República Bolivariana de Venezuela
Ministerio de Educación Cultura y Deporte
Universidad Yacambú

Dirección de Postgrado
Especialización en Gerencia
Mención: Redes y Telecomunicaciones
 

Materia: Redes y Telecomunicaciones
Prof. Eduardo Zubillaga

Actividad # 2: 

Ejercicios de Investigación sobre: Estándares USB - Señalización SS7 - Multiplexación - Redes de Conmutación

Copyright @ 2002
Todos lo derechos reservados

Andrés Cartaya   cartayaa@hotmail.com 
Jenny Caicedo   jjcaicedop@hotmail.com 

01-JUN-2002

Tabla de Contenido

Ejercicio 1. Interfases o estándares USB para las comunicaciones en serie

Ejercicio 2. Señalización SS7, definir su arquitectura y describir las características mas resaltantes

Ejercicio 3. Formas de Múltiplexación

Ejercicio 4. Cuadro comparativo de los diferentes tipos de redes de conmutación

Infografía Consultada

Bibliografía Consultada

USB Universal Serial Bus.

Esto es un estándar para los periférico que conectan a las computadoras incluyendo cámaras de vídeo inmóviles de la bajo-anchura de banda y digitales. El USB apoya los periférico del punto bajo y de la medio-anchura de banda. Hay por lo menos dos versiones del estándar del USB: USB 1,0 y USB 2,0. El USB es manejado por el foro serial universal Bus, inc. (USB-IF), una corporación no lucrativa fundada por el grupo de las corporaciones que desarrollaron la especificación del USB. http://www.usb.org /

La arquitectura USB (Univeral Serial Bus) combina todas las ventajas de un estándar multiplataforma, incluyendo un coste inferior, una mayor compatibilidad y un número superior de periféricos disponibles, con las ventajas propias de una mezcla de funcionalidad y diseño.

Fácil de usar y potente, funciona con numerosos dispositivos, entre ellos impresoras, cámaras digitales, "joysticks", teclados, ratones y dispositivos de almacenamiento.

Conexión
Los periféricos USB incorporan la prestación "conectar y listo" y eliminan la necesidad de apagar o reiniciar el ordenador al conectar un nuevo periférico. Los usuarios pueden conectar periféricos USB en cualquier momento. Por ejemplo, un usuario trabajando en una revista o informe con ilustraciones puede intercambiar una cámara digital y una impresora sin perder tiempo.

Instalación sencilla
Cuando se conecta un periférico USB por primera vez, el usuario debe instalar un driver para el dispositivo arrastrando el icono a la Carpeta del Sistema o ejecutando un simple instalador. Esta operación sólo debe llevarse a cabo una vez y el dispositivo estará siempre disponible, ya que el estándar USB permite cargar drivers de forma dinámica. 

El intento de la arquitectura del USB es proporcionar un reemplazo para los puertos seriales y paralelos antiguos en las computadoras existentes. Esos puertos no han cambiado mucho desde el diseño original de la PC y su uso impone limitaciones. Una limitación es longitud de cable. El tamaño y la complejidad del cable son otras limitaciones. El USB utiliza un IRQ no importa cómo muchos dispositivos están en uso y ofrece el enchufe y el juego inmediatos para su sistema del dispositivo. Después de que cargue el software del dispositivo el usuario de la computadora pueden conectar el dispositivo físico dondequiera en la red del USB. La unidad se puede enchufar a diversos puertos a la vez sin consecuencia. Un dispositivo del USB se puede desenchufar del sistema en cualquier momento también.

Ampliación
El USB permite la conexión simultánea de hasta 127 dispositivos que pueden conectarse en "hubs" externos. Cuando se acaban los puertos del ordenador, el usuario únicamente debe añadir un dispositivo llamado "hub" que proporciona puertos adicionales (normalmente cuatro o siete), y seguir conectando más periféricos (y "hubs") a medida que sean necesarios.

USB es un estándar abierto que ya ha sido adoptado por cientos de fabricantes de periféricos. Y ha recibido una gran aceptación entre los fabricantes de ordenadores personales. El estándar USB ha sido formalmente adoptado por Apple y Microsoft, que en conjunto representan a casi todo el sector de la informática personal. Este entusiasmo casi universal tiene una explicación simple: USB 

fue diseñado expresamente para proporcionar las características más requeridas por los usuarios de informática personal. Veamos cómo funciona:

• Conexión más sencilla. Los periféricos USB se basan en la "comodidad del plug-and-play" al eliminar la necesidad de apagar o reiniciar el ordenador cuando se conecta un periférico. Esta capacidad real de "conexión y desconexión en funcionamiento" permite que se conecten periféricos USB según hagan falta. Por ejemplo, un usuario que está realizando un trabajo ilustrado podría intercambiar una cámara digital con una impresora, sin experimentar demoras.

Y esto es sólo el comienzo. La conexión de un dispositivo USB significa realmente sólo enchufarlo a un puerto USB en el ordenador. Las conexiones USB no necesitan terminadores, direcciones de memoria (ajustes de interrupción) o números ID. También utilizan un nuevo tipo de cable (pequeño, simple, económico y fácil de conectar) pensado para acabar con el enjambre de cables que se forma con el tiempo. De hecho, USB logra que la conexión de un periférico resulte un proceso prácticamente libre de errores; sólo existe un tipo de cable (USB A-B), con conectores diferentes en cada extremo, por lo que no pueden conectarse de forma incorrecta.

Cuando un periférico USB se conecta por primera vez, el usuario instala un controlador de dispositivo (pequeño elemento de software que permite al ordenador interactuar con el dispositivo) arrastrando su icono a la Carpeta del Sistema o ejecutando un instalador. Y sólo se hace una vez.  La funcionalidad de USB con controladores de carga dinámica elimina las preocupaciones sobre problemas técnicos que en la actualidad se relacionan con la conexión de periféricos.

• Mayor rendimiento. El USB fue diseñado para mejorar el rendimiento de los antiguos puertos serie y ofrece velocidades de transferencia de hasta 12 Mbps. Esta velocidad de conexión es significativamente más rápida que los 10 Kbps de los puertos Apple Desktop Bus y los 230 Kbps de los puertos serie tradicionales.

Estas conexiones más rápidas ofrecen a los usuarios una ventaja: mayor rendimiento. Por ejemplo, el usuario que observa vídeo que proviene de una cámara de vídeo a través de una conexión USB, en vez de utilizar el puerto serie tradicional, encontrará dos cambios obvios debido al mayor ancho de banda de la tecnología USB: un aumento significativo del tamaño de imagen disponible y una mayor claridad derivada de la capacidad de proyectar fotogramas más rápidamente de lo que antes era posible. De hecho, dado que el mayor ancho de banda permite transferir más datos a mayor velocidad, todos los periféricos USB pueden funcionar más rápido, incluso en los casos en que se utilizan varios dispositivos simultáneamente.

Los cables que conectan se componen de cuatro alambres. Dos del voltaje de fuente de los alambres y dos son alambres de señal de los datos. El autobús funciona en 12 megabites por segundo o 1,5 megabites por segundo, dependiendo del dispositivo unido. Los dispositivos dicen a autobús cuál es su velocidad a través de los cables del voltaje. Los dispositivos de alta velocidad cambian de puesto el polo positivo del voltaje mientras que los dispositivos de la velocidad reducida cambian de polo al voltaje negativo. Los dispositivos que no necesitan muchos de energía, como cámaras fotográficas digitales, pueden dibujar su energía del autobús. Eso significa que funciona sin un enchufe de pared. Los dispositivos como impresoras que tienen demandas pesadas de energía necesitan ser conectadas en la pared para funcionar. 

• Arquitectura. El USB es una arquitectura del cubo, esto significa que se encuentran conectados entre sí, es decir, la computadora tiene un "cubo a nivel de la raíz"  que es la fuente de la señal, y los dispositivos de  entrada-salida tienen un cubo en sentido descendiente para terminar la señal, por lo que su función es "hablar" o establecer la comunicación entre los dispositivos. La ilustración mostrada es un conector para un cubo de "A", es de forma rectangular y de 3/16 pulg. por el 1/2 pulg. de su tamaño. El enchufe en la computadora es un enchufe de ' A '. El enchufe en el dispositivo, o el extremo en sentido descendiente, es el enchufe de ' B '. Que el enchufe está formado como un triángulo con dos de los bordes de ángulo plano. Los cables son señalados por su longitud y tipos de enchufes que tienen. Un cable típico usado es "6 pies. Cable de un B el ", esto significa que tiene seis pies de largo y se configura con un enchufe de ' A ' en un extremo para la computadora y un enchufe de ' B ' en el otro extremo para el dispositivo. Esto es un cable típico de la conexión del dispositivo.

Los cubos intermedios se pueden incluir en la configuración. Un cubo típico de la distribución tendría un ' B en sentido descendiente ' el enchufe que viene de la computadora, y proporciona a partir de cuatro a ocho "los enchufes de A" para la distribución a los dispositivos en sentido descendiente. La longitud máxima del cable es de 5 metros, o cerca de 16 pies. Puesto que cada cubo es un repetidor, la señal se puede propagar a través de los cables adicionales  hasta seis cubos totales, es decir, cinco cables que conectan hasta 15 pies por cada uno al final con la corriente y los cubos en cada extremo. Los cubos intermedios de la distribución pueden proporcionar opcionalmente energía adicional a sus cubos en sentido descendiente o distribuir simplemente de forma proporcional por el cubo por aguas arriba. El uso de la energía adicional en el cubo es lo más parecido posible a un transformador de la fuente de alimentación conectado a la pared y este puede ser enchufado para proporcionar energía adicional del dispositivo en cualquier momento.

• Mayor capacidad de expansión. La preocupación de los fabricantes por la facilidad de uso siempre ha permitido hacer más cosas y más rápido. La tecnología USB amplía esta ventaja al permitir las conexiones en funcionamiento, para que los usuarios puedan incorporar un dispositivo fácilmente y cuando lo necesiten, sin demoras. Y cuando la cuestión no es tener el periférico necesario conectado, sino la posibilidad de trabajar con varios dispositivos al mismo tiempo, USB admite hasta 127 conexiones simultáneas. Cuando los puertos de un ordenador están al completo, los usuarios pueden conectar un dispositivo denominado hub, que proporciona puertos adicionales (habitualmente cuatro o siete) y seguir conectando más periféricos y hubs según haga falta.

Comparación de rendimiento. USB ofrece frecuencias de transferencia de datos de hasta 12 megabits por segundo, más de 1.200 veces más rápido que los 10 kilobits por segundo que consiguen los puertos ADB (indicados aquí con un píxel, aunque la velocidad real no llega a 1/3 de píxel) y más de 50 veces más rápidos que los 230 kilobits por segundo de los puertos serie tradicionales de Apple.

Los fabricantes  incorporarán el USB en los nuevos productos por estos motivos y por una ventaja adicional muy importante: la mayor variedad de periféricos que USB aportará a nuestros usuarios. En su condición de especificación de conectividad abierta, diseñada expresamente para responder a las necesidades actuales y adaptarse a las futuras, la tecnología USB es el estándar multiplataforma de la informática personal. Elimina claramente las distinciones de plataforma entre los periféricos, permitiendo que los usuarios escojan entre una mayor gama de dispositivos, con la tranquilidad de que están haciendo una inversión segura, incluso si decidieran compartir dispositivos con usuarios de otras plataformas. Las empresas que se desenvuelven en un entorno informático multiplataforma pueden adquirir periféricos basándose exclusivamente en la funcionalidad requerida, sin adaptar el presupuesto a los porcentajes relativos de cada tipo de plataforma.

Para los fabricantes de periféricos, la tecnología USB aporta la misma seguridad y libertad: los desarrolladores responden a las necesidades del usuario potencial con el mismo producto de hardware para todas las plataformas (sólo deben proporcionar el controlador adecuado o

asegurarse de que hay uno preinstalado en el sistema.) Con estas ventajas resulta sencillo comprender por qué USB ha sido aceptado por cientos de fabricantes, incluidas algunas de las grandes marcas de periféricos. Además, sus menores costes de desarrollo y producción, unido a la creciente competencia derivada de la desaparición de incompatibilidades de plataforma, contribuirá a la ventaja más valiosa para el usuario: una mayor selección de dispositivos para elegir, cada vez más potentes y variados.

Enchufe y puerto estandardizados

Las marcas estandardizadas del enchufe y del USB del puerto que agregan los dispositivos periféricos tan fáciles, cualquier persona pueden hacerlo. Primero, el USB substituye todas las clases diferentes de conectadores portuarios seriales y paralelos por una combinación estandardizada del enchufe y del puerto. 

Con  USB incorporado, usted justo los enchufa y los gira! El USB hace el automático de proceso entero. Es como la adición de nuevas capacidades inmediatas a su PC que usted nunca necesita abrir su PC, y usted no necesita preocuparse de diapositivo suplementario las tarjetas, ajuste de los interruptores dip o de IRQs.

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Definición 

El sistema de señalización  7 (SS7) es una arquitectura para realizar señales out-of-band para soportar el establecimiento de llamadas,  facturación, enrutamiento, y funciones de intercambio de información de la red de teléfono pública (PSTN). SS7 identifica las funciones que se realizan por una red de señalización y un protocolo para permitir su funcionamiento.

¿Qué es señalización? 

La señalización se refiere al intercambio de información entre los componentes requeridos de la llamada para proporcionar y mantener el servicio.

Como usuarios del PSTN, intercambiamos señalizaciones con los elementos de la red todo el tiempo. Los ejemplos de señalización entre el usuario de un teléfono y la red de teléfono incluyen: los dígitos que se marcan para realizar la llamada, tono para marcar, acceso a mail box, envió de un tono de llamada en espera, etc. 

SS7 es un medio por el cual los elementos de la red telefónica intercambia información, siendo esta transportada en forma de mensajes. Los mensajes SS7 pueden transportar  información, tales y como: 

• Estoy redireccionando una llamada del 212-555-1234 al 718-555-5678. Búsquela en el troncal 067.
• Alguien está marcando el 800-555-1212. ¿A donde enruto la llamada?.
• El suscriptor que está realizando la llamada por el troncal 11 y está ocupado. Libere la llamada y envíe un tono de ocupado.
• La ruta XXX está congestionada. Por favor no envié ningún mensaje a la ruta XXX a menos que éste sea de prioridad 2 o mayor.
• El troncal 143 está fuera de servicio por mantenimiento.

SS7  se caracteriza por paquetes de datos de alta velocidad y señalizaciones out-of-band.

¿Qué es señalización Out-of-band? 

Señalización out-of-band (fuera de banda) es aquella que no ocurre sobre la misma ruta de la conversación.

Cuando realizamos una llamada escuchamos la señal para marcar, digitamos los números y escuchamos el repique de la llamada, todo sobre el mismo canal con el mismo par de cables. Cuando la llamada es completada, nosotros hablamos sobre las misma ruta que fue utilizada por la señalización. La telefonía tradicional utiliza este mismo esquema de trabajo. Las señales de inicio de una llamada entre un suiche y otro siempre tiene lugar sobre el mismo troncal que eventualmente llevaría la llamada. La señalización toma la forma de una serie de tonos de multifrecuencia (MF), como el tono de llamado entre los suiches.

La señalización out-of-band establece un canal digital separado para el intercambio de información de señalización. Este canal es llamado enlace de señalización. El enlace de señalización es utilizado para llevar todos los mensajes de señalización necesarios entre dos nodos. Así cuando una llamada es realizada, al discar los dígitos, el troncal seleccionado y otra información pertinente, son enviados entre los suiches utilizando sus enlaces de señalización, y en última instancia la conversación. Hoy en día, los enlaces de señalización manejan una rata de información de 56 o 64 kbps. Es interesante destacar que mientras las señalización SS7 es utilizada entre elementos de redes, el canal ISDN D extiende el concepto de señalización de out-of-band, como la interfase entre el suscriptor y el suiche. Con el servicio ISDN, la señalización puede converger entre el usuario de una estación y el suiche local, la cual es llevada como un canal digital separado llamado Canal D. La voz o los datos que conforman la llamada es llevada en uno o más canales B.

¿Por qué la señalización Out-of-band?

La señalización out-of-band tiene varias ventajas que la hacen más deseable que la señalización in-band tradicional:

• Permite transportar más datos a mayor velocidad (56 kbps pueden llevar datos más rápido que MF)
• Permite la señalización en cualquier momento en todo el período de duración de la llamada y no sólo al inicio de la misma.

Arquitectura de la Red de Señalización

En un diseño simple, como se puede observar en la figura siguiente, podemos visualizar como pueden interconectarse las rutas de dos suiches como enlaces de señalizaciones, para soportar el intercambio de voz y datos. Este tipo de señalización es conocida como señalización asociada.

La señalización asociada trabaja correctamente a lo largo de los suiches si los requerimientos de señalización son entre él y otro suiche que esté en un troncal son iguales. Si el inicio y manejo de la llamada fuese el único uso del SS7, la señalización asociada satisface esta necesidad de una forma simple y eficiente. De hecho, muchas de las señalizaciones out-of-band desarrolladas en Europa hoy en día utilizan el modo de señalización asociada.

En Estados Unidos, diseñaron una  red de señalización que permitiera a cualquier nodo intercambiar señalizaciones con cualquier otro con capacidad SS7. Es de resaltar que este esquema es mucho más complicado ya que no estamos hablando de conexiones directas. Es de aquí que surge lo que conocemos como Arquitectura SS7 de Norte América.

Arquitectura Básica de Señalización

La figura anexa muestra en un ejemplo sencillo como los elementos básicos de una red SS7 se despliegan para formar dos redes interconectadas.

En la figura podemos observar:

1. STPs W y X realizan funciones idénticas, por lo que podemos decir que son redundantes. Ellos se refieren como par acoplado de STPs, de igual forma como ocurre con Y y Z.
2. Cada SSP tiene dos enlaces (o sistemas de enlaces), uno a cada STP de un par acoplado. Todo la señalización SS7 del resto del mundo se envía sobre estos enlaces. Como los  STPs de un par acoplado son redundantes, los mensajes enviados sobre cualquier enlace (a cualquier STP) serán tratados de forma equivalente.
3. Los STPs de un par acoplado son unidos por un enlace (o set de enlaces).
4. Dos pares acoplados de STPs son interconectados por cuatro enlaces (o set de enlaces). 
5. SCPs generalmente son desplegados en pares (pero no siempre es así). Con los STPs, los SCPs de un par funcionan idénticamente, pero ellos no están unidos directamente por un enlace.
6. Una arquitectura de señalización como esta, proporciona los caminos de señalización indirecta entre los elementos de redes.

Ejemplo de una Llamada Básica

Para este punto tomemos como base la siguiente figura donde tenemos varias llamadas básicas entre dos suscriptores A y B con señalización SS7.

1. El switche A analiza los dígitos marcados y determina si necesita enviar la llamada al suiche B.
2. El suiche A selecciona un troncal libre entre él y el suiche B y formula e inicia el mensaje de direccionamiento (IAM), que corresponde al mensaje básico necesario para iniciar la llamada. El IAM es direccionado al suiche B. En el se identifica el suiche iniciador (suiche A), el suiche destino (suiche B), el troncal seleccionado, la llamada y números a llamar, así como otra información adicional.
3. El suiche A toma uno de sus enlaces (por ejemplo AW) y transmite el mensaje sobre el enlace para la ruta del suiche B.
4. El STP W recibe el mensaje, inspecciona las etiquetas de enrutamiento y determina que debe ser enrutado al suiche B. Esta transmisión de mensaje se realiza en el enlace BW.
5. El suiche B recibe el mensaje y una vez analizado determina si el número al cual se está llamando está disponible.
6. El suiche B formula un mensaje de direccionamiento completado (ACM), a través del cual indica que el mensaje IAM llegó a su destino final. Este mensaje identifica el suiche receptor (A), el suiche emisor (B) y el troncal seleccionado. 
7. El suiche B toma uno de los enlaces con A (por ejemplo BX) y transmite el ACM sobre el enlace enrutado al suiche A. Al mismo tiempo se completa en camino de la llamada en la dirección de regreso, envío de los tonos de repique sobre el troncal al suiche A y repiques en la línea del suscriptor a quien se está llamando.
8. El STP X recibe el mensaje, inspecciona las etiquetas de enrutamiento y determina que debe ser enrutado al suiche A, transmitiendo el mensaje por el enlace AX.
9. En la recepción del ACM, el suiche A conecta la llamada del suscriptor por el troncal seleccionado en la dirección de regreso, de esta forma el que llama puede oír el sonido enviado por el suiche B.
10. Cuando el suscriptor de la llamada toma el teléfono, el suiche B formula un mensaje de respuesta (ANM), identificando el suiche receptor (A), el suiche que envía (B) y el troncal seleccionado.
11. El suiche B selecciona el mismo enlace del suiche A que utilizó previamente para transmitir el ACM (enlace BX), y envía el ANM . En este momento el troncal conecta la llamada en ambas direcciones para así permitir la conversación.
12. El STP X reconoce que el ANM es direccionado al suiche A y lo redirecciona sobre el enlace AX.
13. El suiche A se asegura que el suscriptor de la llamada está conectado por el troncal  (en ambas direcciones) y es entonces cuando puede tener lugar la conversación.
14. Si el suscriptor que llamó termina la comunicación primero (colgando la llamada), el suiche A generará un mensaje de liberación de direccionamiento (REL)  al suiche B, identificando el troncal asociado a la llamada. Este mensaje se enviará por el enlace AW.
15. El STP W recibe el REL y determina estar trabajando con el suiche B y redirecciona éste por el enlace WB. 
16. El suiche B recibe el REL, desconecta el troncal de la línea del suscriptor, regresándolo al estado de disponible y genera un mensaje de liberación de direccionamiento completada (RCL), de regreso al suiche A, que será transmitido por el enlace BX.
17. El STP X recibe el RLC y determina que está trabajando con el suiche A y redirecciona éste por el enlace AX.
18. Al recibir el RLC, el suiche A pone en disponible el troncal identificado.

Ejemplo de Búsqueda en la Base de Datos

Las personas generalmente están familiarizadas con el concepto de gratis de los números 800 (o 888), pero estos números tienen capacidades adicionales significativas hechas posibles por la red SS7. Los números 800 son números de teléfono virtuales. Aunque son utilizados para señalar a los números de teléfono verdaderos, no se les asignan a si mismo a un suscriptor. 

Cuando un suscriptor marca un número 800, el suiche, reconoce que éste es un número 800, el cual requiere tratamiento especial, por lo cual inicia una búsqueda de instrucciones en una base de datos. La base de datos proporcionará un número de teléfono verdadero al cual la llamada deba ser dirigida, o identificará otra red  hacia la cual la llamada se deba enrutar para ser procesada.

En el siguiente ejemplo se describe con mayor detalle la secuencia de una llamada a un número 800.

1. Un suscriptor desea reservar un carro en una empresa de alquiler de vehículos, para lo cual llama a la  empresa a través de un número 800. Esta operación se inicia en la figura por el suiche A.
2. Cuando el suscriptor finaliza el discado del número, el suiche A reconoce que éste es un número 800, el cual requiere tratamiento especial.
3. El suiche A formula un mensaje de búsqueda que incluye el número 800 al cual se está llamando y quien llama, y envía esto por el STPs (por ejemplo X) sobre el enlace de A al STP (AX).
4. El STP X determina que está recibiendo una búsqueda de un 800 y selecciona la Base de Datos que le proporcionará los datos a esta búsqueda (por ejemplo M).
5. El STP X envía la búsqueda del SCP M sobre el enlace a A (MX). SCP M recibe la búsqueda, extrae la información y selecciona el número real o red, a la cual la llamada debe ser enrutada.
6. SCP M formula el mensaje de respuesta con la información necesaria y apropiada para el proceso de llamada, direcciona éste al suiche A, selecciona un STP y un enlace (por ejemplo MW), y enruta la respuesta. 
7. STP W recibe el mensaje de respuesta, reconoce que es direccionado al suiche A y lo enruta sobre AW.
8. El suiche A recibe la respuesta y utiliza esta información para determinar donde la llamada debe ser enrutada. Toma el troncal para el destino, genera un IAM y realiza los pasos que presentamos en el ejemplo del punto anterior para completar la llamada.

Capas del Protocolo SS7

La red SS7 en un sistema interconectado de elementos de red que se utilizan para intercambiar mensajes, para soportar las funciones de telecomunicaciones. El protocolo SS7 está diseñado para facilitar estas funciones y mantener las redes sobre las cuales está provisto. Como la mayoría de los protocolos modernos, el protocolo SS7 está conformado por capas, cada una de ellas con funciones específicas.

Capa Física

Se definen las características físicas y eléctricas de los enlaces de señalización de las red SS7. Los enlaces de señalización utilizan canales DS-0 y llevan datos de señales crudos en una rata de transferencia de 56 kpbs o 64 kbps, siendo la de 56kbps la utilizada más comúnmente.

Mensaje de Transferencia por Parte - Nivel 2

Esta capa (MTP Nivel 2) proporciona la funcionalidad del enlace-capa. Se asegura de que los dos puntos finales de un enlace puedan intercambiar mensaje de señalización. Se incorporan capacidades tales como: verificación de error, control de flujo y verificación de secuencia.

Mensaje de Transferencia por Parte - Nivel 3

Esta capa (MTP Nivel 3) extiende las funcionalidades que provee el MTP nivel 2, para proporcionar la funcionalidad de la capa de redes. Se asegura que los mensajes puedan ser entregados entre los puntos de señalización a través de la red SS7, sin importar si estos están conectados directamente. Incluye todas las capacidades de direccionamiento de nodos, enrutamientos, rutas alternas y control de congestión.

Juntos los niveles 2 y 3 conforman la pieza de transferencia de mensaje (MTP).

Control de la Conexión de Señalizaciones

El (SCCP: Signaling Connecction Control Part), proporciona dos funciones importantes pero adicionalmente carece la capa de MTP. 

Mientras la red MTP maneja mensajes, los mensaje básicos de llamadas son direccionadas a un nodo en su totalidad, ademas, otros mensajes son utilizados por aplicaciones separadas (refiriéndonos a subsistemas) dentro del nodo. Un ejemplo de un subsistema son los procesamientos de las llamadas 800, llamadas por calling-card, AIN (Advanced Intelligent Network), etc; donde el SCCP permite que estos subsistemas puedan ser direccionados explícitamente.

• La segunda función provista por el SCCP es la habilidad de mejorar el enrutamiento utilizando la capacidad "llamada traducción del título global" (GTT: Global Title Translation). El GTT libera puntos de señalización que para saber los destinatarios potenciales hacia los cuales se deba enrutar un mensaje. El suiche puede originar una búsqueda por ejemplo, y esta ser tratada como un direccionamiento a un STP junto con una petición para el GTT. El STP puede examinar la porción del mensaje y determinar donde deber ser enrutado el mensaje y seguidamente enrutarlo. Un ejemplo podemos ilustrarlo con el procedimiento de las calling-card, donde la búsqueda para verificar que la tarjeta es válida (es decir que tiene saldo y puede ser utilizada), se deben enrutar a un SCP previamente designado por la compañía que publicó la tarjeta telefónica. Si se mantiene una base de datos a nivel nacional donde podamos realizar una búsqueda, los suiches generarán una búsqueda a la base de datos, tratadas a sus STPs locales y que utilizando el GTT seleccionaran el destino correcto donde el mensaje será enrutado. 

Los STPs deben mantener una base de datos que les permita determinarse dónde una búsqueda debe ser realizada. GTT centraliza con eficacia el problema y los lugares donde está el nodo STP que se ha diseñado para realizar esta función

Parte del Usuario ISDN (ISUP)

La pieza de usuario de ISUP define los mensajes y el protocolo usado para establecer y romper las llamadas de voz y datos sobre el switch de la  red pública (PSN), y manejar la red de troncales en la cual estas se encuentran1. A pesar de su nombre, ISUP se utiliza para las llamadas del ISDN y de non-ISDN. En la versión norteamericana de SS7, los mensajes de ISUP confían exclusivamente en MTP para transportar mensajes entre los nodos en cuestión.

Parte del uso de las Capacidades de la Transacción (TCAP)

El TCAP define los mensajes y el protocolo utilizado para la comunicación entre aplicaciones en los nodos. Es utilizado para los servicios como: calling card, números 800, y AIN; porque los mensajes de TCAP pueden ser entregados como aplicaciones individuales dentro de los nodos donde fueron direccionados, utilizando el SCCP como transporte.

Operaciones, Mantenimiento y Pieza de la Administración (OMAP)

OMAP define los mensajes y el protocolo diseñados para asistir a los administradores de la red SS7. A la fecha, el desarrollo de estas capacidades han ayudado con los procedimientos de validación de tablas de rutas en la red, para los diagnósticos de los problemas con los enlaces. OMAP incluye los mensajes que utilizan en el MTP y SCCP para los enrutamientos.

Qué pasa sobre el enlace de señalización 

La señalización de información que pasa sobre un enlace se llaman unidades de señal (SUs)

Los tres tipos de unidades de señal que se definen en el protocolo SS7, son:

1. Unidades de señal de mensaje (MSUs). 

2. Unidades de señal del estado de acoplamiento (LSSUs). 

3. Unidades de señal de relleno (FISUs).

SUs se transmiten continuamente en ambas direcciones en cualquier enlace que esté en servicio. Una señalización que no tiene MSUs o LSSUs a enviar, enviará FISUs sobre el enlace. El FISUs realiza la función sugerida por su nombre; llena el enlace de señalización hasta que hay una necesidad de enviar una señal útil. También facilitan la transmisión del enlace que supervisa y el reconocimiento de otro SUs. Las unidades de señal en un enlace están delimitados por un patrón único de 8-bit, conocido como bandera, siendo éste "01111110". Debido a la posibilidad que los datos dentro de un SU contuvieran este patrón, las técnicas de la manipulación de pedacito, se utilizan para asegurarse de que el patrón no ocurre dentro del mensaje mientras que se transmite sobre el enlace. Así, cualquier ocurrencia de la bandera en el enlace indica el final de un SU y del principio de otro.

Direccionamiento en la red SS7

Cada red debe tener un esquema de direccionamiento, y la red SS7 no es diferente. Se requieren las direcciones de red de modo que un nodo pueda intercambiar señales con los nodos sobre los cuales no tiene un enlace físico. En SS7, se asignan las direcciones usando una jerarquía de tres niveles. Los puntos individuales de señalización son identificados como pertenecientes a un cluster de puntos de señalización, dentro de este cluster a cada punto se le asigna un número; y a su vez este cluster es definido como parte de una red.

Cualquier nodo en la red Americana SS7, puede ser direccionada por los números definidos en los tres niveles: red, cluster, y número del miembro. Cada uno de estos números es un número de 8-bit y puede tomar valores a partir de 0 a 255. Este direccionamiento de tres niveles es conocido como código de punto de la señalización de punto.

Los número de la red son asignados sobre una base a nivel nacional por un grupo neutral. Las compañías de operación regional de Bell (RBOCs), las compañías de teléfonos, y los carriers de intercambio; ya tienen números asignados de la red. Debidos a que los números de la red son relativamente escasos, las compañías de redes tienen la expectativa de conocer mejor los requerimientos, con el fin de asignar los números de la red. Las redes más pequeñas, pueden asignar uno o más números del cluster de números dentro de los números 1, 2, 3 y 4; para las redes aún más pequeñas se les asigna el número 5. Este número que se asigna está determinado por el estado donde están situadas. El número 0 no está disponible para estas asignaciones y el número 255 está reservado para ser utilizado en el futuro.

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• FDMA (Acceso Múltiple por División de Frecuencias), en donde la transmisión de cada estación terrena se le asignan bandas de frecuencias específicas, para los enlaces de subida y bajada dentro de un ancho de banda determinado para el canal, las cuales se pueden preasignar o asignar de acuerdo con la demanda, por lo que dichas estaciones se encuentran separadas en el dominio de frecuencias;
• TDMA (Acceso Múltiple por División de Tiempo), cada estación terrena trasnmite pequeñas ráfagas de información durante una ranura de tiempo específico (intervalo) dentro de una trama TDMA; estas se encuentran sincronizadas, en consecuencia las transmisiones provenientes de distintas estaciones terrenas están separadas en el dominio del tiempo;
• CDMA (Acceso Múltiple por División de Códigos), todas las estaciones terrenas transmiten dentro de la misma banda de frecuencias, y por razones prácticas, no tienen limitación de cuando pueden transmitir o en que frecuencia de la portadora; en este caso la separación de señales se realiza por medio de técnicas de encriptación/deencriptación cubiertas.

Considerando CDMA como una de las formas más comunes y de actualidad en el campo de las telecomunicaciones, una de sus mayores ventajas es que no existen restricciones de tiempo o de ancho de banda, por lo que cada transmisor de estación terrena puede hacerlo, cada vez que lo desee, y puede utilizar cualquier ancho de banda o todos los anchos de banda asignados al sistema de canalización o a un canal en particular. Dado que no hay restricción a CDMA a veces se le conoce también como Acceso de Múltiple Espectro Disperso, ya que las transmisiones se pueden extender por todo el ancho de banda designado. Estas de igual forma son separadas por medio de técnicas de encriptación/deencriptación de cubiertas, es decir, que las transmisiones son codificadas con una palabra única binaria llamada código de chip, por lo que cada estación tiene un código de chip único, para lo cual en la emisión y recepción del mensaje debe conocerse en cada estación el código de chip para la transmisión.

En la figura 1 se describe el diagrama a bloques de un codificador y decodificador CDMA. En el codificador (figura 1.a) los datos de entrada (que pueden ser señales de banda de voz codificadas en PCM o datos digitales en crudo) se multiplican por un código de chip único. El código de productos modula una portadora IF PSK que se convierte en RF para su transmisión. En el receptor (figura 1.b), la RF se convierte a IF, y de esta, se recupera una portadora PSK coherente. Adicionalmente, el código de chip se adquiere y se utiliza para sincronizar el generador de códigos de la estación receptora. Aunque sabemos que la estación receptora sabe el código de chip, esta tiene que generar uno nuevo que sea síncrono en tiempo con el de recepción.

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Este código de chip sincrono recuperado multiplica la portadora PSK recuperada y genera una señal modulada PSK que contiene la portadora PSK, más el código. La señal IF recibida que contiene el código de chip, la portadora PSK y la información de los datos se compara con la señal IF recibida en el correlacionador, cuya función es comparar las dos señales y recuperar los datos originales. Esencialmente, el correlacionador resta la portadora PSK recuperada + código de chip de la portadora PSK recibida + código de chip + datos. El resultado son los DATOS.

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La conmutación es el proceso por el cual se pone en comunicación un usuario con otro a través de una infraestructura de comunicaciones común, para la transferencia de información.

Por tanto las redes de conmutación emplean tres servicios fundamentales que son el telefónico, el telegráfico y el de datos, sobre las cuales pueden utilizarse una de las tres redes actuales, que son:

• De circuitos (telefónico)
• De Mensajes (telegráfico)
• De Paquetes (telefónico-telegráfico-datos)

A tal efecto existen diferencias en el tiempo que se tarda en enviar un mensaje a través de una red compuesta de "n" nodos, debido fundamentalmente al establecimiento de la conexión y las técnicas de comprobación y/o validación.

A continuación un cuadro esquemático-comparativo de los tres tipos de redes de conmutación:

Esquema gráfico de los tres tipos de redes de conmutación:

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Este site contiene documentación sobre Señalización SS7.

http://www.webproforum.com/illuminet/  

Este Site contiene documentación sobre la especificación Universal Serial Bus (USB)

http://a772.g.akamai.net/7/772/51/d833c88a53ed1a/www.apple.com/es/usb/pdf/usbfactsheet.pdf

http://www.noccc.org/bytes/articles/v01/326.html

Bibliografía Consultada

Redes y Servicios de Telecomunicaciones, Jose Manuel Huidobro Moya. 3era. Edición, Prentice Hall, 2001.

Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Wayne Tomasi. 2da. Edición, Pearson Education. 2001.

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Ultima actualización 01/06/2002 07:00 p.m.