Les invito a leer la historia de las telecomunicaciones
empezando por el telégrafo, para abreviar el largo de esta nota. El estudio
de las redes telefónicas es algo complicado; para empezar, los manuales
técnicos de la Bell, fueron escritos en un lenguaje “alienigeno” combinando
términos antiguos junto con otros muy complejos; luego, apareció la F.C.C.
que agregó un carácter legal al “Lenguaje Bell ” con su “ Parte 68 “.
Se debe recordar que la Bell funcionó como un monopolio en el mayor tiempo
de su existencia y este hecho contribuyó a la invención de un lenguaje
aislado de la jerga ingenieril de la época.
La Red Telefónica se creó alrededor de 70 años
antes de que fuese inventado el transistor; esto obliga a comprender,
tanto la manera de cómo las computadoras y sus interfaces interactúan
con la red, así como también los teléfonos que trabajaron en 1920, pues
en la evolución de la Red Telefónica se quiso que ésta fuese compatible
con los primeros aparatos. Si en un museo se decide a conectar un antiguo
aparato telefónico, éste funcionará satisfactoriamente.

Ilustración 1 Diagrama simplificado de una Central Local y sus Abonados
o Suscriptores
Esta es una de las maravillas de la Red Telefónica
hoy en día, lo que la hace más difícil de mantener, ya que cualquier equipo
nuevo que se diseñe deberá ser compatible con ella.
El diseño de equipos para ser conectados a la red
telefónica actualmente es una tarea difícil. A despecho de su magnitud
y complejidad, ésta cumple tareas sencillas para el usuario; empezando
con un par de terminales a los cuales el “abonado” se conecta. Estos cables
llegan a una Central, la que interactúa con el abonado hasta establecer
una conversación con otro usuario mediante una matriz de conmutación,
ver Ilustración 1. Existe comunicación entre centrales mediante los “Troncales”
previa compresión de la voz y multiplexación en tiempo o frecuencia. Por
los momentos, nos concentraremos en los equipos terminales y como interactúan
con la central telefónica.
En la Central Telefónica, existen baterías de 48
V en corriente continua, las cuales “energizan” los equipos terminales
conectados a ella. Dependiendo de la distancia entre el abonado y la central,
la impedancia de la línea en DC puede variar entre 400 a 1750 W, por otra
parte; la impedancia AC es de alrededor de 600 W, la cual corresponde
a la impedancia característica de un cable bifilar, usado comúnmente en
telefonía.
Cuando el teléfono está en “colgado”, la impedancia
del equipo terminal es grande, no drenando corriente de las baterías de
la Central; al descolgarse el teléfono, comienza a circular corriente
(dependiendo de cuánto consuma el equipo terminal para alimentar su circuitería
interna), de esta manera, la Central detecta que el usuario desea comunicarse
y envía una señal o tono (de 350 a 440 Hz, a un nivel de -13 dBm) de invitación
a marcar. En Venezuela el tono es de 425 Hz (a modo de referencia: la
nota musical “LA” natural es de 440 Hz).

Ilustración 2: Diagrama simplificado de un lazo de suscriptor
Para comunicarse con otro usuario, se marcan los
números que corresponden al código de ese usuario, para ello; el teléfono
abre el circuito o lazo en forma intermitente, (ver Ilustración 2) haciendo
que la Central lo interprete, estableciendo conexión con el abonado de
destino, a ésto se le conoce como marcación decádica. Dependiendo del
número marcado, la Central se conectará a otras Centrales, o directamente
al abonado, si éstos comparten la misma Central. Así, la Central conectada
al abonado destino comprueba que esté desocupado ( si el teléfono está
ocupado, presentará baja impedancia ) y enviará al abonado origen un tono
de ocupado ( entre 480 y 620 Hz, a -24 dBm ). Para avisar al abonado destino,
la Central superpone a la alimentación de ese abonado una tensión alterna
de 40 a 130 Vrms, 25 Hz; esto es lo que hace sonar el timbre.
Cuando el abonado receptor descuelga cambia la
corriente drenada por el lazo del subcriptor, este cambio es detectado
por la Central mediante un relé sensor, ver Ilustración 2, la cual suspenderá
la señal de timbre e iniciará la conexión con el abonado emisor que llamó.
Vemos entonces que, esta comunicación, entre el
abonado y la central, es como una conversación tendiente a establecer,
principalmente, la dirección a quien se desea llamar; a esta conversación
se le conoce como señalización y, a la dirección, codificación o número
telefónico de destino.
Cuando el teléfono es público ( también denominados
monederos y/o tarjeteros ) necesita de una señalización adicional, conocida
como “pulso de cobro”. Este pulso lo envía la Central y, por cada pulso,
el teléfono público efectúa un “cobro”; esto es, se descuenta cierto monto
en Bs. de la tarjeta o monedas insertadas.
La tecnología actual ha sustituido el sistema de
interrupciones consecutivas para marcar un número telefónico por el sistema
multifrecuencial o DTMF (DTMF es el acrónimo de Dual Tone Multi Frecuency
), esto es: se envían dos tonos que la central decodifica mediante filtros
especiales, conociendo en forma instantánea qué dígito se marcó , este
sistema supera al decádico por que no hay que esperar tanto tiempo para
que la central detecte tantas interrupciones, según el número marcado.
Este sistema fue posible por el desarrollo de circuitos integrados que
generan estos tonos desde el equipo terminal, consumiendo poca corriente
de la red y sustituyendo el sistema mecánico de interrupción-conexión
(el anticuado disco marcador) así como los relés y switch cross-bar. Sin
embargo, el funcionamiento del sistema así como los parámetros eléctricos
no han cambiado mucho; tanto es así, que existe una prueba conocida como
POTS (“Plain Old Telephone Service”) consistente en hacer funcionar el
teléfono sin central de tal manera de asegurar las comunicaciones en caso
de desastre u otro acontecimiento. Para ilustrar esto, podriamos intentar
abriendo un teléfono con disco (el del abuelo) y otro con teclado.
Hasta 1956, AT&T mantuvo un monopolio en el uso
de la red telefónica estadounidense, esto tuvo una gran ventaja pues cubrió
todo el territorio de teléfonos, tanto así, que hoy en día Estados Unidos
posee un poco menos del 50% de los teléfonos en el mundo!. Solo sus equipos
podían ser conectados y solo AT&T podía proveer servicio local y de larga
distancia. En 1956 el caso “Hushaphone” y más tarde en 1968 “Carterphone”
rompieron este monopolio, permitiendo que otras compañías se interconectaran
con la red telefónica, tratando que la interconexión no causara ningún
daño a la misma. En primer lugar, la compañía telefónica suplió una interface
conocida como el DAA (“Data Access Arrangement”= arreglo para el acceso
de datos). A través del DAA se lograba preservar la integridad de la red
aunque hubieron ciertas desventajas en su uso, uno de ellos era que había
que pagar por el y el otro era que se dependía de la cooperación de la
Bell System para desarrollar y negociar equipos telefónicos los cuales
debían ser compatibles con dicho arreglo.
Con el crecimiento de la comunicación de datos,
la FCC se vio en la necesidad de estandarizar para permitir la interconexión
directa a la red telefónica sin el uso del DAA. Este proceso se completó
en 1976 cuando la FCC promulgó las normas contenidas en el parte 68 (Título
47 del código de regulaciones federales apartes 20-69). Su propósito era
y es proveer un estándar uniforme para la protección de la red telefónica
de daños provocados por conexiones de equipo terminal. Análogamente; la
CANTV ha elaborado sus normas (que en lo relativo a este trabajo son las
normas para teléfonos de suscriptor DE-110601 y las normas para teléfonos
públicos DE-120803, siendo estas más exigentes (y difíciles de mantener)
por la variedad de equipos conectados a su red, donde toda clase de tecnologías
coexisten, desde las más antiguas, hasta las más modernas, y provenientes
de diversas partes del globo.
Uno de los detalles de la normativa de la FCC es
que basándose en los parámetros circuitales de la red (aún vigente) se
desarrolló un modelo para simular la central y la línea de suscriptor
(ver Ilustración 3). Los componentes están en su mayoría en pares para
evitar ruido en modo común (mejor conocido como “Hum”), a continuación;
detallaremos lo que simula cada elemento circuital: La tensión de 48 [Vdc]
es la batería de la central y puede tener valores entre 42 y 56 [V] el
cambio de polaridad es utilizado en algunos países (Reino Unido) para
señalización de cobro en teléfonos públicos, los inductores corresponden
a los relés sensores de colgado-descolgado del abonado, las resistencias
simulan cuan distante esta la central del suscriptor o abonado; como en
Venezuela se usa (comúnmente) el cable 0,4 [mm] de diámetro (ver Anexo
I) se tienen 280 [W/km] que simulan en el presente trabajo una longitud
de 400/280 [km]@1,43[km]; a modo de ejemplo y para tener un orden de magnitud,
la mayor distancia soportada en el lazo de suscriptor sin que degenere
la calidad de voz y señalización es de casi 4 [km]. Los condensadores
de acoplo eliminan la componente DC de la batería de la central “leyendo”
en Ro la señal transmitida por el abonado, esta impedancia debe corresponder
a la impedancia característica de la línea de transmisión para las frecuencias
vocales, un valor aproximado es 2×300 [W] para un intervalo de frecuencias
entre 300[Hz] y 3400[Hz].

Ilustración 3: simulador de lazo de suscriptor-central
Referencias
1.- Glen Dash and Isidor Straus, “Direct connection:
Interfacing to the telephone Network” Telecommunications ,pp 264-286
2.- Dash Straus & Goodhue, Inc “Part 68 compliance - Making Your Connections”
Telecommunications advertisement (propaganda).
3.- Gordon W. Wolfe, Computer peripherals that you can build. Editorial
Tab Books 1982. cap. 3
4.- National Instruments, 1993 Catalog IEEE 488 and VXIbus Control, Data
Acquisition, and Analysis, 1993, “GPIB Tutorial” pp. 2-9, 2-16
5.- CANTV ,Plan de Transmisión de la Red Telefónica Venezolana PBT-TX-TF
,Vol. II, 1989
6.- Federal Communications Commission, FCC part 68
7.- Dash Straus,“Compliance Engineering” , Telecommunications .pag 270
8.- ANSI/EIA-470-A,Telephone Instruments With Loop Signaling, Electronic
Industries Association, 1987
9.- Louis A. Robb, Diccionario para ingenieros, CECSA, 1987
10.- CANTV. “Especificaciones Técnicas para Telefono de suscriptor ET-ATA-005”,
Rev 08/92, CANTV/VPR.
11.- BRÜEL&KJÆR. “Artificial Mouth Type 4216, Instructions and Applications”.Nov.
1964
12.- BRÜEL&KJÆR. “Precision Sound Level Meter Type 2203, Instructions
and Applications”.Marzo 1971
13.- BRÜEL&KJÆR. “Sound Level Calibrator Type 4230, Instructions and Applications”.Mayo
1974
14.- BRÜEL&KJÆR. “1/4 inch Condenser Microphones Type 45135/4136, Instructions
and Applications”.Febrero 1974
15.- BRÜEL&KJÆR. “Measuring Amplifier Type 2608, Instructions and Applications”.Septiembre
1971
16.- BRÜEL&KJÆR. “User´s Manual, Telephone Interface”.Diciembre 1992
17.- BRÜEL&KJÆR. “User´s Manual, Service Manual”.1993
18.- CCITT.”Manual sobre mediciones telefonométricas”.UIT.1987