1. Digitalización de la Señal
La digitalización es el proceso que transforma las señales analógicas, como el sonido y el video, en señales digitales.
1.1 Conversión Analógica-Digital
Existen varios métodos, siendo el más extendido la Modulación por Impulsos Codificados (PCM). Este sistema digitaliza la señal telefónica y la transmite por la línea junto con el resto de señales. La señal de 4 kHz originaria se convierte en un flujo de bits a la velocidad de 64 kbit/s, proceso que consta de tres etapas: muestreo, cuantificación y codificación.
1.1.1 Muestreo, Cuantificación y Codificación
Para que la voz pueda transmitirse, se requiere la conversión de las ondas de presión. Este proceso lo realiza el micrófono del teléfono. La información vocal está contenida en su mayor parte entre los 300 y 3.400 Hz. Las muestras contendrán información suficiente para permitir su reconstrucción. Las muestras tienen todavía infinitos valores de amplitud posibles. Para que la señal tenga un número de valores finitos, se ha de discretizar la señal. Finalmente, las muestras se han de convertir en bits.
2. Redes Locales Inalámbricas (Wi-Fi)
El origen de las WLAN se remonta a la publicación en 1979 de los resultados de un experimento realizado por ingenieros de IBM, que consistía en utilizar enlaces infrarrojos para crear una red local en una fábrica. La FCC asignó las bandas ISM 902-928 MHz, 2,400-2,4835 GHz, 5,725-5,850 GHz para uso en las redes inalámbricas por radio.
2.1 Normalización WLAN
En 1989 se formó el comité IEEE 802.11, que empezó a trabajar para generar una norma para las WLAN. En 1999 finalizó la norma. En 1992 se creó un consorcio liderado por Apple para conseguir bandas de frecuencia para los sistemas PCS. En 1993 también se constituyó la IrDA para promover el desarrollo de las WLAN.
2.1.1 Estándares 802.11
- 802.11: Creada en 1997, alcanzaba una velocidad de 2 Mbit/s con modulación de señal de espectro expandido por secuencia directa (DSSS). El 802.11 es una red local inalámbrica que usa la transmisión por radio en la banda de 2,4 GHz, o infrarroja con regímenes binarios de 1 a 2 Mbit/s.
- 802.11b: Creada en 1999 para WLAN empresariales, a una velocidad de 11 Mbit/s y un alcance de 100 metros que emplea la banda de ISM de 2,4 GHz. Para indicar la compatibilidad entre dispositivos inalámbricos, se les incorpora el logo Wifi. Las redes inalámbricas son inseguras, un elemento esencial es la encriptación WEP.
- 802.11g: Creada en 2003, compatible con el 802.11b, alcanza una velocidad de 22 Mbit/s, incluso hasta 54 Mbit/s, aunque pueden coexistir las bandas que se emplean son distintas.
- 802.11a: Creada en 1999, con una modulación QAM-64 y la codificación OFDM, alcanza una velocidad de 54 Mbit/s en la banda de 5 GHz, pero con un alcance de 50 metros.
3. Red Local Token Ring
Es una red con topología lógica de anillo, soportada en su momento por IBM, que cumple el estándar IEEE 802.5. Cada terminal se comunica con los demás a través del protocolo Token Passing y admite velocidades de 4 y 16 Mbit/s; admite un total de 260 equipos por anillo. El anillo se consigue con un cableado en estrella en su centro con una MAU.
4. Redes de Área Extensa (WAN)
Una WAN es una red que permite cubrir un área geográfica grande. Pueden ser de voz, datos o imágenes, etc.
4.1 Técnicas de Conmutación
La conmutación es el proceso por el cual se pone en comunicación un usuario con otro a través de una infraestructura. Los tres servicios fundamentales son telefónico, telegráfico y de datos, pudiendo utilizar una de las tres técnicas: circuitos, mensajes y paquetes.
4.1.1 Conmutación de Circuitos
Puede ser espacial o temporal, consiste en el establecimiento de un circuito físico previo al envío de información que se mantiene abierto durante todo el tiempo que dura la misma. Esta técnica resulta adecuada cuando la conmutación se realiza entre equipos similares, sin que sea necesario realizar conversión de códigos, protocolos o velocidades.
4.1.2 Conmutación de Mensajes
Es un método basado en el tratamiento de bloques de información dotados de una dirección de origen y otra de destino, por lo que pueden ser tratados por los centros de conmutación de la red que los almacenan y proceden a su retransmisión.
4.1.3 Conmutación de Paquetes
Parecida a la anterior, emplea mensajes más cortos y de longitud fija, lo que permite el envío de los mismos sin necesidad de recibir el mensaje completo que, previamente, se ha troceado. Los paquetes permanecen muy poco tiempo en memoria, permitiendo aplicaciones de tipo conversacional.
4.2 Redes de Transmisión
Numerosas administraciones de telecomunicaciones deciden promover el empleo de la tecnología digital, lo que exigiría la renovación de la planta instalada. Así comienza el estudio para el desarrollo e implantación de la RDSI y se da paso a JDS para sustituir a JDP.
4.2.1 JDP
Técnica empleada en las redes telefónicas para la transformación de las señales analógicas en digitales, conocida como MIC, que permite la utilización múltiple de una línea mediante la multiplexación. El funcionamiento del JDP es conceptualmente muy sencillo: al nivel más bajo se multiplexan las señales de entrada por cada canal a nivel de octeto, mientras que en los niveles superiores se hace a nivel de bit. Siempre que la velocidad sea igual para todos los canales no hay ningún problema, si no es así, se hace necesario insertar bits de relleno.
4.2.2 JDS
Red de transmisión homogénea en todo el mundo, fácil de gestionar y rentable, es la razón del desarrollo de la JDS con la idea de reemplazar a la existente JDP. La JDS es un sistema de transmisión que resuelve varias de las limitaciones de la actual red. Características:
- Es un estándar de transmisión mundial.
- Las tramas de JDS pueden transmitirse por fibras ópticas monomodo, multimodo y par de cobre trenzado.
- Las tramas pueden extraerse mediante una técnica sencilla.
- Cada trama está identificada por un puntero para su localización.
- Presenta una gestión eficaz de la red.
La JDS fue estandarizada por la ITU-T adoptando en gran medida la norma T1.105 de ANSI. Esta, a su vez, hizo más que adoptar como norma el sistema SONET.
4.2.2.1 Características de la JDS
El objetivo de la normalización por la UIT de la JDS pretende integrar las velocidades de las dos jerarquías plesiócronas en unas velocidades comunes de utilización mundial. Por esta razón, el primer nivel jerárquico de la JDS, el MTS-1, se normalizó con objeto de que pudiera transportar las velocidades de transmisión de la JDP. Actualmente, el último nivel jerárquico normalizado para la JDS es el MTS-64, que corresponde a la velocidad de 9,9 Mbit/s.
4.2.2.2 Normativa para la JDS
Están recogidas en la serie de recomendaciones de la UIT-T y ETSI.
5. Modalidades de Acceso
Los usuarios de los servicios de telecomunicaciones se pueden encontrar en su domicilio, por lo que los medios empleados para proporcionarles acceso varían en función de esta circunstancia. De manera general, se pueden considerar cuatro modalidades de acceso en función del medio de conexión: por cable de pares, fibra óptica, radio, etc. Cada modo presenta características distintas, en función de las cuales el usuario deberá decidir cuál es el idóneo.
5.1 Acceso por Cables de Pares
Es el medio más utilizado para proporcionar el servicio telefónico básico, y es el medio más importante que hay que considerar al estudiar redes de acceso. Su capacidad de transmisión de datos se ha visto condicionada por los límites impuestos en las redes telefónicas, 4 KHz. Los usuarios del servicio telefónico se conectan a su central local, que suele distar unos 1,5-2 km, mediante un par de hilos de cobre que constituye el llamado bucle de abonado. Como se ha visto, la evolución y digitalización de la red telefónica lleva a la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI), válida para la voz y datos, con velocidad de 64 Kb/s, pero tiene serias limitaciones.
5.1.1 ADSL
El principio de funcionamiento de las tecnologías xDSL se basa en que el ancho de banda de un cable de cobre es en la práctica muy superior al impuesto por la red telefónica a un canal de voz. Con un módem en el domicilio del usuario y otro en la terminación del bucle de abonado, se puede tener un enlace con una capacidad de varios Mbit/s. La aplicación de ADSL requiere de bucles de abonado no muy largos y con buena calidad en cuanto a aislamiento y resistividad, lo que en muchas ocasiones puede que no se tenga, en cuyo caso habría que aplicar una variante conocida como ADSL Lite. Las ventajas para el operador con el uso de esta tecnología son varias: por una parte, se descongestionan las centrales y la red conmutada, ya que el flujo de datos se separa en origen del telefónico y se reencamina por una red de datos, y se puede ofrecer el servicio de manera individual solo para aquellos que lo requieran.
- HDSL: 1,5-2 Mb/s
- SDSL: 1,5-2 Mb/s
- ADSL: 1,5-9 Mb/s y 16-640 Kb/s
- ADSL Lite: 0,5-1,5 Mb/s a 384 kbit/s
- VDSL: 25 a 52 Mbit/s y 1,5 a 2,3 Mbit/s
5.1.1.1 Características de ADSL
Proporciona un acceso asimétrico y de alta velocidad a través de par de cobre que los usuarios tienen actualmente en su casa u oficina para la conexión a la red telefónica. Sus principales aplicaciones son la comunicación de datos a alta velocidad y el video bajo demanda. Frente a los módems de cable, ADSL ofrece la ventaja de que es un servicio dedicado para cada usuario. Estos módems no se pueden conectar como los normales, se requiere: por cada línea, uno en casa del usuario y otro en la central local. Una versión de más bajo coste que ADSL, pero que ofrece lo mismo, es ADSL Lite, que evita la necesidad de instalar filtro. Utilizando tecnologías ADSL y con el método de alquiler de capacidad, los distintos operadores pueden ofrecer a sus clientes el servicio de acceso a Internet, con o sin tarifa plana.
5.1.2 ICT
Cada operador ofrece sus servicios de telecomunicaciones mediante infraestructura propia creada a tal efecto. Así, los operadores de cable ponen sus arquetas en las aceras y cablean por las fachadas, los que ofrecen servicios de TV satélite suelen hacerlo instalando una antena parabólica y distribuyéndola por cable. La solución a la maraña de cables, redes, registros, etc., es ofrecer un servicio de calidad y a prueba de futuras innovaciones con mantenimiento difícil. Así pues, las ICT constituyen la infraestructura de acceso a los servicios de telecomunicaciones en el interior de las edificaciones realizadas de acuerdo a un proyecto conforme a la normativa técnica vigente.
5.1.3 PLC (Power Line Communications)
Permite la transmisión de voz y datos sobre cables de la red eléctrica de transporte de alta tensión, básicamente con fines de teleoperación y telecontrol, en su forma analógica y con una baja tasa binaria. La energía eléctrica se produce en una central y desde ahí, por medio de la red de alta y media tensión, llega a las subestaciones y a los centros de transformación de los que salen las líneas de baja tensión que dan servicio eléctrico a los abonados. Es en estos centros de transformación donde se colocan pasarelas conectadas a Internet, generalmente a través de fibra óptica, y utilizando la red de baja tensión se tiene el acceso a los usuarios residenciales y de negocios.
5.2 Acceso por Cable Coaxial
Una alternativa a considerar frente al acceso a través de la red telefónica a los distintos servicios de telecomunicaciones es hacer uso de las redes híbridas de fibra y coaxial, que están desplegando nuevos operadores de cable. Estas redes, que ya tienen solucionado el problema del retorno de señal, constituyen una alternativa real válida para disponer de numerosos canales de TV, el acceso a Internet o a otras redes de datos. La infraestructura sobre la que se crean estas redes es mixta, fibra óptica y cable coaxial, estando el compromiso entre la porción de uno y otro medio empleado en un estudio de coste/ancho de banda/número de usuarios servidos. Las distintas modalidades FTTx existentes son:
- FTTF: la fibra óptica solo está presente en la red troncal.
- FTTSA: la red de distribución es de fibra óptica y se hace necesario el uso de amplificadores en la red coaxial.
- FTTLA: en este caso no se necesitan amplificadores en la red coaxial.
- FTTC: la fibra llega hasta la manzana de casas.
- FTTB: la fibra llega hasta el edificio de los usuarios y se da servicio a un número muy reducido de abonados.
5.3 Acceso por Ondas de Radio
Se impone por la facilidad de despliegue que se supone al no tener que conectar los usuarios uno a uno y el poder atender la demanda con una gran flexibilidad, ya que las infraestructuras son compartidas y no dedicadas.
5.3.1 Celular
La comunicación móvil se hace mediante ondas de radio que conectan al terminal del usuario con la estación base de radio que sirve a la zona en la que se encuentra y que a su vez está enlazada con un centro de conmutación de servicios móviles que se conecta directamente con la red telefónica conmutada. El TRAC proporciona el servicio telefónico móvil, pero también se puede emplear para dar el servicio telefónico fijo. La evolución de GSM, segunda generación cuyo exponente más claro a nivel europeo es GSM y D-AMPS a nivel americano, contempla una nueva funcionalidad multimedia que va más allá de las aplicaciones ordinarias de datos a 9,6 kbit/s que ofrecen las redes actuales.
5.3.2 Inalámbrico
Acceso inalámbrico empleando tecnologías como DECT, adecuadas para cubrir áreas con una gran densidad de usuarios. Los servicios están destinados a suministrar el acceso a las redes fijas públicas a personas en movimiento. Se distinguen tipos de servicios:
- Uso residencial: los teléfonos sin hilos.
- Telepunto: permite la utilización por parte del usuario de teléfonos portátiles.
- Centralitas inalámbricas: permite la conexión a la centralita de la empresa mediante terminales.
5.3.2.1 El Estándar DECT
Es el estándar europeo de telecomunicaciones desarrollado por el ETSI para las comunicaciones sin hilos de voz y datos, con un radio de cobertura entre 25 y 50 metros en interiores y hasta 250 metros. DECT maneja sin interferencias un gran número de usuarios y hace la planificación celular muy sencilla.
5.3.3 Difusión Terrenal
Mediante el empleo de microondas es posible facilitar el acceso a cualquier servicio. LMS es una tecnología de comunicaciones inalámbricas de banda ancha que se inscribe en el marco del multimedia y se basa en una concepción celular basada en células donde cada célula tiene un radio de 4 km aprox. Usa frecuencias en la banda de 26-28 GHz.
5.3.4 Difusión por Satélite
Para atender zonas remotas de difícil acceso o con usuarios muy dispersos, esta es una de las mejores alternativas, con amplia cobertura. La velocidad de acceso no suele ser muy elevada, se suele emplear un medio terrestre para no elevar en exceso el coste del terminal, satélites LEO.
5.3.5 Acceso por Fibra Óptica
Constituye la principal red de acceso para las empresas y otras entidades que tienen necesidad de grandes transferencias de información, no es de uso común. Mediante el empleo de una unidad denominada ONU, se le proporciona el servicio de video a través del STB conectado a la TV, y el telefónico o de transmisión de datos.
5.3.5.1 Aplicaciones y Ventajas de WDM
Los sistemas que utilizan fibra óptica se basan en inyectar en un extremo la señal eléctrica que llega del extremo receptor, atenuada donde se recibe en un fotodetector, es decodificada y convertida en eléctrica. El tipo de modulación y/o codificación depende de una serie de factores. Los LED admiten muy bien la modulación en intensidad, mientras que el láser hace un haz de luz coherente. Los dos métodos tradicionales han sido TDM y FDM. WDM suministra cada señal en una frecuencia láser diferente. Se puede multiplicar la capacidad por 4, por 8, por 16, 32, incluso 1 Tbit/s. Cuando el número de longitudes es superior a 8, se denomina DWDM. El uso de DWDM permite a los propietarios de infraestructuras dotar a la fibra ya instalada de más capacidad.
6. Redes Multiservicio Voz sobre IP (VoIP)
Nuevos estándares que permitan la calidad de servicios en redes IP han creado un entorno donde es posible transmitir la voz sobre IP, lo que no significará en modo alguno la desaparición de las redes telefónicas. Si a todo lo anterior se le suma el fenómeno Internet, la conclusión es clara: La VoIP es un tema de actualidad.
6.1 El Estándar VoIP
Han surgido soluciones desde distintos fabricantes que, mediante el uso de multiplexores, permiten utilizar las redes WAN de datos de las empresas para la transmisión del tráfico de voz. Es innegable la implantación definitiva del protocolo IP en los ámbitos empresarial y doméstico. Nos podemos encontrar con tres tipos de redes IP:
- Internet: el estado actual de la red no permite un uso profesional para el tráfico de voz.
- Red IP pública: Los operadores ofrecen a las empresas la conectividad necesaria para interconectar sus redes de área local en lo que al tráfico IP se refiere.
- Intranet: La red IP implementada por la propia empresa. Suele constar de varias redes LAN.
La voz sobre IP convierte las señales de voz estándar en paquetes de datos comprimidos que son transportados a través de redes de datos en lugar de líneas telefónicas tradicionales. Las señales se encapsulan y pueden transportarse por cualquier red.
6.1.1 Características del Estándar
El protocolo VoIP tiene como principal objetivo asegurar la interoperabilidad entre equipos de diferentes fabricantes. Estos elementos se refieren básicamente a los servicios de directorio y a la transmisión de señalización de tonos multifrecuencia. La VoIP/H.323 comprende a su vez una serie de estándares:
- Direccionamiento, señalización y compresión de voz.
- Transmisión de Voz.
Actualmente, hay una serie de elementos ya disponibles en el mercado. Estos son:
- Gatekeeper: elemento opcional en la red. Su función es la de gestión y control de los recursos de la red, de manera que no se produzcan situaciones de saturación de la misma.
- Gateway: elemento esencial en la mayoría de las redes, pues su misión es la de enlazar la red VoIP con la red telefónica analógica o RDSI.
- La Unidad de Conferencia Múltiple: se emplea para establecer una multiconferencia entre varios usuarios y llevar el control de las conversaciones.