Este documento describe la evolución de las redes telefónicas públicas conmutadas desde su inicio hasta la actualidad. Comenzó con Alexander Graham Bell patentando el teléfono en 1876 y la creación de la primera oficina de conmutación en 1878. Con el tiempo, se fueron agregando más niveles de oficinas de conmutación para permitir llamadas de larga distancia entre ciudades. Aunque la tecnología ha avanzado, el modelo básico de tres componentes (circuitos locales, troncales y oficinas de conmutación) se ha mantenido.

1. Red telefónica pública conmutada
Presentado por León Arenas Rivera
Ing. Sistemas y Telecomunicaciones Universidad Católica de Pereira
Fundación centro de investigación
Docencia y consultoría Administrativa
Facultad Ntic’s e ingenierías
Soporte en hardware y
software de redes
Septiembre 2014

2. Red telefónica pública conmutada (comunicación pstn)
Lo común es que en nuestra casa, negocio, pequeña empresa, e incluso al interior de edificios, en
los que tenemos varios equipos de cómputo intercomunicados entre si, lo hagamos a través de una
red LAN, ¿pero qué sucede cuando esas distancias superan el alcance de la Lan?
Es en este punto donde se empiezan a tener problemas, ya que a la par del nacimiento de las
nuevas tecnologías, se crean nuevos dispositivos y obviamente se diseñan y crean nuevos
materiales, un ejemplo muy común y sencillo es comparar la velocidad de trasmisión de un cable de
datos (UTP), que puede alcanzar velocidades de 10⁹ bps, con un cable telefónico que trasmite
únicamente hasta 56 kbps, una diferencia de un factor de casi 20,000, es algo así como analizar o
mejor dicho comparar la velocidad que alcanza una gallina de corral con la velocidad que puede
alcanzar el lanzamiento de un transbordador espacial.
Bueno afortunadamente este capítulo que vamos a ver, el día de hoy ya es historia y se enseña
simplemente para conocer como han evolucionado y mejorado las telecomunicaciones, medios de
trasmisión, velocidades, etc. Entonces retomemos lo que sucedía hace unos años, y volvamos a
nuestro dilema, ¿qué hacer para interconectar dos o más equipos de computo cuando las distancias
aumentan considerablemente?
Claro, por supuesto que la solución fue utilizar lo que ya se había construido, entonces se decidió
utilizar las redes y estas , fueron las redes telefónicas existentes, ahora miremos un poco de su
historia.
Estructura del sistema telefónico
Después que Alexander Graham Bell patentó el teléfono en 1876(recordemos que la historia ya nos
indicó que Él no lo inventó, como se creía anteriormente, su inventor fue Antonio Meucci), hubo una
gran demanda por su nuevo invento. El mercado inicial fue para la venta de teléfonos, los cuales se
vendían en pares. Le tocaba al cliente conectarlos con un solo alambre. Si alguien compraba más de
un par de teléfonos, o se quería conectar con sus vecinos o familiares cercanos, debía enlazar
cables(alambres) individuales, con las casas que quería hablar.

3. Al cabo de un año, las ciudades se cubrieron de alambres
que pasaban sobre las casas y los árboles convirtiéndose
en una maraña. De inmediato quedó en claro que el
modelo de conexión de cada teléfono con todos los
demás, como se muestra a continuación, no iba a
funcionar
Bell tuvo la suficiente visión para darse cuenta de esto y formó la Bell Telephone
Company, la cual abrió su primera oficina de conmutación en 1878 (en New Haven,
Connecticut). La compañía colocó un alambre en la casa u oficina de cada cliente.
Para realizar una llamada, el cliente debía dar vueltas a una manivela en el teléfono
para producir un sonido en la oficina de la compañía de teléfonos que atrajera la
atención del operador, que a continuación conectaba manualmente a quien llamaba
con el receptor de la llamada por medio de un cable puenteador. El modelo de la
oficina de conmutación es el siguiente.
Como era de esperarse la gente quiso hacer llamadas de larga distancia
entre ciudades, de modo que el Bell System empezó a conectar las oficinas
de conmutación. El problema original pronto reapareció, conectar cada
oficina de conmutación con todas las demás, así que intercomunicarlas por
medio de un cable entre ellas pronto dejó de ser práctico, de esta forma se
inventaron las oficinas de conmutación de segundo nivel. Poco después,
fueron necesarias múltiples oficinas de segundo nivel, y el diseño al que
llegaron se muestra en una red telefónica que consiste únicamente en
teléfonos (los puntos pequeños), oficinas centrales (los puntos grandes) y
oficinas interurbanas (los cuadrados).

4. Por último, la jerarquía creció a cinco niveles, aunque desde entonces se han realizado mejoras en las tres áreas, el
modelo básico del Bell System ha permanecido intacto en lo esencial por más de 100 años. Cada teléfono tiene dos
alambres de cobre que van directamente a la oficina central local de la compañía telefónica. Por lo general, la
distancia va de 1 a 10 km, y en las ciudades es más corta que en las áreas rurales. Tan sólo en Estados Unidos
existen cerca de 22,000 oficinas centrales. En el ámbito de las comunicaciones, las conexiones de dos alambres entre
el teléfono de cada suscriptor y la oficina central se conocen como circuito local. Si los circuitos locales de todo el
mundo se extendieran de extremo a extremo, llegarían a la Luna y regresarían a la Tierra 1000 veces.

5. Para telecomunicaciones se usan diversos medios de
transmisión. En nuestros días, los circuitos locales
consisten en pares trenzados, aunque en los primeros
días de la telefonía eran comunes los cables no aislados
espaciados a 25 cm en los postes telefónicos. Entre las
oficinas de conmutación se usan ampliamente cables
coaxiales, microondas y, en especial, fibra óptica. En el
pasado, la transmisión en todo el sistema telefónico era
analógica, con la señal de voz real transmitida como un
voltaje eléctrico entre la fuente y el destino. Con el
advenimiento de la fibra óptica, la electrónica digital y las
computadoras, actualmente todas las troncales y los
conmutadores son digitales, y el circuito local queda como
el único elemento de tecnología analógica del sistema.
En síntesis, el sistema telefónico consiste en tres
componentes principales:
1. Circuitos locales (cables de par trenzado que van hacia
las casas y las empresas).
2. Troncales (fibra óptica digital que conecta a las oficinas
de conmutación).
3. Oficinas de conmutación (donde las llamadas pasan de
una troncal a otra).

6. Ahora miremos un poco por qué cuando el trabajo de los ingenieros pasa a manos de los abogados se vuelve un pandemonio.
Durante las décadas anteriores a 1984, el Bell System proporcionó tanto el servicio local como el de larga distancia en casi todo Estado Unidos. En la
década de 1970, el gobierno estadounidense se convenció de que éste era un monopolio ilegal y entabló un juicio para dividirlo. El gobierno ganó, y el
1o. de enero de 1984 la AT&T se dividió en AT&T Long Lines, 23 BOCs (Compañías Operativas de Bell) y algunas otras partes pequeñas, se prohibió a
las IXCs ofrecer servicio telefónico local y a las LECs ofrecer servicio telefónico interLATA, aunque ambas eran libres de participar en otros negocios,
como la operación de restaurantes de pollos fritos por ejemplo(uf). En 1984, éste era un dictamen bastante claro.
Desgraciadamente, la tecnología tiene la mala costumbre de hacer obsoletas las leyes, ya que la televisión por cable y los teléfonos celulares estaban
considerados en el acuerdo. Conforme la televisión por cable pasó de ser unidireccional a bidireccional, y la popularidad de los teléfonos celulares subió
como la espuma, tanto las LECs como las IXCs comenzaron a comprar o a fusionarse con los operadores de cable y celulares. Para 1995, el Congreso
vio que tratar de mantener la distinción entre las diversas clases de compañías ya no era sostenible y esbozó una propuesta de ley para permitir a las
compañías de televisión por cable, a las compañías telefónicas locales, a los operadores de larga distancia y a los operadores de teléfonos celulares
participar en los negocios de unos y otros. La intención era que cualquier compañía podría ofrecer a sus clientes un solo paquete integrado que
contuviera televisión por cable, teléfono y servicios de información, y que las diferentes compañías compitieran en servicio y precio. La propuesta se
convirtió en ley en febrero de 1996. Como resultado, algunas BOCs se convirtieron en IXCs y algunas otras compañías, como los operadores de
televisión por cable, empezaron a competir con las LECs por el servicio telefónico local.
Un aspecto interesante de la ley de 1996 fue la obligación para las LECs de implementar portabilidad para los números locales. Esto quiere decir que un
cliente puede cambiar de compañía telefónica local sin necesidad de obtener un nuevo número telefónico. Esta cláusula elimina un enorme obstáculo
para los usuarios y los anima a cambiar de LEC, con lo cual se incrementa la competencia. En consecuencia, el panorama de las telecomunicaciones
en Estados Unidos atravesó una reestructuración radical.

7. El circuito local: módems, ADSL e inalámbrico
Es hora de iniciar el estudio detallado del funcionamiento del sistema telefónico. Aquí vemos los circuitos locales, las troncales, las
oficinas interurbanas y oficinas centrales, las cuales tienen equipo que conmuta las llamadas. Una oficina central tiene hasta 10,000
circuitos locales (en Estados Unidos y otros países grandes). De hecho, hasta hace poco tiempo el código de área + caracteres de
sustitución indicaban la oficina central, de tal manera que (212) 601-xxxx se refería a una oficina central específica con 10,000
suscriptores, numerados de 0000 a 9999. Con el surgimiento de la competencia por el servicio local, este sistema dejó de ser
funcional porque diversas compañías querían apoderarse del código de oficina central. Asimismo, el número de códigos
prácticamente se había consumido, por lo que hubo necesidad de introducir esquemas de correspondencia complejos. Empecemos
con el tema que la mayoría de la gente conoce: el circuito local de dos alambres que parte de la oficina central de una compañía
telefónica hacia hogares y pequeñas empresas. El circuito local se conoce también como de “última milla” (la conexión hacia el
cliente), aunque la longitud puede ser de varias millas. Durante más de 100 años ha utilizado señalización analógica y es probable
que continúe haciéndolo durante algún tiempo, debido al costo elevado de la conversión a digital. No obstante, el cambio se está
dando incluso en este último bastión de la transmisión analógica. En esta sección estudiaremos el circuito local tradicional y los
avances que están teniendo lugar, con especial atención en la comunicación de datos desde computadoras caseras.
Las principales partes del sistema se ilustran de la siguiente forma, uso de transmisión analógica y digital para una llamada de
computadora a computadora. Los módems y los codecs realizan la conversión.

8. Cuando una computadora desea enviar datos digitales sobre una línea analógica de acceso telefónico, es necesario convertir
primero los datos a formato analógico para transmitirlos sobre el circuito local. Un dispositivo conocido como módem realiza esta
conversión, los datos se convierten a formato digital en la oficina central de la compañía telefónica para transmitirlos sobre las
troncales que abarcan largas distancias. Si en el otro extremo hay una computadora con un módem, es necesario realizar la
conversión inversa —digital a analógico— para recorrer el circuito local en el destino. Esto es posible si el ISP tiene un banco de
módems, cada uno conectado a un circuito local diferente. Este ISP puede manejar tantas conexiones como módems tenga
(suponiendo que su servidor o sus servidores tengan suficiente potencia de cómputo). Esta disposición fue la común hasta que
aparecieron los módems de 56 kbps.
Las líneas de transmisión tienen tres problemas principales: atenuación, distorsión por retardo y ruido. La atenuación es la pérdida
de energía conforme la señal se propaga hacia su destino. La pérdida se expresa en decibelios por kilómetro. La cantidad de
energía perdida depende de la frecuencia. Para ver el efecto de esta dependencia de la frecuencia, imagine una señal no como una
simple forma de onda, sino como una serie de componentes de Fourier. Cada componente es atenuado en diferente medida, lo que
da por resultado un espectro de Fourier distinto en el receptor. Por si esto no fuera poco, los diferentes componentes de Fourier se
propagan a diferente velocidad por el cable. Esta diferencia de velocidad ocasiona una distorsión de la señal que se recibe en el otro
extremo.

9. Otro problema es el ruido, que es energía no deseada de fuentes distintas al transmisor.
El movimiento al azar de los electrones en un cable causa el ruido térmico y es
inevitable. La diafonía se debe al acoplamiento inductivo entre dos cables que están
cerca uno de otro. A veces, al hablar por teléfono se escucha otra conversación en el
fondo. Ésa es la diafonía. Finalmente, hay ruido de impulso, causado por picos en la
línea de suministro de energía o por otros fenómenos. En el caso de datos digitales, el
ruido de impulso puede eliminar uno o más bits.

10. Líneas digitales de suscriptor
Cuando la industria telefónica alcanzó por fin los 56 kbps,
se congratuló a sí misma por haber realizado un buen
logro. Mientras tanto, la industria de TV por cable ofrecía
velocidades de hasta 10 Mbps en cables compartidos, y
las compañías de satélite planeaban ofrecer más allá de
50 Mbps. Conforme el acceso a Internet se tornaba una
parte importante de su negocio, las compañías telefónicas
(LECs) se dieron cuenta de que necesitaban un producto
más competitivo. En respuesta comenzaron a ofrecer
nuevos servicios digitales sobre el circuito local. Los
servicios con mayor ancho de banda que el servicio
telefónico común se denominan en ocasiones como de
banda ancha, aunque en realidad el término es más un
concepto de marketing que un concepto técnico
específico. En un principio había muchas ofertas que se
traslapaban, todas bajo el nombre general de xDSL
(Línea Digital de Suscriptor), por diversos x. ADSL (DSL
Asimétrica). Debido a que ADSL aún está en desarrollo y
no todos los estándares están totalmente establecidos,
algunos de los detalles de hoy, podrían cambiar con el
paso del tiempo, aunque el panorama general debe
permanecer igual.

11. Declaración de derechos de autor
El material aquí publicado es de mi autoría en una gran parte.
Las imágenes son Tomadas de internet.
Los cálculos, velocidades y material histórico fueron tomados de:
Redes de Computadoras - 4ta Edición - Andrew S.Tanenbaum
Manual de Redes Coordinación Reparación PC y Redes Ver 2
Martín Vargas.