dos canales B están ocupados, 13

la red (NT-1) transmitirá hacia el usuario el mensaje LIBERACIÓN COMPLETA. En el mensaje de establecimiento se puede enviar hacia la red toda la información necesaria para el establecimiento de la conexión, en cuyo caso, si la red puede efectuarla, enviará hacia el usuario un mensaje de LLAMADA EN CURSO como acuse de recibo del mensaje ESTABLECIMIENTO. Cuando la red de la interfaz usuario/red origen reciba una indicación de que la llamada ha sido aceptada por el usuario llamado, transmitirá un mensaje CONEXIÓN hacia el equipo terminal origen, en este momento el equipo terminal transmitirá el mensaje ACUSE DE CONEXIÓN y por tanto se considerará la llamada en estado activo. Por otro lado, se puede ver cómo reacciona el equipo terminal destino en el procedimiento de establecimiento de conexión: la red indicará la llegada de una llamada al interfaz usuario/red mediante la transmisión del mensaje con el IET 127, que expresa que lo recibirán todos los equipos terminales. El mensaje ESTABLECIMIENTO será enviado en caso de que la red haya podido seleccionar un canal B libre, no obstante, la red podrá enviar el mensaje cuando tenga servicios como llamada en espera. Cuando el/los equipos terminales que han recibido el mensaje ESTABLECIMIENTO determinan que tienen toda la información para procesar la llamada, pueden responder con un mensaje: 1. LLAMADA EN CURSO: la red tomará los mensajes recibidos como confirmación del ESTABLECIMIENTO, reteniendo las direcciones de los equipos terminales que respondieron así. 2. LIBERACIÓN COMPLETA: a los equipos que respondan con este mensaje no les serán retenidas sus direcciones. 3. AVISO: Un equipo responde con este mensaje cuando quiere aceptar la llamada pero necesita confirmación del usuario al que está avisando, por ejemplo cuando suena el teléfono 4. CONEXIÓN: Cuando la red reciba el primer mensaje de conexión asociará la llamada a ese equipo terminal, le enviará un mensaje ACUSE DE CONEXIÓN, originará un mensaje de CONEXIÓN hacia el usuario origen y un mensaje LIBERACIÓN a todos los equipos terminales que respondieron con los mensajes 1, 2 y 3. Para desconectar la llamada, el usuario que desea finalizar la llamada (tanto el origen como el destino) transmite en la interfaz usuario/red hacia la red el mensaje DESCONEXIÓN, 14

cuando la red reciba el mensaje de desconexión, desconectará el canal B que se estaba utilizando y seguidamente transmitirá el mensaje LIBERACIÓN hacia el usuario, por otro lado, originará la transmisión de un mensaje DESCONEXIÓN hacia el usuario origen. 15

Bibliografía ISDN / RDSI : Una tecnología madura. En Internet, http://www.intercity.cl/articulos/tutorial-isdn.htm Estructura de la RDSI. En Internet, http://personales.mundivia.es/jtoledo/angel/estructu.htm What is ISDN? En Internet, http://www.microsoft.com/windows/getisdn/whatis1.htm FAQ de la Red Digital de Servicios Integrados En Internet, http://moon.inf.uji.es/~teleco/faqrdsi/faqrdsi.html ISDN InfoCenter En Internet, http://www.isdn.ocn.com High Bandwidth Page ISDN En Internet, http://www.specialty.com/hiband/isdn.html La página de los Usuarios de la RDSI En Internet, http://www.geocities.com/siliconvalley/heights/5770/ Vendors' ISDN Association - Frequently Asked Questions En Internet, http://via-isdn.org/faqs.htm ISDN Connections - What does it mean? En Internet, http://www.isdn.bt.com/whatis/meanmain.htm 16