Central telefónica - Telephone exchange

Un operador telefónico que conecta manualmente las llamadas con pares de cables en una centralita telefónica
Una oficina central moderna, equipada con comunicaciones de voz y capacidades de datos de banda ancha .

Una central telefónica , conmutador telefónico u oficina central es un sistema de telecomunicaciones utilizado en la red telefónica pública conmutada (PSTN) o en grandes empresas. Interconecta líneas de abonado telefónico o circuitos virtuales de sistemas digitales para establecer llamadas telefónicas entre abonados.

En perspectiva histórica, los términos de telecomunicaciones se han utilizado con diferentes semánticas a lo largo del tiempo. El término central telefónica se utiliza a menudo como sinónimo de oficina central , un término de Bell System . A menudo, una oficina central se define como un edificio utilizado para albergar el equipo interno de la planta de potencialmente varias centrales telefónicas, cada una de las cuales sirve a una determinada área geográfica. Esta zona también se ha denominado zona de intercambio o zona de intercambio. En América del Norte, la ubicación de una oficina central también puede identificarse como un centro de cableado , designando una instalación a la que se conecta un teléfono y obtiene tono de marcado . Para fines comerciales y de facturación, los operadores de telecomunicaciones definen centros de tarifas , que en las ciudades más grandes pueden ser grupos de oficinas centrales, para definir ubicaciones geográficas específicas para determinar las mediciones de distancia.

En los Estados Unidos y Canadá, el sistema Bell estableció en la década de 1940 un sistema de numeración nacional uniforme para identificar las oficinas centrales con un código de oficina central de tres dígitos y un código de área del plan de numeración de tres dígitos (código NPA o código de área). Los códigos de la oficina central eran únicos en cada área del plan de numeración. El código NPA y el código de la oficina central se utilizaron como prefijos en los números de teléfono de los abonados. Con el desarrollo de las líneas troncales telefónicas internacionales y transoceánicas, impulsadas especialmente por la marcación directa del cliente, se realizaron esfuerzos similares de organización sistemática de las redes telefónicas en muchos países a mediados del siglo XX.

Para uso corporativo o empresarial, una central telefónica privada a menudo se denomina centralita privada (PBX), cuando tiene conexiones a la red telefónica pública conmutada . Un PBX se instala en instalaciones empresariales, generalmente cerca de grandes espacios de oficinas o dentro de un campus organizacional para dar servicio a los teléfonos de la organización y cualquier circuito de línea alquilado privado. Las instalaciones más pequeñas pueden implementar un PBX o un sistema telefónico clave en la oficina de una recepcionista.

Historia

1922 diagrama del intercambio de Boston de 1877
1903 conmutador manual para cuatro líneas de abonado (arriba) con cuatro circuitos parlantes de barra transversal (horizontal) y una barra para conectar el operador (T). La barra transversal más baja conecta las estaciones inactivas a tierra para habilitar los indicadores de señalización (F).

En la era del telégrafo eléctrico, sus principales usuarios eran las oficinas de correos, las estaciones de ferrocarril, los centros gubernamentales (ministerios) más importantes, las bolsas de valores, muy pocos periódicos de distribución nacional, las corporaciones más importantes a nivel internacional y las personas adineradas. A pesar de que los dispositivos telefónicos existían antes de la invención de la central telefónica, su éxito y funcionamiento económico habría sido imposible con el mismo esquema y estructura del telégrafo contemporáneo, ya que antes de la invención de la centralita telefónica, los primeros teléfonos estaban cableados. y se comunica con un solo otro teléfono (por ejemplo, desde el hogar de una persona hasta el negocio de la persona).

Una central telefónica es un sistema telefónico para un área geográfica pequeña que proporciona la conmutación (interconexión) de líneas de abonado para las llamadas realizadas entre ellos. Las centrales telefónicas reemplazaron los pequeños sistemas telefónicos que conectaban a sus usuarios con líneas directas entre todas y cada una de las estaciones de abonados. Los intercambios hicieron de la telefonía una tecnología disponible y cómoda para el uso diario e impulsaron la creación de un nuevo sector industrial.

Al igual que con la invención del teléfono en sí, el honor de la "primera central telefónica" tiene varios pretendientes. Uno de los primeros en proponer una central telefónica fue el húngaro Tivadar Puskás en 1877 mientras trabajaba para Thomas Edison . La primera central telefónica experimental se basó en las ideas de Puskás, y fue construida por Bell Telephone Company en Boston en 1877. La primera central telefónica administrada por el estado del mundo abrió el 12 de noviembre de 1877 en Friedrichsberg cerca de Berlín bajo la dirección de Heinrich von Stephan . George W. Coy diseñó y construyó la primera central telefónica comercial de Estados Unidos que abrió en New Haven, Connecticut en enero de 1878. La centralita se construyó con "pernos de carro, manijas de tapas de tetera y alambre" y podía manejar dos conversaciones simultáneas. A Charles Glidden también se le atribuye el establecimiento de un intercambio en Lowell, MA. con 50 suscriptores en 1878.

En Europa, otras centrales telefónicas tempranas se basaron en Londres y Manchester , las cuales se abrieron bajo las patentes de Bell en 1879. Bélgica tuvo su primera central Bell internacional (en Amberes ) un año después.

En 1887 Puskás introdujo la centralita multiplex .

Los intercambios posteriores consistieron en uno a varios cientos de tableros de enchufes atendidos por operadores de centralitas . Cada operador se sentó frente a un panel vertical que contenía grupos de enchufes de ¼ de pulgada de punta-anillo-manga (3 conductores), cada uno de los cuales era la terminación local de la línea telefónica de un suscriptor . Delante del panel de conectores hay un panel horizontal que contiene dos filas de cables de conexión, cada par conectado a un circuito de cables .

Cuando una persona que llama levantó el receptor, la corriente de bucle local encendió una lámpara de señal cerca del enchufe. La operadora respondió insertando el cable trasero (cable de respuesta ) en el conector del suscriptor y conectó su auricular al circuito para preguntar: "¿Número, por favor?" Para una llamada local, el operador insertó el cable frontal del par ( cable de timbre ) en el enchufe local de la persona llamada e inició el ciclo de timbre. Para una llamada de larga distancia, se conectó a un circuito troncal para conectarse a otro operador en otro banco de tableros o en una oficina central remota. En 1918, el tiempo promedio para completar la conexión para una llamada de larga distancia era de 15 minutos.

Las primeras centralitas manuales requerían que el operador operara las teclas de escucha y las teclas de timbre, pero a finales de los años 1910 y 1920, los avances en la tecnología de las centralitas llevaron a funciones que permitían que la llamada se respondiera automáticamente de inmediato cuando el operador insertaba el cable de respuesta, y el timbre era automático. comience tan pronto como el operador inserte el cable de timbre en el enchufe del interlocutor llamado. El operador se desconectaría del circuito, lo que le permitiría manejar otra llamada, mientras que la persona que llama escuchaba una señal de devolución de llamada audible, de modo que ese operador no tendría que informar periódicamente que seguía llamando a la línea.

En el ringdown método, el operador de origen llamó a otro operador intermedia que llamaría el abonado llamado, o se la pasó a otro operador intermedio. Esta cadena de operadores intermedios podría completar la llamada solo si las líneas troncales intermedias estuvieran disponibles entre todos los centros al mismo tiempo. En 1943, cuando las llamadas militares tenían prioridad, una llamada a otro país en los EE. UU. Podía tardar hasta 2 horas en solicitarse y programarse en ciudades que usaban centralitas manuales para llamadas de peaje.

El 10 de marzo de 1891, Almon Brown Strowger , un empresario de pompas fúnebres en Kansas City, Missouri , patentó el interruptor de pasos , un dispositivo que condujo a la automatización de la conmutación de circuitos telefónicos. Si bien hubo muchas extensiones y adaptaciones de esta patente inicial, la más conocida consta de 10 niveles o bancos, cada uno con 10 contactos dispuestos en un semicírculo. Cuando se usa con un dial de teléfono rotatorio , cada par de dígitos hizo que el eje de la "mano" del contacto central del interruptor de pasos subiera el primer paso (trinquete) un nivel por cada pulso en el primer dígito y luego se balanceara horizontalmente en un contacto fila con una pequeña rotación para cada pulso en el siguiente dígito.

Más tarde, los interruptores de pasos se organizaron en bancos, la primera etapa de los cuales fue un buscador de línea . Si una de hasta cien líneas de abonado (doscientas líneas en buscadores de línea posteriores) tenía el receptor descolgado, un localizador de línea conectaba la línea del abonado a un primer selector libre, que le devolvía al abonado un tono de marcación para mostrar que estaba listo para recibir dígitos marcados. El dial del abonado pulsaba a unos 10 pulsos por segundo, aunque la velocidad dependía del estándar de la administración telefónica en particular.

Los intercambios basados ​​en el interruptor Strowger finalmente fueron desafiados por otros tipos de intercambios y más tarde por la tecnología de barras cruzadas . Estos diseños de intercambio prometían una conmutación más rápida y aceptarían pulsos entre conmutadores más rápidos que los típicos 10 pps de Strowger, por lo general alrededor de 20 pps. En una fecha posterior, muchos también aceptaron "tonos al tacto" DTMF u otros sistemas de señalización por tonos.

Una tecnología de transición (de pulso a DTMF) tenía convertidores para convertir DTMF a pulso, para alimentar a los interruptores Strowger, de panel o de barra transversal más antiguos. Esta tecnología se utilizó hasta mediados de 2002.

Edificio de intercambio en Miskolc, Hungría

Terminología

Muchos términos utilizados en la tecnología de las telecomunicaciones difieren en significado y uso entre las distintas regiones de habla inglesa. A los efectos de este artículo, se realizan las siguientes definiciones:

  • El servicio manual es un servicio telefónico en el que un operador telefónico humano enruta las llamadas según las instrucciones de un suscriptor con un teléfono que no tiene un dial.
  • El servicio de marcación es cuando una centralita enruta las llamadas interpretando los dígitos marcados por el abonado.
  • Un conmutador telefónico es el equipo de conmutación de una centralita .
  • Un centro de cableado es el área servida por un conmutador u oficina central en particular.
  • Un concentrador es un dispositivo que concentra el tráfico, ya sea remoto o ubicado junto al conmutador.
  • Una condición de descolgado representa un circuito que está en uso, por ejemplo, cuando hay una llamada telefónica en curso.
  • Una condición de colgado representa un circuito inactivo, es decir, no hay ninguna llamada telefónica en curso.

Una oficina central originalmente era un intercambio principal en una ciudad con otras partes de servicios de intercambio del área. El término pasó a significar cualquier sistema de conmutación, incluidas sus instalaciones y operadores. También se utiliza generalmente para el edificio que alberga equipos de conmutación y relacionados con el interior de la planta . En la jerga de las telecomunicaciones de los Estados Unidos , una oficina central (CO) es un conmutador telefónico de clase 5 de centro de conmutación de operador común en el que las líneas troncales y los bucles locales se terminan y conmutan. En el Reino Unido, una central telefónica significa un edificio de centralita y también es el nombre de una central telefónica.

Intercambios de servicio manuales

Centralita PBX 1924

Con el servicio manual , el cliente descuelga el auricular y le pide al operador que conecte la llamada a un número solicitado. Siempre que el número esté en la misma oficina central, y ubicado en la centralita del operador, el operador conecta la llamada enchufando el cable de timbre en el enchufe correspondiente a la línea del cliente llamado. Si la línea de la parte llamada está en una centralita diferente en la misma oficina, o en una oficina central diferente, el operador se conecta a la troncal de la centralita u oficina de destino y le pide al operador que responde (conocido como el operador "B") que se conecte la llamada.

La mayoría de las centrales urbanas proporcionaban servicio de batería común , lo que significa que la oficina central proporcionaba energía a los circuitos telefónicos de abonado para el funcionamiento del transmisor, así como para la señalización automática con diales giratorios . En los sistemas de batería común, el par de cables del teléfono de un abonado a la central transporta un potencial de CC de 48 V (nominal) desde el extremo de la compañía telefónica a través de los conductores. El teléfono presenta un circuito abierto cuando está colgado o inactivo.

Cuando el teléfono de un suscriptor está descolgado, presenta una resistencia eléctrica a través de la línea que hace que la corriente fluya a través del teléfono y los cables a la oficina central. En un cuadro de distribución operado manualmente, esta corriente fluía a través de una bobina de relé y accionaba un zumbador o una lámpara en el cuadro de distribución del operador, indicando al operador que realizara el servicio.

En las ciudades más grandes, se necesitaron muchos años para convertir todas las oficinas en equipos automáticos, como un interruptor de panel . Durante este período de transición, una vez que los números se estandarizaron al formato 2L-4N o 2L-5N (nombre de intercambio de dos letras y cuatro o cinco dígitos), fue posible marcar un número ubicado en un intercambio manual y conectarse sin solicitar asistencia del operador. La política de Bell System establecía que los clientes de las grandes ciudades no deberían tener que preocuparse por el tipo de oficina, ya sea que llamaran a una oficina manual o automática.

Cuando un suscriptor marcó el número de una estación manual, un operador en la oficina de destino respondió la llamada después de ver el número en un indicador y conectó la llamada enchufando un cable en el circuito de salida y llamando a la estación de destino. Por ejemplo, si un cliente de marcado que llama desde TAylor 4725 marcó un número servido por un intercambio manual, por ejemplo, ADams 1383-W, la llamada se completó, desde la perspectiva del suscriptor, exactamente como una llamada a LEnnox 5813, en un intercambio automatizado. Las letras de línea compartida W, R, J y M solo se usaron en intercambios manuales con líneas compartidas de jack por línea.

Central telefónica de Montreal ( c.  1895 )

En contraste con el formato de listado MAin 1234 para una oficina automatizada con dos letras mayúsculas, una oficina manual, con listados como Hillside 834 o East 23, era reconocible por el formato en el que la segunda letra no estaba en mayúscula.

Las zonas rurales, así como los pueblos más pequeños, contaban con servicio manual y la señalización se realizaba con teléfonos magneto , que tenían una manivela para el generador de señalización. Para alertar al operador u otro suscriptor en la misma línea, el suscriptor giró la manivela para generar una corriente de timbre. La centralita respondió interrumpiendo el circuito, que dejó caer una lengüeta de metal sobre el conector de línea del suscriptor y sonó un timbre. Baterías de celda seca , normalmente dos grandes N °. 6 celdas en el teléfono del abonado, proporcionaban la corriente continua para el transmisor. Estos sistemas de magneto se utilizaban en los EE. UU. En 1983, como en la pequeña ciudad de Bryant Pond, Woodstock, Maine .

Muchos sistemas de magneto de pequeñas ciudades presentaban líneas compartidas, desde dos hasta diez o más suscriptores compartiendo una sola línea. Al llamar a un participante, el operador utilizaba un timbre de código, una secuencia de señal de timbre distintiva , como dos timbres largos seguidos de un timbre corto. Todos en la línea podían escuchar las señales y podían captar y monitorear las conversaciones de otras personas.

Intercambios automáticos tempranos

Un edificio de central telefónica rural en Australia

Los intercambios automáticos , que proporcionaban servicio telefónico , fueron inventados por Almon Strowger en 1888. Usados comercialmente por primera vez en 1892, no se generalizaron hasta la primera década del siglo XX. Eliminaron la necesidad de operadores de centralita humanos que completaran las conexiones requeridas para una llamada telefónica . La automatización reemplazó a los operadores humanos con sistemas electromecánicos y los teléfonos estaban equipados con un dial mediante el cual una persona que llamaba transmitía el número de teléfono de destino al sistema de conmutación automática.

Una central telefónica detecta automáticamente una condición de descolgado del teléfono cuando el usuario quita el auricular del interruptor o de la base. El intercambio proporciona tono de marcación en ese momento para indicar al usuario que el intercambio está listo para recibir los dígitos marcados. Los pulsos o tonos DTMF generados por el teléfono se procesan y se establece una conexión con el teléfono de destino dentro de la misma central o con otra central distante.

El intercambio mantiene la conexión hasta que una de las partes cuelga. Esta supervisión del estado de la conexión se denomina supervisión. También se pueden incorporar al intercambio características adicionales, como equipos de facturación.

El servicio de marcación Bell System implementó una función llamada identificación automática de número (ANI) que facilitó servicios como facturación automatizada, números 800 gratuitos y servicio 9-1-1 . En el servicio manual, el operador sabe dónde se origina una llamada por la luz en el campo del enchufe de la centralita. Antes de ANI, las llamadas de larga distancia se colocaban en una cola de operador y el operador preguntaba el número de la persona que llamaba y lo anotaba en un boleto de peaje en papel.

Los primeros intercambios fueron sistemas electromecánicos que utilizan motores, transmisiones por eje, interruptores giratorios y relés . Algunos tipos de intercambios automáticos fueron el interruptor Strowger o interruptor paso a paso, All Relay, XY, interruptor de panel , sistema rotativo y el interruptor de barra transversal .

Señalización electromecánica

Los circuitos que interconectan los interruptores se denominan troncales . Antes de Signaling System 7 , los interruptores electromecánicos Bell System en los Estados Unidos originalmente se comunicaban entre sí a través de troncales utilizando una variedad de voltajes de CC y tonos de señalización, reemplazados hoy por señales digitales.

Algunas señales comunicaron dígitos marcados. Una forma temprana llamada Panel Call Indicator Pulsing usaba pulsos cuaternarios para establecer llamadas entre un interruptor de panel y una centralita manual. Probablemente, la forma más común de comunicar dígitos marcados entre interruptores electromecánicos era enviar pulsos de marcación , equivalente a la pulsación de una marcación giratoria , pero enviados a través de circuitos troncales entre interruptores.

En las troncales Bell System, era común usar 20 pulsos por segundo entre interruptores de barra transversal y tándems de barra transversal. Esto fue el doble de la tasa de marcaciones telefónicas de Western Electric / Bell System. El uso de la frecuencia de pulsación más rápida hizo que la utilización de la línea troncal fuera más eficiente porque el conmutador pasó la mitad del tiempo escuchando los dígitos. DTMF no se utilizó para la señalización troncal.

La multifrecuencia (MF) fue el último de los métodos pre-digitales. Utilizaba un conjunto diferente de tonos enviados en pares como DTMF. La marcación fue precedida por una señal de pulso de tecla especial (KP) y seguida de un inicio (ST). Las variaciones del esquema de tonos Bell System MF se convirtieron en un estándar del CCITT . Se utilizaron esquemas similares en América y en algunos países europeos, incluida España. Las cadenas de dígitos entre conmutadores a menudo se abreviaban para mejorar aún más la utilización.

Por ejemplo, un conmutador puede enviar solo los últimos cuatro o cinco dígitos de un número de teléfono . En un caso, los números de siete dígitos fueron precedidos por un dígito 1 o 2 para diferenciar entre dos códigos de área o códigos de oficina (un ahorro de dos dígitos por llamada). Esto mejoró los ingresos por troncal y redujo la cantidad de receptores de dígitos necesarios en un conmutador. Todas las tareas de los interruptores electromecánicos se realizaron en grandes piezas metálicas de hardware. Cada fracción de segundo de corte en el tiempo de establecimiento de llamadas significaba menos racks de equipo para manejar el tráfico de llamadas.

Entre los ejemplos de señales que comunican la supervisión o el progreso de la llamada se incluyen la señalización E y M , la señalización SF y la señalización de bits robados. En los circuitos troncales físicos (no portadores) E y M, los troncales eran de cuatro cables. Cincuenta troncales requerirían un cable de cien pares entre conmutadores, por ejemplo. Los conductores en una configuración de circuito común se denominaron punta, anillo, oreja (E) y boca (M). La punta y el anillo eran el par portador de voz, y llevaban el nombre de la punta y el anillo de los tres cables conductores de la consola del operador manual.

En troncales bidireccionales con señalización E y M , se realizó un apretón de manos para evitar que ambos conmutadores colisionen marcando llamadas en la misma troncal al mismo tiempo. Al cambiar el estado de estos cables de tierra a -48 voltios, los interruptores pasaron por un protocolo de protocolo de enlace. Usando cambios de voltaje de CC, el conmutador local enviaría una señal para prepararse para una llamada y el conmutador remoto respondería con un acuse de recibo (un guiño) para seguir adelante con la marcación pulsada. Esto se hizo con lógica de relé y electrónica discreta.

Estos cambios de voltaje en el circuito troncal provocarían estallidos o clics que serían audibles para el suscriptor a medida que el protocolo de enlace eléctrico pasaba por su protocolo. Otro apretón de manos, para comenzar a cronometrar con fines de facturación, provocó un segundo conjunto de ruidos cuando la parte llamada respondió.

Una segunda forma común de señalización para supervisión se denominó señalización de frecuencia única o SF . La forma más común de esto usaba un tono constante de 2600 Hz para identificar un tronco como inactivo. Los circuitos troncales que escuchan un tono de 2600 Hz durante un tiempo determinado quedarían inactivos. (El requisito de duración redujo la falsificación ). Algunos sistemas utilizaban frecuencias de tono superiores a 3000 Hz, particularmente en relés de radio de microondas multiplexados por división de frecuencia BLU .

En los sistemas de transmisión digital de portadora T , los bits dentro del flujo de datos T-1 se utilizaron para transmitir la supervisión. Mediante un diseño cuidadoso, los bits apropiados no cambiaron apreciablemente la calidad de la voz. Los bits robados se tradujeron en cambios en los estados de contacto (aperturas y cierres) por la electrónica en el hardware del banco de canales. Esto permitió que la señalización de corriente continua E y M, o pulsos de marcación, se enviaran entre interruptores electromecánicos a través de una portadora digital que no tenía continuidad de CC.

Ruido

Una característica de los equipos de conmutación electromecánica es que el personal de mantenimiento podía escuchar el traqueteo mecánico de Strowgers, interruptores de panel o relés de barra transversal. Durante los períodos de uso intensivo, podría resultar difícil conversar en una sala de conmutación de la oficina central debido al ruido de las llamadas que se procesan en un conmutador grande. Por ejemplo, el Día de la Madre en los EE. UU., O un viernes por la noche alrededor de las 5 p.m., el ruido metálico podría hacer que las voces elevadas sean necesarias. Para los marcadores de relé de resorte de alambre, estos ruidos se parecían al granizo que caía sobre un techo metálico.

Un domingo por la mañana antes del amanecer, el procesamiento de llamadas puede ralentizarse hasta el punto de poder escuchar llamadas individuales marcadas y configuradas. También hubo ruidos de inversores de potencia quejidos y generadores zumbando. Algunos sistemas tenían un "clac-clac-clac" continuo y rítmico de los relés de resorte de alambre que generaban señales de reorden (120 ipm) y ocupado (60 ipm).

Las instalaciones de Bell System generalmente tenían campanas de alarma, gongs o campanillas para anunciar las alarmas que llaman la atención sobre un elemento de interruptor fallado. Se conectó un sistema de tarjeta de notificación de problemas para cambiar los elementos de control comunes. Estos sistemas de notificación de problemas perforaron tarjetas de cartón con un código que registraba la naturaleza de la falla. La tecnología de relé Reed en el intercambio de control de programa almacenado finalmente silenció el medio ambiente.

Tareas de mantenimiento

Tablero de prueba manual en una oficina de conmutación electromecánica atendida por un técnico

Los sistemas de conmutación electromecánicos requerían fuentes de electricidad en forma de corriente continua (CC), así como corriente alterna de anillo (CA), que se generaban in situ con generadores mecánicos. Además, los interruptores telefónicos requerían el ajuste de muchas partes mecánicas. A diferencia de los interruptores modernos, un circuito que conecta una llamada marcada a través de un interruptor electromecánico tenía continuidad de CC dentro del área de intercambio local a través de conductores metálicos.

Los procedimientos de diseño y mantenimiento de todos los sistemas involucraron métodos para evitar que los suscriptores experimentaran cambios indebidos en la calidad del servicio o que noten fallas. Una variedad de herramientas denominadas “ make-busy” se enchufaron a elementos de interruptores electromecánicos en caso de falla y durante las reparaciones. Un make-busy identificó la pieza en la que se estaba trabajando como en uso, lo que provocó que la lógica de conmutación se enrutara a su alrededor. Una herramienta similar se llamó herramienta TD. A los suscriptores morosos se les negó temporalmente el servicio (TDed). Esto se logró conectando una herramienta al equipo de oficina del suscriptor en los sistemas Crossbar o grupo de líneas en interruptores paso a paso. El suscriptor podía recibir llamadas pero no podía marcar.

Las oficinas paso a paso basadas en Strowger en Bell System requerían un mantenimiento continuo, como la limpieza. Las luces indicadoras en las bahías de equipos alertaron al personal sobre condiciones tales como fusibles quemados (generalmente lámparas blancas) o una señal permanente (condición de atascado descolgado, generalmente indicadores verdes). Las oficinas escalonadas eran más susceptibles a fallas de un solo punto que las tecnologías más nuevas.

Las oficinas de travesaños utilizaban circuitos de control más compartidos y comunes. Por ejemplo, un receptor de dígitos (parte de un elemento llamado Registro de origen ) se conectaría a una llamada el tiempo suficiente para recopilar los dígitos marcados por el abonado. La arquitectura de barra transversal era más flexible que las oficinas escalonadas. Los sistemas de barras transversales posteriores tenían sistemas de notificación de problemas basados ​​en tarjetas perforadas. En la década de 1970, la identificación automática de números se había adaptado a casi todos los interruptores de barra transversal y paso a paso del sistema Bell.

Interruptores electronicos

Los sistemas de conmutación electrónica evolucionaron gradualmente en etapas desde híbridos electromecánicos con control de programa almacenado hasta sistemas totalmente digitales. Los primeros sistemas utilizaban caminos metálicos conmutados por relé de láminas bajo control digital. Las pruebas de equipos, las reasignaciones de números de teléfono, los bloqueos de circuitos y tareas similares se realizaron mediante la entrada de datos en una terminal.

Ejemplos de estos sistemas incluyen el conmutador Western Electric 1ESS , Northern Telecom SP1 , Ericsson AX, Automatic Electric EAX-1 y EAX-2, Philips PRX / A, ITT Metaconta, la serie británica GPO / BT TXE y varios otros diseños similares. Ericsson también desarrolló una versión completamente computarizada de su intercambio de barras cruzadas ARF llamado ARE. Estos utilizaron una matriz de conmutación de barras cruzadas con un sistema de control totalmente computarizado y proporcionaron una amplia gama de servicios avanzados. Las versiones locales se llamaron ARE11, mientras que las versiones en tándem se conocieron como ARE13. Se utilizaron en Escandinavia, Australia, Irlanda y muchos otros países a finales de la década de 1970 y en la década de 1980, cuando fueron reemplazados por tecnología digital.

Estos sistemas podrían utilizar los antiguos métodos de señalización electromecánica heredados de los interruptores de barra transversal y paso a paso. También introdujeron una nueva forma de comunicación de datos: dos intercambios 1ESS podrían comunicarse entre sí mediante un enlace de datos llamado Señalización entre oficinas de canal común (CCIS) . Este enlace de datos se basó en CCITT 6, un predecesor de SS7 . En los sistemas europeos se utiliza normalmente la señalización R2.

Interruptores digitales

Una centralita satélite típica sin la cubierta frontal

Los primeros conceptos de conmutación y transmisión digital fueron desarrollados por varios laboratorios en los Estados Unidos y en Europa a partir de la década de 1930. El primer prototipo de conmutador digital fue desarrollado por Bell Labs como parte del proyecto ESSEX, mientras que LCT (Laboratoire Central de Telecommunications) en París diseñó el primer conmutador digital verdadero que se combinó con sistemas de transmisión digital. El primer conmutador digital que se colocó en una red pública en Inglaterra fue el Empress Exchange en Londres, que fue diseñado por los laboratorios de investigación de la Oficina General de Correos . Era un interruptor en tándem que conectaba tres intercambios Strowger . El primer lanzamiento comercial de un sistema de conmutación local totalmente digital fue el sistema E10 de Alcatel , que comenzó a prestar servicios a clientes en Bretaña, en el noroeste de Francia, en 1972.

Entre los ejemplos destacados de conmutadores digitales se incluyen:

  • La central telefónica AX de Ericsson es la plataforma de conmutación digital más utilizada en el mundo y se puede encontrar en toda Europa y en la mayoría de los países del mundo. También es muy popular en aplicaciones móviles. Este sistema altamente modular fue desarrollado en Suecia en la década de 1970 como reemplazo de la muy popular gama de interruptores de barra transversal de Ericsson ARF, ARM, ARK y ARE utilizados por muchas redes europeas desde la década de 1950 en adelante.
  • Alcatel-Lucent heredó tres de los sistemas de conmutación digital más emblemáticos del mundo: Alcatel E10, 1000-S12 y Western Electric 5ESS .
Alcatel desarrolló el sistema E10 en Francia a finales de los años sesenta y setenta. Esta familia de conmutadores digitales ampliamente utilizada fue uno de los primeros conmutadores TDM que se utilizaron ampliamente en redes públicas. Los suscriptores se conectaron por primera vez a los conmutadores E10A en Francia en 1972. Este sistema se utiliza en Francia, Irlanda, China y muchos otros países. Ha pasado por muchas revisiones y las versiones actuales incluso están integradas en todas las redes IP .
Alcatel también adquirió ITT System 12, que cuando compró las operaciones europeas de ITT. El sistema S12 y los sistemas E10 se fusionaron en una sola plataforma en la década de 1990. El sistema S12 se utiliza en Alemania, Italia, Australia, Bélgica, China, India y muchos otros países del mundo.
Finalmente, cuando Alcatel y Lucent se fusionaron, la empresa adquirió los sistemas 5ESS y 4ESS de Lucent que se utilizan en los Estados Unidos de América y en muchos otros países.
  • Nokia Siemens Networks EWSD desarrollado originalmente por Siemens , Bosch y DeTeWe para el mercado alemán se utiliza en todo el mundo.
  • Nortel, luego Genband y ahora Ribbon Communications DMS100 y otras versiones son muy populares entre los operadores de todo el mundo.
  • GTD-5 EAX desarrollado por GTE Automatic Electric, el GTD-5 fue adquirido por Lucent, que se convirtió en Alcatel-Lucent, que luego se convirtió en Nokia.
  • NEC NEAX utilizado en Japón, Nueva Zelanda y muchos otros países.
  • Marconi System X desarrollado originalmente por GPT y Plessey es un tipo de intercambio digital utilizado por BT Group en la red telefónica pública del Reino Unido.
Una centralita digital ( Nortel DMS-100 ) utilizada por un operador para ofrecer servicios locales y de larga distancia en Francia . Por lo general, cada conmutador atiende a más de 10.000 a 100.000 suscriptores, según el área geográfica.

Los conmutadores digitales codifican el discurso en curso, en 8.000 intervalos de tiempo por segundo. (Una frecuencia de muestreo de 8 khz). En cada segmento de tiempo, se realiza una representación PCM digital del sonido. Las señales PCM digitales se envían luego al extremo receptor de la línea, donde se produce el proceso inverso utilizando un DAC ( convertidor de digital a analógico ), para producir el sonido para el teléfono receptor. En otras palabras, cuando alguien usa un teléfono, la voz del hablante se "codifica" usando PCM para conmutar y luego se reconstruye para la persona en el otro extremo. La voz del hablante se retrasa en el proceso por una pequeña fracción de un segundo - no está "en vivo", está reconstruida - retrasada sólo mínimamente.

Las líneas telefónicas de bucle local individuales están conectadas a un concentrador remoto . En muchos casos, el concentrador se ubica en el mismo edificio que el conmutador. La interfaz entre concentradores remotos y conmutadores telefónicos ha sido estandarizada por ETSI como el protocolo V5 . Los concentradores se utilizan porque la mayoría de los teléfonos están inactivos la mayor parte del día, por lo que el tráfico de cientos o miles de ellos puede concentrarse en solo decenas o cientos de conexiones compartidas.

Algunos conmutadores telefónicos no tienen concentradores conectados directamente a ellos, sino que se utilizan para conectar llamadas entre otros conmutadores telefónicos. Estas máquinas complejas se denominan conmutadores de "nivel de portadora" o conmutadores en tándem .

Algunos edificios de centrales telefónicas en pueblos pequeños solo albergan conmutadores remotos o satelitales , y están conectados a un conmutador "principal", generalmente a varios kilómetros de distancia. El interruptor remoto depende del interruptor principal para el enrutamiento. A diferencia de un portador de bucle digital , un conmutador remoto puede enrutar llamadas entre teléfonos locales por sí mismo, sin utilizar troncales al conmutador principal.

Mapa de ubicaciones de centros de cableado en EE. UU.
Mapa de ubicaciones de oficinas centrales en EE. UU.

El lugar del conmutador en la red

Los conmutadores telefónicos son un pequeño componente de una gran red. Una parte importante, en términos de gastos, mantenimiento y logística del sistema telefónico se encuentra fuera de la planta , que es el cableado fuera de la oficina central. Si bien a mediados del siglo XX a muchos suscriptores se les prestó servicio con líneas compartidas, el objetivo era que cada estación telefónica de suscriptor estuviera conectada a un par individual de cables del sistema de conmutación.

Una oficina central típica puede tener decenas de miles de pares de cables que aparecen en bloques de terminales llamados marco de distribución principal (MDF). Un componente del MDF es la protección: fusibles u otros dispositivos que protegen el interruptor de rayos, cortocircuitos con líneas eléctricas u otros voltajes extraños. En una compañía telefónica típica, una gran base de datos rastrea información sobre cada par de abonados y el estado de cada puente. Antes de la informatización de los registros del Sistema Bell en la década de 1980, esta información se escribía a mano con lápiz en los libros de contabilidad.

Para reducir el gasto de la planta externa, algunas empresas utilizan dispositivos de " ganancia de par " para proporcionar servicio telefónico a los suscriptores. Estos dispositivos se utilizan para brindar servicio donde las instalaciones de cobre existentes se han agotado o, al ubicarse en un vecindario, pueden reducir la longitud de los pares de cobre, lo que permite servicios digitales como la red digital de servicios integrados (ISDN) o la línea de abonado digital (DSL).

Los portadores de bucle digital o de ganancia de par (DLC) se encuentran fuera de la oficina central, generalmente en un vecindario grande distante de la CO. Los DLC a menudo se denominan Portadores de bucle de abonado (SLC), en honor a un producto patentado de Lucent .

Los DLC se pueden configurar como universales (UDLC) o integrados (IDLC). Los DLC universales tienen dos terminales, una terminal de oficina central (COT) y una terminal remota (RT), que funcionan de manera similar. Ambos terminales se interconectan con señales analógicas, se convierten en señales digitales y se transportan al otro lado donde se realiza la operación inversa.

A veces, el transporte se realiza con equipos separados. En un DLC integrado , se elimina el COT. En cambio, el RT está conectado digitalmente al equipo en el conmutador telefónico. Esto reduce la cantidad total de equipo necesario.

Los conmutadores se utilizan tanto en las oficinas centrales locales como en los centros de larga distancia . Hay dos tipos principales en la red telefónica pública conmutada (PSTN), los conmutadores telefónicos de clase 4 diseñados para conexiones de peaje o de conmutador a conmutador, y los conmutadores telefónicos de clase 5 o conmutadores de abonado, que gestionan las conexiones desde teléfonos de abonado. Desde la década de 1990, los sistemas de conmutación híbridos de clase 4/5 que cumplen ambas funciones se han vuelto comunes.

Otro elemento de la red telefónica es el tiempo y la sincronización. Los equipos de conmutación, transmisión y facturación pueden estar subordinados a estándares de 10 MHz de muy alta precisión que sincronizan eventos de tiempo a intervalos muy cercanos. El equipo de estándares de tiempo puede incluir estándares basados ​​en rubidio o cesio y un receptor del sistema de posicionamiento global .

Diseño de interruptor

Los conmutadores de larga distancia pueden utilizar un algoritmo de asignación de conmutadores más lento y eficiente que las oficinas centrales locales , porque tienen una utilización cercana al 100% de sus canales de entrada y salida. Las oficinas centrales tienen más del 90% de su capacidad de canales sin utilizar.

Los conmutadores telefónicos tradicionales conectan circuitos físicos (por ejemplo, pares de cables), mientras que los conmutadores telefónicos modernos utilizan una combinación de conmutación por división de tiempo y espacio . En otras palabras, cada canal de voz está representado por un intervalo de tiempo (digamos 1 o 2) en un par de cables físicos (A o B). Para conectar dos canales de voz (digamos A1 y B2) juntos, el conmutador telefónico intercambia la información entre A1 y B2. Cambia tanto la franja horaria como la conexión física. Para ello, intercambia datos entre las franjas horarias y las conexiones 8.000 veces por segundo, bajo el control de una lógica digital que recorre las listas electrónicas de las conexiones actuales. El uso de ambos tipos de conmutación hace que un conmutador moderno sea mucho más pequeño de lo que podría ser un conmutador espacial o temporal por sí solo.

La estructura de un interruptor es un número impar de capas de subconmutadores más pequeños y simples. Cada capa está interconectada por una red de cables que va desde cada subconmutador a un conjunto de la siguiente capa de subconmutadores. En algunos diseños, una capa de conmutación física (espacio) se alterna con una capa de conmutación de tiempo. Las capas son simétricas, porque en un sistema telefónico también se puede llamar a las personas que llaman . Otros diseños utilizan solo conmutación por tiempo, en todo el conmutador.

Un subconmutador de división de tiempo lee un ciclo completo de ranuras de tiempo en una memoria y luego lo escribe en un orden diferente, también bajo el control de una memoria de computadora cíclica. Esto provoca cierto retraso en la señal.

Un subconmutador de división de espacio conmuta las rutas eléctricas, a menudo utilizando alguna variante de un conmutador de expansión mínima sin bloqueo o un conmutador cruzado .

Tolerancia a fallos

Los interruptores compuestos son inherentemente tolerantes a fallas. Si falla un subinterruptor, la computadora de control puede detectar la falla durante una prueba periódica. La computadora marca todas las conexiones al subconmutador como "en uso". Esto evita nuevas llamadas y no interrumpe las llamadas establecidas. Cuando finalizan las llamadas establecidas, el subconmutador deja de utilizarse y puede repararse. Cuando la siguiente prueba tiene éxito, el interruptor vuelve a funcionar completamente.

Para evitar la frustración con fallas no detectadas, todas las conexiones entre las capas del conmutador se asignan mediante listas (colas) de primero en entrar, primero en salir . Como resultado, si una conexión es defectuosa o ruidosa y el cliente cuelga y vuelve a marcar, obtendrá un conjunto diferente de conexiones y subconmutadores. Una asignación de conexiones de último en entrar, primero en salir (pila) puede causar una serie continua de fallas muy frustrantes.

Recuperación de incendios y desastres

Second Avenue Exchange , NYC, lugar del incendio de 1975 New York Telephone Exchange .

Una centralita es casi siempre un único punto de falla para las llamadas locales. A medida que aumente la capacidad de los conmutadores individuales y la fibra óptica que los interconecta, la posible interrupción causada por la destrucción de una oficina local solo aumentará. Se pueden utilizar múltiples conexiones de fibra para proporcionar redundancia a las conexiones de voz y datos entre centros de conmutación, pero se requiere un diseño de red cuidadoso para evitar situaciones en las que una fibra principal y su respaldo pasen por la misma oficina central dañada como una posible falla de modo común .

Ver también

Referencias

enlaces externos