Red telefónica pública conmutada

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La red telefónica pública conmutada ( PSTN ) es el conjunto de redes telefónicas del mundo operadas por operadores de telefonía nacionales, regionales o locales . Proporciona infraestructura y servicios para la telefonía pública . La PSTN consta de líneas telefónicas , cables de fibra óptica , enlaces de transmisión por microondas , redes celulares , satélites de comunicaciones y cables telefónicos submarinos interconectados por centros de conmutación , como oficinas centrales , tándems de red y pasarelas internacionales, que permiten a los usuarios de telefonía comunicarse entre sí.

La PSTN, que originalmente era una red de sistemas telefónicos analógicos de línea fija , es casi totalmente digital en su red central e incluye redes móviles e inalámbricas, todas las cuales están actualmente ^{[ ¿cuándo? ]} en transición para usar el Protocolo de Internet para transportar su tráfico PSTN. ^[1]

El funcionamiento técnico de la PSTN se ajusta a las normas promulgadas internacionalmente por la UIT-T . Estas normas tienen su origen en el desarrollo de las redes telefónicas locales, principalmente en el sistema Bell de Estados Unidos y en las redes de los miembros europeos de la UIT. La norma E.164 proporciona un único espacio de direcciones global en forma de números telefónicos . La combinación de las redes interconectadas y un plan de numeración telefónica global permite que los teléfonos de todo el mundo se conecten entre sí. ^[2]

La comercialización del teléfono comenzó poco después de su invención, con instrumentos que funcionaban en pares para uso privado entre dos ubicaciones. Los usuarios que querían comunicarse con personas en múltiples ubicaciones tenían tantos teléfonos como fueran necesarios para el propósito. Para alertar a otro usuario del deseo de establecer una llamada telefónica se hacía silbando fuerte en el transmisor hasta que la otra parte oía la alerta. Pronto se añadieron campanas a las estaciones para dar señales .

Los sistemas telefónicos posteriores aprovecharon el principio de intercambio que ya se empleaba en las redes telegráficas. Cada teléfono estaba conectado a una central telefónica establecida para una ciudad o área. Para la comunicación fuera de esta área de central, se instalaban troncales entre las centrales. Las redes se diseñaron de manera jerárquica hasta abarcar ciudades, estados y distancias internacionales.

La automatización introdujo la marcación por pulsos entre el teléfono y la central telefónica, de modo que cada abonado podía marcar directamente a otro abonado conectado a la misma central telefónica, pero las llamadas de larga distancia entre varias centrales telefónicas requerían que los operadores las conmutaran manualmente. Más tarde, una señalización de direcciones más sofisticada, incluidos los métodos de señalización multifrecuencia , permitieron que los abonados pudieran realizar llamadas de larga distancia mediante marcación directa, lo que culminó en la red del Sistema de Señalización 7 (SS7) que controlaba las llamadas entre la mayoría de las centrales telefónicas a finales del siglo XX.

El crecimiento de la PSTN fue posible gracias a las técnicas de ingeniería de teletráfico para ofrecer calidad de servicio (QoS) en la red. El trabajo de AK Erlang estableció las bases matemáticas de los métodos necesarios para determinar los requisitos de capacidad y la configuración de los equipos y la cantidad de personal necesarios para ofrecer un nivel específico de servicio.

En la década de 1970, la industria de las telecomunicaciones comenzó a implementar servicios de datos de red conmutados por paquetes utilizando el protocolo X.25 transportado por gran parte de los equipos de extremo a extremo que ya se utilizaban en la PSTN. Estas redes pasaron a conocerse como redes públicas de datos o redes públicas de datos conmutadas.

En la década de 1980, la industria comenzó a planificar los servicios digitales asumiendo que seguirían en gran medida el mismo patrón que los servicios de voz y concibió servicios de conmutación de circuitos de extremo a extremo, conocidos como la Red Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha (B-ISDN). La visión de la B-ISDN fue superada por la tecnología disruptiva de Internet .

A principios del siglo XXI, las partes más antiguas de la red telefónica todavía utilizaban tecnología de banda base analógica para ofrecer conectividad de audiofrecuencia en la última milla hasta el usuario final. Sin embargo, tecnologías digitales como DSL , ISDN , FTTx y módems de cable se fueron implementando progresivamente en esta parte de la red, principalmente para proporcionar acceso a Internet de alta velocidad.

A partir de 2023 ^[actualizar], los operadores de todo el mundo están en proceso de retirar el soporte tanto para la telefonía analógica de última milla como para la ISDN, y de realizar la transición del servicio de voz a Voz sobre IP a través del acceso a Internet entregado mediante DSL , módems de cable o fibra hasta las instalaciones , eliminando el gasto y la complejidad de ejecutar dos infraestructuras tecnológicas separadas para PSTN y acceso a Internet.

Varias redes telefónicas privadas de gran tamaño no están conectadas a la PSTN, generalmente con fines militares. También hay redes privadas gestionadas por grandes empresas que están conectadas a la PSTN únicamente a través de pasarelas limitadas , como una gran centralita privada (PBX).

La tarea de construir las redes y vender servicios a los clientes recaía en los operadores de red . La primera empresa que se constituyó para proporcionar servicios PSTN fue la Bell Telephone Company en Estados Unidos.

Sin embargo, en algunos países, la tarea de proporcionar redes telefónicas recayó en el gobierno, ya que la inversión requerida era muy grande y la prestación del servicio telefónico se estaba convirtiendo cada vez más en un servicio público esencial . Por ejemplo, la Oficina General de Correos del Reino Unido reunió a varias empresas privadas para formar una única empresa nacionalizada . En décadas más recientes, estos monopolios estatales se dividieron o se vendieron mediante privatizaciones . ^{[3] [4] [5]}

La arquitectura de la PSTN evolucionó con el tiempo para admitir un número cada vez mayor de suscriptores, volumen de llamadas, destinos, funciones y tecnologías. Los principios desarrollados en América del Norte y Europa fueron adoptados por otros países, con adaptaciones para los mercados locales.

Un concepto clave fue que las centrales telefónicas están organizadas en jerarquías, de modo que si una llamada no puede ser atendida en un clúster local, se pasa a uno superior para su enrutamiento posterior. Esto redujo la cantidad de troncales de conexión necesarios entre operadores a largas distancias y también mantuvo separado el tráfico local. Las tecnologías modernas han traído simplificaciones

La mayoría de las centrales telefónicas automatizadas utilizan conmutación digital en lugar de conmutación mecánica o analógica. Los troncales que conectan las centrales también son digitales, llamados circuitos o canales. Sin embargo, todavía se utilizan circuitos analógicos de dos cables para conectar la última milla desde la central hasta el teléfono en el hogar (también llamado bucle local ). Para llevar una llamada telefónica típica de una parte que llama a una parte llamada , la señal de audio analógica se digitaliza a una frecuencia de muestreo de 8 kHz con una resolución de 8 bits utilizando un tipo especial de modulación de código de pulso no lineal conocida como G.711 . Luego, la llamada se transmite de un extremo a otro a través de centrales telefónicas. La llamada se conmuta utilizando un protocolo de configuración de llamada (generalmente ISUP ) entre las centrales telefónicas bajo una estrategia de enrutamiento general .

La llamada se transmite a través de la PSTN utilizando un canal de 64 kbit/s , diseñado originalmente por Bell Labs . El nombre dado a este canal es Señal Digital 0 (DS0). El circuito DS0 es la granularidad básica de la conmutación de circuitos en una central telefónica. Un DS0 también se conoce como intervalo de tiempo porque los DS0 se agregan en equipos de multiplexación por división de tiempo (TDM) para formar enlaces de comunicación de mayor capacidad.

Un circuito de Señal Digital 1 (DS1) transporta 24 DS0 en una línea de portadora T (T1) de Norteamérica o Japón , o 32 DS0 (30 para llamadas más dos para enmarcado y señalización) en una línea de portadora E (E1) que se utiliza en la mayoría de los demás países. En las redes modernas, la función de multiplexación se traslada lo más cerca posible del usuario final, normalmente en armarios al costado de la carretera en áreas residenciales o en grandes instalaciones comerciales.

Estos circuitos agregados se transmiten desde el multiplexor inicial a la central a través de un conjunto de equipos conocidos colectivamente como red de acceso . La red de acceso y el transporte entre centrales utilizan transmisión óptica sincrónica , por ejemplo, tecnologías SONET y de jerarquía digital sincrónica (SDH), aunque algunas partes aún utilizan la tecnología PDH más antigua .

La red de acceso define una serie de puntos de referencia. La mayoría de ellos son de interés principalmente para la RDSI, pero uno de ellos, el punto de referencia V, es de interés más general. Se trata del punto de referencia entre un multiplexor primario y una central. Los protocolos en este punto de referencia se estandarizaron en las áreas ETSI como la interfaz V5 .

La calidad de voz en redes PSTN se utilizó como punto de referencia para el desarrollo del estándar TIA-TSB-116 de la Asociación de la Industria de Telecomunicaciones sobre recomendaciones de calidad de voz para telefonía IP, para determinar niveles aceptables de latencia de audio y eco. ^[6]

En la mayoría de los países, el gobierno cuenta con una agencia reguladora dedicada a la prestación de servicios de PSTN. La agencia regula los estándares técnicos, los requisitos legales y establece las tareas de servicio, por ejemplo, para garantizar que los clientes finales no paguen de más por servicios en los que puedan existir monopolios. Estas agencias reguladoras también pueden regular los precios que se cobran entre los operadores para transportar el tráfico de los demás .

En el Reino Unido, la PSTN basada en cobre POTS y RDSI se está retirando en favor de la telefonía SIP , con una fecha de finalización original de diciembre de 2025, aunque ahora se ha pospuesto a enero de 2027. Véase Desconexión de la PSTN en el Reino Unido . La telefonía de voz seguirá siguiendo los estándares E.163 y E.164 , al igual que la telefonía móvil actual, y la interfaz con los usuarios finales seguirá siendo la misma.

Varios otros países europeos, entre ellos Estonia, Alemania, Islandia, los Países Bajos, España y Portugal, también han retirado, o están planeando retirar, sus redes PSTN. ^{[7] [8] [9]}

Los países de otros continentes también están realizando transiciones similares. ^[8]

• Lista de códigos de llamada de países
• Red de voz basada en instalaciones administradas
• Phreaking
• Servicio telefónico tradicional (POTS)
• Vía pérdida neta