REDES TELEFÓNICAS

La telefonía implica la transmisión de sonido sobre distancias. Este sonido es a menudo voz,aunque también puede ser música o datos. La Red Telefónica Pública Conmutada (RPTC),construida en muchos países durante el último siglo tenía la función básica de transportar voz.Pero es un hecho que las empresas e individuos de hoy pueden transmitir voz, datos, imágenes,video y otros tipos de información sobre esta red. Antes de discutir como la transmisión ocurreelectrónicamente es importante considerar la naturaleza del sonido humano y como se propaga.

El sonido se produce por las cuerdas vocales, instrumentos musicales, aviones, el viento, ymillones de otras fuentes. El sonido es creado por regiones de alta y baja presión en el airecircundante que estimulan el oído interno para generar impulsos que el cerebro reconoce comosonido. El aire es el medio de transmisión de sonido.

Como en toda transmisión mecánica, sonido incurre en pérdidas a medida que se aleja de lafuente, llegando a ser cada vez más débil. Esto es porque su energía, concentrada en su totalidadal emitirse, se extiende a medida que las ondas se desplazan. Se convierte también en débil ysuave debido forma inelástica en que moléculas de aire chocan unas con otras. Estas pérdidaslimitan la distancia a la que un discurso inteligible puede ser enviado a través del aire. Se puede,sin embargo, amplificar el sonido que sale de la fuente, pero incluso esto limita la transmisión desonido a distancias de 900 metros o menos, esto es lo que generalmente se denomina el efectodoopler. Por lo tanto, la transmisión de sonido en distancias más largas requiere mecanismosdistintos a la transmisión mecánica por el aire.

La invención del teléfono en 1876 marcó el comienzo de nuestra capacidad para enviarconversaciones de voz en distancias largas. Es un dispositivo para convertir energía mecánica enenergía eléctrica de ida y vuelta. Esta conversión técnica significó que una señal que modelaba laonda de presión de voz, podría ser enviada por alambres de cobre y periódicamente podía seramplificada para superar las pérdidas eléctricas. Con esto se logró la transmisión a través cientos omiles de kilómetros, en lugar de sólo a unos pocos cientos de metros permitidos por sólatransmisión mecánica del aire.

Sistemas de transmisión analógicos

En las primeras redes telefónicas, la información de voz analógica era transportada en bandaancha de extremo a extremo a través de todos los elementos de la red. Las líneas de acceso a lared transportaban representaciones eléctricas de señales de voz en banda ancha. Las oficinascentrales (switches) soportaban miles de conexiones eléctricas para trasmitir señales y lossistemas de transmisión por lo tanto eran optimizados para el transporte de señales en bandaancha entre oficinas centrales. Para ser económicos y eficientes, muchas señales de bandaangosta (ie. 4000 Hz), cada una representando una conversación de voz eran multiplexadas en elsistema de transmisión para ser transportadas entre oficinas centrales. En la figura se ilustra comovarios canales de banda angosta se multiplexan en uno de banda ancha.

Cada canal de 4000 Hz es capaz de transportar una conversación telefónica de voz desde unaoficina central a otra y, bajo este criterio, los sistemas de transmisión analógica metálica crecieronde manera jerárquica operando por muchos años pero con sus respectivos inconvenientes. A esteesquema de multiplexación se le denominó multiplezaciónión por división de frecuencias (FDM /Frequency Division Multiplexing)

La desventaja más significativa de la tecnología de transmisión FDM es el problema de la calidadde las señales. A medida que una señal de banda ancha atraviesa un canal de transmisión pierdeenergía debido al medio (cables de cobre) en un proceso llamado atenuación. Para compensaresta pérdida de señal se idearon sistemas de amplificación, pero así como se amplificaban lasseñales también se amplificaba el ruído inherente a los cables, causando un efecto acumulativo amedida que las señales atravesaban muchos amplificadores, de manera que al final las señalesquedaban tan distorsionadas como ilegibles.

Un inconveniente adicional asociado con la tecnología FDM era el costo para preservar calidad dela señal sobre la distancia, requiriendo una lógica electrónica muy costosa, aumentando a medidaque se expandían las redes. Por estas razones, el uso de tecnología FDM en las redes telefónicasanalógicas ha cambiado en favor de las técnicas digitales.

Transmisión digital óptica

A principios de los 80s, la tecnología de fibra óptica comenzó a utilizarse para entregar serviciostelefónicos DS-3 y los sistemas de fibra empleados para éste propósito eran asincrónicos ennaturaleza, utilizando multiplexación por división del tiempo (TDM / Time Division Multiplexing)sobre cable de fibra óptica monomodo para transportar múltiples canales DS-3 entre oficinascentrales y las tasas de transferencia digital eran del orden de los 565 Mbps. El mayor problemacon los sistemas de transmisión digital óptica, es que los equipos utilizados debían ser del mismoproveedor ya que no existía el concepto de compatibilidad entre proveedores, razón por la que secreó el estándar Red Óptica Sincrónica (SONET / Synchronous Optical Network) el cuál es unestándar para el transporte de telecomunicaciones en redes de fibra óptica.

A continuación se presenta la jerarquía de canales SONET. En el ámbito de SONET las señales sonreferidas como Señales de Transporte Sincrónico (STS / Synchronous Transport Signal).

Como se aprecia en la jerarquía, las señales SONET de alta velocidad son múltiplos exactos de lasseñales de baja velocidad. Así el servicio STS-3 en 155.52 Mbps es exactamente 3 veces el servicioSTS-1 tasa de 51.84 Mbps. De igual manera, el servicio STS-12 (en el rango 622.08 Mbps) esexactamente 4 veces el servicio STS-3 y 12 veces el servicio STS-1.

En conclusión SONET surgió como un estándar para unificar las tasas de transferencia deinformación en comunicaciones digitales facilitando la interoperabilidad entre redes detransmisión óptica.