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• Kika Arteaga F

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN

ADMINISTRACION DE LA CENTRAL TELEFONICA DMS – MTX

TRABAJO PROFESIONAL

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO MECANICO ELECTRICISTA PRESENTA: AUDEL ALBERTO MONTES DE OCA DURON

ASESOR: ING. JOSE LUIS RIVERA LOPEZ

CUAUTITLAN IZCALLI. EDO. MEX.

2010

   

“La imaginación es más importante que el   conocimiento. El conocimiento es limitado,   mientras que la imaginación no”  — Albert Einstein   

                      Un especial agradecimiento a mi  familia y a todas las personas   que me han apoyado en este largo,   interminable, pero apasionante camino.    Por ellos y para ellos. 

INDICE   

1. INTRODUCCIÓN ………….………………………………………………………………………………………………2    1.1   DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA ...……………………………………………………….…………..2  1.2   SERVICIOS QUE BRINDA LA EMPRESA …………………………………………………………….3  1.3   HISTORIA DE MOVISAT ……………………………………….………………………………………….4    2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS ………………….…………………………………………………………………….8    2.1   CENTRALES TELEFÓNICAS ………..…………………………………………………………………….8  2.2 RTPC ………………………………………………………………………………………………………………..9  2.3 RED DE ACCESO ……………………………………………………………………………………………..10  2.4 DIGITALIZACION DE LA VOZ ……………………………………………………………………………12  2.4.1 Muestreo ………………………………………………………………………………..………12  2.4.2 Cuantificación ……………………………………………………………………….….…….13  2.4.3 Codificación ………………………………………………………………………………….…14  2.4.4 Multiplexación de la Voz …………………………………………………………..…….16  2.5 ESTANDAR T1/E1 …………………………………………………………………………………………..19  2.6 SEÑALIZACIÓN ……………………………………………………………………………………………...21  2.6.1 Señalización R2 ……………………………………………………………………………....21  2.6.1.1 Señalización nivel de abonado ………………………………………....23  2.6.1.2 Señalización nivel de línea ………………………………..................25  2.6.1.3 Señalización nivel de registro …………………………………………...27  2.6.2 SS7 ………………………………………………………………………………………………….28  2.6.2.1Modelo de referencia SS7 y su estructura ……………………….…33  2.7 PBX ………………………………………………………………………………………………………………..37    3. DESARROLLO Y EXPERIENCIA PROFESIONAL …………………………………………….……………..39    3.1 CENTRAL TELEFONICA DMS ‐ MTX …………………………………………………………………41  3.1.1 Generalidades del Sistema ……………………………………………………………...41  3.1.2 Arquitectura del DMS ………………………………………………………………………42    4. CONCLUSIONES …………………………………………………………………………..……………………………48    5. BIBLIOGRAFÍA ……………………..……………………………………………………………………………………49 

1. INTRODUCCIÓN    La  presente  memoria  de  desempeño  profesional  resume  de  forma  general  pero  concreta,  la  posición  de  la  empresa  en  la  cual  laboro,  la  importancia  de  los  servicios  que ahí se brindan y mi visión muy particular sobre las necesidades y expectativas de  esta.  Por  otro  lado  abordo  lo  que  ha  sido  mi  desarrollo  profesional,  mencionando  los  proyectos en los cuales he participado y los problemas que enfrento día a día. Antes de  esto agrego los fundamentos teóricos pertinentes aunque de forma muy superficial, y  digo superficial, ya que cada tema sería digno de libros e investigaciones de maestría y  doctorado. Sin embargo, el objeto central es contextualizar mi campo de trabajo en el  cual me desempeño haciendo uso de estos fundamentos.   Por  último  mis  conclusiones  están  más  enfocadas  a  los  futuros  proyectos  y  a  la  madurez que en mi desarrollo profesional ha dejado laborar en esta empresa.   

1.1 DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA  MOVISAT  pertenece  al  sector  gobierno,  ya  que  es  parte  de  TELECOMM  (Telecomunicaciones  de  México),  esta  brinda  un  Sistema  de  Alta  Disponibilidad  de  Comunicaciones Móviles por Satélite que proporciona una amplia variedad de servicios  de Telefonía, Datos, Internet, Radio localización y Voz Troncalizada, a través de la carga  útil de los Satélites Solidaridad II y AMC 41 usando Banda "L" y "Ku" respectivamente,  con  el  objeto  de  comunicar  desde  cualquier  punto  del  territorio  Nacional  y  Mar  Patrimonial a cualquier sitio del mundo.   Al  proporcionar  servicios  móviles  satelitales,  el  usuario  puede  comunicarse  desde  cualquier  sitio  remoto,  inaccesible  para  cualquier  red  terrestre,  dónde  nadie  llega:  Selva,  Desierto,  Montaña,  Mar  Patrimonial,  etc.  Esta  tecnología  está  al  servicio  de  la  Seguridad  Nacional  de  México  donde  terminales  que  operan  en  MOVISAT  tanto  terrestres,  aéreas  y  marítimas  facilitan  tareas  como  el  combate  a  la  delincuencia,  narcotráfico, casos de emergencia y desastres naturales.  Un objetivo fundamental es Impulsar el desarrollo del campo y el bienestar social de  quienes  alimentan  nuestras  mesas,  comunicando  desde  1996  comunidades  rurales                                                               1

 AMC 4 es un satélite de la empresa Canadiense SES AMERICOM que opera desde 1999 en las Bandas  “C” y “Ku”, con huellas en América del Norte y Centro. Así mismo maneja un sistema híbrido de estas  dos frecuencias.  

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menores  a  500  habitantes,  localizadas  en  regiones  aisladas  con  altos  índices  de  pobreza y rezago en alimentación, educación, salud, servicios e infraestructura básica.   

1.2 SERVICIOS QUE BRINDA LA EMPRESA  Con el servicio MOVISAT‐Voz se tienen los siguientes servicios:  Voz Digital Conmutada: Es posible llamar a cualquiera más allá de los límites de la  telefonía tradicional o servicios inalámbricos, es decir a cualquier parte del mundo  desde  cualquier  sitio  y  que  de  otra  forma  sería  imposible  hacerlo  con  otra  tecnología y con costos accesibles.  Dispatch Radio: El servicio de radio troncalizado satelital, es un servicio que habilita  la  comunicación  en  modo  punto‐multipunto,  para  transmitir  voz  en  modo  de  radiodifusión.  Es  una  alternativa  costo‐eficiencia  para  los  sistemas  de  comunicaciones terrestres radio base, ya que se optimizan los recursos dado que  con  una  sola  conferencia  se  pueden  enlazar  hasta  9999  terminales  simultáneamente.  Este  sistema  minimiza  los  costos  de  inversión  y  elimina  costos  para  soportar  una  red  en  su  totalidad.  Cuando  se  establece  una  conferencia,  existen  niveles  de  prioridad  que  pueden  ser  predeterminados  para  definir  quién  será  permitido  a  escuchar  y  hablar  en  cada  sesión.  Los  usuarios  también  están  capacitados  para  marcar  a  la  Red Telefónica  Pública  Conmutada  (PSTN)  o  que  un  usuario de la PSTN haga una conferencia a un grupo particular.  Con el servicio MOVISAT‐Datos es posible recibir grandes volúmenes de información.  También  se  usa  en  servicio  fijo  y  móvil  para  aplicaciones  de  oficina  como  son  la  transferencia  de  archivos,  correo  electrónico,  Internet  a  baja  velocidad.  Este  servicio  establece un circuito dedicado entre el origen y destino de la misma forma que si se  conectara desde la Red de Telefonía Pública Conmutada (PSTN).   Estos dos servicios de forma general están enfocados a atender:  Seguridad Nacional.   Seguridad Pública.   Respuesta a Emergencias.   Transporte.   Explotación Minera.   Industrias de Gas y Petróleo.   Guardacostas.   Militar.     3   

1.3 H HISTORIA D  DE MOVISA AT  En 199 96 se da la  reestructuraación estratéégica de com municacionees móviles vvía satélite,  en  donde  la  Secrretaría  de  Comunicacion nes  y  Transportes  (S.C..T.)  da  instrucciones  a  omunicacion nes  de  México  (TELECOMM)  para  que  q la  Red  MOVISAT  en  lugar  de  Teleco atendeer al sector privado de m manera operativa, atend diera a las eentidades dee Seguridad  Nacion nal  y  los  prroyectos  socciales  que  lee  fueron  en ncomendado os  dentro  del  Plan  de  Desarrrollo para el período 199 94‐2000 y ell período 2000‐2006.  En  199 97  se  pone  en  marcha  el  proyecto o  del  Sistemaa  de  Telefon nía  Móvil  Saatelital  con  2 tecnollogía MSAT , que es un  estándar uttilizado por  Mobile Sateellite Ventures (MSV) y  que fu ue denominaado como M MOVISAT‐Voz, para provveer comunicaciones en banda “L”  dentro o del territorrio nacional y 200 millass náuticas dee mar patrim monial hacien ndo uso de  los Sattélites Solidaaridad I y II. 

     

El  modelo  de  la  red  MOVISA AT  fue  diseñado  a  partir  del  estándar  MSAT,,  siendo  la  compaañía  Westinhouse  Wireless  Solutions  quien  se  encargó  dee  la  integracción  de  los  diferentes sistemaas que confo orman el no odo terrestre e denominado “Centro  de Control  OVISAT” ubiccado en CON NTEL Iztapalaapa, edificio o Telepuertos II.  de MO Este sistema cubrrió las expecctativas sobrre las necesidades del SSistema MOVISAT‐Voz,  misos  adquirridos  con  la  Secretaría  de  Comuniccaciones  y  Transportes  T pero  los  comprom p n  del  serviciio  de  telefo onía  rural  en  1997,  traajo  consigo  (S.C.T..)  para  la  presentación                                                              2

  En  19 990  las  empresas  AMSC  de  los  Estados  Unidos  y  TMI  de  d Canadá,  se  unen  para  la  creación  del  protoco olo  de  comun nicaciones  mó óviles  satelitales  (Estándar  MSAT),  el  cu ual  sería  utilizzado  para  la  implem mentación de un Centro de Co ontrol el cual h haría uso de lo os satélites de B Banda “L” perttenecientes a  cada un na de las empresas. 

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algunaas dificultades, que se p presentaron en el área  encargada d de ejercer laas políticas  comerrciales del Servicio MOV VISAT, y quee hicieron neecesaria la incorporació ón de otros  subsistemas.  d  de  telefo onía  MOVISSAT,  cuentaa  con  una  central  teleefónica  marca  Nortel  La  red Netwo orks,  mode elo  DMS‐M MTX  SNSE,  esta  centtral  fue  diiseñada  paara  cursar  comun nicaciones m móviles celullares, así mismo cuenta con una serie de características y  dispossitivos  que  la  l hacen  mu uy  dinámicaa,  y  su  función  es  la  dee  servir  com mo  interfaz  entre  las  redes  terrestres,  taal  es  el  caso  con  la  Reed  Telefónicca  Pública  Conmutada  C nistración  y  Prepago  (SAP),  y  la  (RTPC)  y/o  redess  privadas,  el  Sistemaa  de  Admin orma Satelittal como lo ees el CGS de la Red MOV VISAT‐Voz.  Platafo

  Fig. 1.1 C Central Telefón nica NORTEL DM MS MTX SNSE.. 

En el aaño 1998, se e celebró un contrato paara la actualiización en hardware y so oftware de  la  cen ntral  telefó ónica  DMS‐MTX  de  marca  m Norteel  Networkss    y  el  Sistema  de  Comunicaciones  Satelitales  (CGS),  con n  las  comp pañías  Norttel  Networrks  y  TMI  munications rrespectivam mente.  Comm Un heecho importaante fue quee en el mess de Mayo d del año 1999 9 por dispossición de la  Cofeteel,  y  a  travéés  del  diario  Oficial  de  lla  Federació ón  se  publicaa  la  norma  NOM‐111‐ SCT‐19 999 y la NOM M‐112‐SCT‐1999 las cuaales describeen la  implem mentación d del sistema  de  señ ñalización  número  n 7  (SSS7),  motivo o  por  el  cual  en  el  añ ño  2002  se  inician  los  trabajos  de  impleementación,    del  men ncionado  sisstema  de  seeñalización  en  la  Red  prepago CON NVERGIN en n ese año y u un año más  MOVISSAT. Adquiriiendo la plattaforma de p 5

tarde inician los trabajos de migración del  protocolo R2 al SS7 con la empresa Alestra  AT&T y Avantel.  Para  el  año  2000  se  realizo  una  ampliación  de  periféricos  en  el  conmutador3,  esté  consistió  en  la  adquisición  de  2  ICP4  y  2  PDTC5,  así  como  de  4  tarjetas  LIU6.  La  ampliación de periféricos se realizo con la empresa Nortel Networks.  En este mismo año se integra a la central una nueva red satelital, esta red fue instalada  por la compañía Gillat, que tiene la facultad de trabajar en el ancho de banda de Ku.   En  este  caso  la  central  telefónica  es  utilizada  como  una  central  tándem  para  poder  interconectar la red en banda Ku con la RTPC. Los enlaces que se tienen con esta red  usan el protocolo de señalización 7.  En Mayo del año 2003 se realizó la migración del Módulo de Telefonía  del Sistema de  Administración de Prepago (SAP), el cual se implemento con el Sistema de Señalización  Número 7, lo cual permitió reducir el tiempo de establecimiento de una llamada (Call  Setup)  y  un  mejor  desempeño  de  la  red,  logrando  así  un  incremento  en  el  tráfico  manejado por la Red. Este mismo año se celebró un contrato para la actualización en  hardware y software de la central telefónica DMS‐MTX de marca Nortel Networks y el  Sistema  de  Administración  de  Prepago  (SAP),  con  las  compañías  Nortel  Networks  y  Phone Do respectivamente. 

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 En este documento al hablar de Conmutador, me refiero a la Central Telefónica DMS MTX. 

 

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  ICP  (Intelligent  Cellular  Peripheral),  es  la  interfaz  entre  la  parte  móvil,  o  sea  con  las  plataformas  Satelitales de Banda “L” y “Ku”.    5  PDTC (PCM‐30 Digital Trunk Controller), es la interfaz que conecta a la central con la RTPC (es decir la  parte terrestre), esto se hace a través de Operadores o proveedores de telefonía.    6  LIU (Link Interface Unit), estas unidades de enlace, proveen al Conmutador de una interfaz para la red  de SS7. 

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  Fig. 1.2. Cen ntro de Contro ol MOVISAT, CO ONTEL Iztapalapa. 

 

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2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS   

2.1 CENTRALES TELEFÓNICAS  Las  centrales  telefónicas  son  un  tipo  de  edificación  concebido  para  albergar  los  equipos  que  permiten  prestar  un  servicio  imprescindible  para  la  sociedad  contemporánea  (telefonía),  pero  a  diferencia  de  otras  redes  públicas  de  transporte  o  distribución,  la  telefonía  no  ha  sido  hasta  el  momento  objeto  preferente  de  estudio  de  la  arqueología  industrial, ya que la mayoría de las centrales continúan prestando el mismo servicio para  el que fueron originalmente construidas, y no es previsible que dejen de hacerlo a corto  plazo.  La  esencia  del  servicio  telefónico  es  poner  en  contacto  a  dos  abonados  cualesquiera. Para conseguirlo es necesario que alguien o algo, conecte los dos cables del  abonado que llama con los de la persona llamada. Este proceso, llamado conmutación, se  lleva  a  cabo  desde  la  invención  del  teléfono  en  las  centrales.  Al  principio,  se  hacía  de  forma manual, la operadora preguntaba con quien se quería hablar y mediante una serie  de clavijas establecía la conexión. Las centrales de finales del siglo XIX y principios del XX  eran edificios no muy grandes que alojaban los primitivos conmutadores manuales y, por  supuesto,  a  las  operadoras.  El  teléfono  era  un  servicio  caro,  utilizado  sólo  por  las  clases  más pudientes y, por limitaciones técnicas, casi todas las llamadas eran urbanas. 

 

 

Fig. 2.1 Central de Conmutación de principios del siglo XX. 

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A partir de un umbral de tráfico las operadoras humanas son más caras que los equipos,  pese a que sus salarios siempre fueron reducidos, pero lo que hizo cambiar por completo  el  modo  de  pensar  de  la  dirección  fue  una  huelga  de  operadoras  en  el  año  1920  que  mostró  la  vulnerabilidad  de  la  compañía  ante  el  factor  humano.  Las  condiciones  para  la  construcción en serie de centrales con equipos automáticos estaban dadas.  La  instalación  de  estos  sistemas  hizo  cambiar  los  criterios  de  diseño  arquitectónico.  Se  trataba  de  equipos  muy  pesados,  una  estructura  de  central  puede  requerir  forjados  capaces de soportar entre 850 y 1000 kg/m2. Aunque actualmente se busca abatir el uso  de grandes equipos.  En  el  campo  de  las  telecomunicaciones  modernas,  en  un  sentido  amplio,  una  central  telefónica es el lugar (puede ser un edificio, un local o un contenedor), utilizado por una  empresa operadora de telefonía, donde se albergan el equipo de conmutación y los demás  equipos  necesarios,  para  la  operación  de  llamadas  telefónicas  en  el  sentido  de  hacer  conexiones y retransmisiones de información de voz. En este lugar terminan las líneas de  abonado, los enlaces con otras centrales y, en su caso, los circuitos interurbanos necesarios  para la conexión con otras poblaciones.  Hoy en día se tiende a integración de las redes de voz y datos, lo que ha generado nuevos  protocolos y arquitecturas de red que incluyen las redes móviles.   

2.2 RTPC  La  Red  Telefónica  Publica  Conmutada  (RTPC)  es  un  conjunto  ordenado  de  medios  de  transmisión y conmutación que facilitan, fundamentalmente, el intercambio de voz entre  dos abonados mediante el empleo de aparatos telefónicos. El objetivo fundamental de la  Red telefónica conmutada es conseguir la conexión entre todos los usuarios de la red, a  nivel geográfico local, nacional e internacional.  La estructura de la red es jerárquica al igual que los nodos que forman parte de ella, y que  están normalizados, se conocen como, centrales locales, primarias, secundarias, terciarias  y  de  tránsito  internacional.  Algunas  Centrales  Primarias contienen  abonados,  y  tienen  la  capacidad de enrutar tráfico hacia centrales de mayor nivel.  La  misión  de  las  centrales  secundarias  es  interconectar  centrales  primarias  cursando  llamadas de tránsito sin disponer nunca de abonados propios (salvo algunas excepciones).  Del  mismo  modo  pero  a  distancias  más  grandes  y  con  mayor  capacidad,  las  centrales  terciarias solo se encargan de cursar llamadas sin tener abonados.  9   

Fig. 2.2 Estructura jerárquica de la RTPC 

 

 

2.3 RED DE ACCESO  Todo  teléfono  debe  estar  conectado  con  una  central  telefónica,  para  poder  establecer  conexiones  con  otros  equipos  telefónicos,  esta  conexión  del  terminal  con  la  central  es  conocida como bucle de abonado.  De la central salen, a través de la galería de cables, varias líneas agrupadas en mazos de  cables,  de  entre  100  y  2400  pares  según  la  densidad  de  población  y  la  distribución  espacial.  Estos  mazos  se  distribuyen  a  nivel  de  subsuelo,  y  siguen  por  las  canalizaciones  que  finalizan  su  recorrido  en  unas  cámaras  subterráneas  llamadas  cámaras  de  registro,  protegidas  contra  la  humedad  y  el  agua.  Estas  cámaras  están  comunicadas  con  otras  idénticas  por  canalizaciones,  distando  no  más  de  unos  150m  unas  de  otras  para  que  no  resulte demasiado difícil introducir los cables.  La  distancia  máxima  del  par  de  cables  que  unen  al  abonado  con  la  central  es  de  5  a  9  kilómetros,  debido  a  una  limitación  técnica1.  Por  esta  causa  las  centrales  se  encuentran  dispersas por toda la ciudad, en medio de edificios de todo tipo.                                                               1

 El par telefónico es muy susceptible a ruido, pero en el trayecto desde la central hacía el abonado, viaja por  cables  multipares  desde  25  a  400  pares  en  rollos  recubiertos  y  blindados  con  su  respectivo  aterrizaje  de  carga, la razón de que la distancia máxima sea de 5 a 9 km, es la atenuación y las interferencias magnéticas. 

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Se  trata  de  la  red  telefónica  clásica,  en  la  que  los  terminales  telefónicos  (teléfonos)  se  comunican con una central de conmutación a través de un solo canal compartido por la  señal del micrófono y del auricular. En el caso de transmisión de datos hay una sola señal  en el cable en un momento dado compuesta por la de subida más la de bajada, por lo que  se hacen necesarios supresores de eco.  La voz va en banda base2, es decir sin modulación (la señal producida por el micrófono se  pone  directamente  en  el  cable).  Las  señales  de  control  (descolgar,  marcar  y  colgar)  se  realizaban, desde los principios de la telefonía automática, mediante aperturas y cierre del  bucle de abonado.  

  Fig. 2.3 Señal de Voz 

Pero la voz no se procesa en las centrales de forma analógica, debe tener un tratamiento  para su digitalización, que mas adelante se abordará.  Las principales características de la RTPC son las siguientes:  Ofrece a cada usuario un circuito para señales analógicas con una banda base de 4KHz  para cada conversación entre dos domicilios.  Única red con cobertura y capilaridad nacional, donde por capilaridad se entiende la  capacidad  que  tiene  la  red  para  ramificarse  progresivamente  en  conductores  que  llevan cada vez menor tráfico.  Capacidad de interconexión con las redes móviles. Es decir, la telefonía básica es entre  aparatos fijos.  Normalización para interconexión de RTPC. 

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    En  Telecomunicaciones,  el  término  banda  base  se  refiere  a  la  banda  de  frecuencias  producida  por  un  transductor,  tal  como  un  micrófono,  un  manipulador  telegráfico  u  otro  dispositivo  generador  de  señales,  antes de sufrir modulación alguna.   

11   

Consta  de  Medios  de  transmisión  y  Centrales  de  conmutación.  Los  Medios  de  transmisión  entre  centrales  se  conocen  como  Troncales3,  y  en  la  actualidad  transportan  principalmente  señales  digitales  sincronizadas,  usando  tecnologías  modernas, sobre todo ópticas. En cambio, los medios de transmisión entre los equipos  domiciliarios  y  las  centrales,  es  decir,  las  líneas  de  acceso  a  la  red,  continúan  siendo  pares de cobre, y se les sigue llamando líneas de abonado (abonado viene del Francés  y significa suscriptor).   

2.4 DIGITALIZACION DE LA VOZ  El proceso de digitalización de la voz como su nombre bien lo indica es transformar a esta  de su naturaleza analógica4 (refiriéndome a su variabilidad y continuidad en el tiempo) a  una digital5, entendible a los procesadores de dichas señales. Esto requiere varias etapas:  2.4.1 MUESTREO  El proceso de “muestreo” consiste en tomar muestras de la señal vocal a intervalos  regulares.  Estos  intervalos  deben  ser  tales  que  cumplan  con  el  “Teorema  del  muestreo6”, que establece: “La mínima frecuencia a la que puede ser muestreada  una señal y luego reconstruida sin perder información, es el doble de la frecuencia  máxima de dicha señal”. 

                                                             3

  En lenguaje técnico de telefonía, una línea troncal es un enlace que interconecta las llamadas externas de  una central telefónica concentrando y unificando varias comunicaciones simultáneas en una sola señal para  un  transporte  y  transmisión  a  distancia  más  eficiente  (generalmente  digital)  y  poder  establecer  comunicaciones con otra central o una red entera de ellas. Generalmente las líneas troncales de los PBX son  enlaces digitales E1 y T1 que soportan 30 y 24 canales (líneas) de voz para la intercomunicación.    4  Se refiere a las magnitudes o valores que varían con el tiempo en forma continua como la distancia y la  temperatura, la velocidad, que podrían variar muy lento o muy rápido como un sistema de audio.    5  Se refiere a cantidades discretas como la cantidad de personas en un una sala, cantidad de libros en una  biblioteca, cantidad de autos en una zona de estacionamiento, cantidad de productos en un supermercado,  etc.    6  El teorema de muestreo de Nyquist‐Shannon, también conocido como teorema de muestreo de Whittaker‐ Nyquist‐Kotelnikov‐Shannon,  criterio  de  Nyquist  o  teorema  de  Nyquist,  es  un  teorema  fundamental  de  la  teoría  de  la  información,  de  especial  interés  en  las  telecomunicaciones.  El  teorema  demuestra  que  la  reconstrucción  exacta  de  una  señal  periódica  continua  en  banda  base  a  partir  de  sus  muestras  es  matemáticamente posible si la señal está limitada en banda y la tasa de muestreo es superior al doble de su  ancho de banda. 

12   

Podemos  pensar  en  un  ancho  de  banda  para  las  señales  de  los  sistemas  de  telefonía  de  3.4  KHz,  debido  al  rango  de  frecuencias  que  ocupa  la  voz7.  Según  el  teorema del muestro, para poder reconstruir una señal de hasta 3.4 KHz, debe ser  muestreada  a  más  de  6.8  KHz.  Entonces  decimos  que  la  frecuencia  de  muestreo  para una señal de voz, es de 8 KHz.  Dado que los “filtros reales” no pueden realizar cortes abruptos, se ha tomado en  telefonía una frecuencia de muestreo de 8 KHz, es decir, tomar una muestra de voz  cada 125 microsegundos. 

  Fig. 2.4 Muestreo de una señal de voz 

2.4.2 CUANTIFICACION  El  proceso  de  cuantificación  convierte  las  muestras  analógicas  en  muestras  que  pueden tomar un conjunto discreto de valores. De esta manera, los valores de las  muestras se “cuantifican” en cantidades discretas.  Al pasar de infinitos valores (señal analógica) a un conjunto discreto de valores, se  introduce naturalmente una distorsión a la señal original. Esta distorsión se conoce  normalmente como “Ruido de Cuantificación”.  Es  de  hacer  notar,  que  más  allá  de  su  nombre,  esta  distorsión  no  es  un  ruido  común,  es  un  ruido  de  cuantificación8,  ya  que  no  proviene  de  factores  externos,  sino que es parte del propio proceso de digitalización.  

                                                             7

 El oído humano es capaz de escuchar sonidos en el rango de 18 a 20000 Hz, sin embargo la voz humana es  perfectamente inteligible en un rango de 300 a 3400 Hz, para telefonía se acepta un ancho de banda de 3.4  KHz.    8  Se define como error de cuantificación o ruido de cuantificación a la señal en tiempo discreto y amplitud  continua introducida por el proceso de cuantificación y que resulta de igualar los niveles de las muestras de  amplitud continua a los niveles de cuantificación más próximos. 

13   

  Fig. 2.5 Error de cuantificación 

Cuando hablamos de cuantificar una señal, debemos considerar que cuántos más  valores  discretos  se  utilicen,  menor  será  la  distorsión  introducida  en  el  proceso.  Por otro lado, cuántos más valores discretos se utilicen, mayor será la cantidad de  “información” (bits) que se deben procesar (o transmitir) por cada muestra.  En la práctica se toman 8 bits por muestra esto es 28=256 valores.    2.4.3 CODIFICACION  Para  poder  procesar  los  “valores  discretos”  obtenidos  en  cada  muestra,  es  necesario “codificarlos”, es decir, asignarles un valor numérico.  El  proceso  de  cuantificación  y  codificación  adoptado  en  telefonía  implementa  un  algoritmo  no  lineal,  de  manera  de  obtener  una  calidad  de  voz  aceptable,  minimizando la cantidad de “niveles de cuantificación”. Este algoritmo se basa en  tener  distorsiones  pequeñas  para  las  amplitudes  pequeñas  de  la  señal,  y  distorsiones mayores para las amplitudes mayores de la señal.  Existen dos métodos de compresión‐expansión analógica que semejan una función  logarítmica, también se les llama códigos PCM logarítmicos:  En  Estados  Unidos  se  usa  la  compresión‐expansión  de  ley  µ.  De  su  formula  podemos  apreciar que mientras mayor sea  , la compresión es mayor, y que para un valor  μ=0,  la  curva es lineal (no hay compresión).Para una transmisión de voz aceptable se requiere un  14   

intervaalo  mínimo o  de  40  dB  y  un  códiigo  PCM  dee  7  bits.  Lo os  primeross  sistemas  de  transm misión digitaal de Bell Sysstems utilizaaban una   μ==100. Hoy see utilizan cód digos PCM aa 8  bits y  μ=255. 

 

μ = 255  En  Europa  la  ITU,  ha  establecido  el  uso  de  compresión‐expansión  de  ley  A  paara  aproximar  el proceso  logarítmico  verdadero.  Es inferior aa la ley µ, en términos  de  calidad de señal pequeeña (ruido dee canal inacttivo). Es usada en Méxicco.  1 0,,9 0,,8 0,,7 0,,6 0,,5 0,,4 μ=5

0,,3

μ=25 μ=100

0,,2

μ=255 Sin Compreesión

0,,1 0 0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

  Fig. 2.6. Cuaantización No U Uniforme Ley  . 

s de  recta  paara  aproximaarse  a  la  fórmula  teóricca,  La  “Ley  A””  utiliza  13  segmentos  mientras q que la “ley μ”” utiliza 15 ssegmentos d de recta. 

15   

 

  A = 87.6  1 0,9 9 0,8 8 0,7 7 0,6 6 0,5 5 0,4 4 A=2

0,3 3

A=20 A=87.6

0,2 2

Sin Compresion

0,1 1 0 0

0,1 0

0,2

0,3

0,4

0,5

0 0,6

0,7

0,8

0,9

1

  Fig. 2.7. Cuaantización No U Uniforme Ley A A. 

 

2.4.4 MUL LTIPLEXAC CION DE LA  VOZ  El proceso de digitalizaación de la vvoz, finaliza ccon una señal digital de 64 Kbps. A llos  efectos  de e  optimizar  los  recursos  de  transmisión  y  conmutación c n,  se  pueden  “multiplexar”  varios  canales  c de  voz  v (de  64  Kbps  K cada  uno)  en  flujo os  digitales  de  16   

mayor velo ocidad. Por  ejemplo, po odrían multip plexarse 4 canales digitaales formando  un flujo diggital de 4 x 6 64 = 256 Kbp ps.   Resumiend do, el ancho o de banda d de voz  es 

4 KHz, por  el teorema  de Nyquist  se 

toma el do oble para mu uestrear, es decir 8 KHz, es decir unaa muestra caada 125  8000 muesstras por seggundo. Si se toman 8 bits por muesttra:   

, o 

 

Cada canall tendrá un aancho de banda de 64Kb bps.  Convversor A A/D Le ey A Convversor A A/D Le ey A Convversor A A/D Le ey A Convversor A A/D Le ey A

Llave Rotativa (MUX) Reloj R

  Fig. 2.6 Multiplexación dee canales de vo oz 

En  este  eje emplo,  cuattro  señales  analógicas  a s digitalizaadas.  Una  “llave  rotativva”  son  conecta  a  un  mismo  canal  de  salida  una  mu uestra  digitaalizada  (un  byte)  de  cada  e en  forma  f secueencial.  Dado o  que  cada  canal  tomaa  una  muesttra  canal  de  entrada  cada 125 μ μs, la “llave” debe “dar la vuelta” en n exactamen nte 125 μs, p para no perd der  ninguna  muestra  m de  ningún  can nal.  En  la  salida  s se  ob btiene  un  “flujo  “ digitaal”,  consistente e en un bytee de cada canal, a una veelocidad de 256 Kbps.  Para  poder  procesar  esta  e trama, se  debe  po oder  distinguir  dónde  comienza  c cada  byte de cada canal. Paara esto es n necesario ten ner algún mecanismo dee sincronism mo,  esto se ressuelve incluyyendo a la ttrama bits aadicionales p para indicar  un “comien nzo  de datos”. 

17   

Asimismo, el flujo digital se utiliza para transmitir canales telefónicos, y se requiere  también  de  la  señalización  de  los  mismos  (comienzo  de  una  llamada,  número  discado,  fin  de  llamada,  etc.).  Para  esto  se  añaden  bits,  o  se  designan  canales  específicos para la señalización. Los flujos digitales que contienen canales de audio,  señales de sincronismo y señalización, se conocen como “tramas digitales”.  Para  la  telefonía  digital  se  tienen  dos  sistemas  conocidos  como  PDH9  (Plesiochronous  Digital  Hierarchy)  o  Jerarquía  Digital  Plesiócrona  y  SDH10  (Synchronous  Digital  Hierarchy)  o  Jerarquía  Digital  Síncrona  que  consisten  en  sistemas de multiplexación por etapas.  PDH se basa en canales de 64 Kbps, y en cada nivel de multiplexación aumenta el  número de canales. Existen tres jerarquías PDH:  Nivel  1  2  3  4 

Norteamérica  Circuitos  Kbps  24  1,544  96  6,312  672  44,736  2016  274,176 

Nom T1 T2 T3 T4

Circuitos 30 120 480 1920

Europa Kbps 2,048 8,448 34,368 139,264

Nom E1 E2 E3 E4

Circuito 24 96 480 1440

Japón  Kbps  Nom 1,544  J1  6,312  J2  32,064  J3  97,728  J4 

  SDH se basa en el formato STM‐1 que contiene en general información del usuario,  que  multiplexada  da  por  resultado  una  trama  de  9  filas  de  270  octetos.  Que  convertidos a bps:  STM‐1  STM‐4  STM‐16  STM‐64  STM‐256 

9×270×8   1×8000 155,520,000 155 Mbps  9×270×8 4×8000 622,157,760 622 Mbps  9×270×8 16×8000 2,488,631,040 2 Gbps  9×270×8 64×8000 9,954,524,160 10 Gbps  9×270×8 256×8000 39,818,096,640 40 Gbps 

 

                                                             9

 Es una tecnología que permite enviar varios canales de voz sobre un mismo medio mediante técnicas de  multiplexación TDM y equipos digitales de transmisión. De esta forma es posible transmitir flujos de datos  con  un  mismo  bit  rate  (velocidad  de  transmisión)  sin  necesidad  de  que  los  relojes  de  los  equipos  estén  sincronizados entre si.    10  Esta tecnología se desarrolla por la necesidad de contar con sistemas más flexibles con anchos de banda  robustos y la utilización de fibra óptica. Utiliza como base el formato STM‐1 (Synchronous Transport Module  level 1) a 155 Mbps. Cada trama generada se encapsula en una estructura denominada “contenedor”, y el  conjunto es multiplexado e integrado a la estructura STM‐1. Los formatos STM‐4, STM‐16 y STM‐64 son el  resultado de multiplexar estructuras STM‐1. 

18   

2.5 ESTANDAR T1/E1  Los sistemas E1/T1 son redes de la alta capacidad diseñadas para la transmisión digital de  voz, vídeo y datos.   El  estándar  T1  es  un  sistema  norteamericano  y  adoptado  también  por  Japón  Usa  codificación Ley A o Ley µ.  Para  este  estándar,  se  obtiene  una  trama  de  192  bits  si  consideramos  que  cada  canal  cuenta con 8 bits (24 canales), a esta trama se le agrega un bit adicional que se usa para  mantener la sincronía entre el emisor y el receptor. Entonces se dice que la longitud de la  trama es de 193 bits. Y el ancho de banda es de 1.5 Mbps.  8

24

193

192

193

8000

1,544,000

1.5

   

 

  Fig. 2.7. Trama T1 

Para el estándar E1 el ancho de banda para cada canal es de 64 Kbps con un total de 2.048  Mbps para los 32 canales. La trama que genera tiene 256 bits, con un ancho de banda de  2.048 Mbps. Generalmente se dice que es de 2 Mbps.  8 256

32 8000

256 2,048,000

  2.048

 

Europa  y  Sudamérica  han  adoptado  este  estándar,  México  es  uno  de  ellos.  Algunos  estándares  internacionales  de  los  sistemas  E1,  se  pueden  hacer  compatibles  con  los  sistemas  norteamericanos  usando  los  convertidores.  Generalmente  en  la  trama  E1  el  canal 0 se usa para sincronización y el canal 16 para señalización. 

19   

  Fig. 2.8. Trama E1 

La forma en la que se interconectan las centrales telefónicas e intercambian información,  es  a  través  de  estos  estándares,  también  llamados  en  la  jerga  como  enlaces  dedicados  (LPP – Link Point to Point). A cada canal se le asigna un CIC (Código de Identificación de  Circuito), al igual que a cada E1 se le asigna un ID o Identificador de circuito. De esta forma  las centrales telefónicas ordenan sus enlaces.  El canal de señalización puede ser el primero o el 16. Es importante que ambas centrales  tengan  identificado  cada  canal  con  el  mismo  CIC,  de  lo  contrario  existen  problemas  a  la  hora de interconexión en los equipos. 

 

• • •

• • •

 

• • •

• • •

  Fig. 2.9. Interconexión entre centrales a través de E1’s. 

20   

2.6 SEÑALIZACIÓN  Para  poder  establecer  una  comunicación  telefónica  entre  dos  dispositivos,  es  necesario  que  implementemos  protocolos  de  señalización,  que  tengan  la  capacidad  de  indicar  el  numero discado, si está disponible, si está ocupado, etc. Desde los orígenes de la telefonía  han  existido  diversas  formas  de  señalización,  en  las  primeras  la  mano  del  hombre  intervenía  directamente,  posteriormente  se  desarrollaron  sistemas  de  conmutación  que  sustituyeron a este.  Se puede definir Señalización para la jerga de las telecomunicaciones como, intercambio  de  datos  entre  centrales  de  conmutación  así  como  con  los  abonados,  para  poder  establecer comunicación entre estos y ofrecerles facilidades y servicios especiales.  Las  primeras  centrales  telefónicas  a  finales  del  siglo  XIX,  fueron  centrales  públicas.  Fue  tiempo después cuando empezaron a producirse centrales de uso privado (para empresas,  hoteles,  etc.).  En  las  primeras  instalaciones  telefónicas  se  utilizaba  el  cable  de  hilo  de  cobre usado también para telegrafía, por este se enviaba señalización y audio.  La información que intercambia un abonado con una central telefónica es la siguiente:  Solicitud de iniciar una conversación.  Seleccionar con quien se desea hablar.  Indicación del progreso de la llamada (timbrando, ocupado, etc).  Indicación de recepción de una nueva llamada.  El  par  de  hilos  del  cable  telefónico  provee  al  aparato  de  energía,  por  lo  que  no  es  necesario conectar este a una fuente de energía local (salvo en teléfonos rurales, donde la  distancia entre el aparato y la central es muy grande).  Uno  de  los  mas  antiguos  métodos  de  señalización  fue,  la  “señalización  por  corriente  de  bucle” o “loop start signaling”, que usan los teléfonos conocidos como “analógicos”.    2.6.1 SEÑALIZACIÓN R2  La señalización R2 consta de tres grandes elementos o niveles de señalización:  Señalización Nivel de Abonado: Esta define las señales de abonado que permiten el  cambio  de  información  entre  este  y  la  central.  Las  señales  numéricas  se  realizan  desde el abonado hacia la central, mediante pulsos o por medio de frecuencias en  21   

la banda de voz. Después de descolgar una teléfono (a excepción de un móvil), la  central proporciona un tono de invitación a marcar. Es entonces cuando la central  está lista para recibir el número del abonado B.  El abonado B esta libre u ocupado (tonos).  El abonado B está suspendido o cambió de número (mensajes).  El abonado B es llamado (tono de llamada).  El equipo no puede atender la llamada (tono de congestión).  El número marcado no existe (mensaje).  Señalización  Nivel  de  Línea:  Esta  señalización  permite  la  ocupación,  supervisión  y  liberación de los dispositivos que intervienen en el establecimiento de una llamada  de  la  RTPC.  Estas  son  señales  de  corriente  continua  o  frecuencias  dentro  de  la  banda vocal y son interpretadas en base a su duración, dirección y estado eléctrico.  Señalización  Nivel  de  Registro:  Esta  señalización  permiten  el  intercambio  de  información  como  el  origen  y  el  destino.  Utiliza  señales  tipo  numéricas  entre  los  registros de las partes de control de las centrales.  MFC/R2  (Versión  de  R2  Modificada)  es  un  sistema  de  Señalización  por  Canal  Asociado que hace uso de cuatro bits (a, b, c y d) por cada 16 tramas, esto para el  envío y recepción de señales multifrecuencia (hacia delante y hacia atrás). Dispone  de una velocidad de señalización de 500 bps por cada canal. Los bits c y d se envían  con los códigos c=0 y d=1, si no se usa el bit b debe de enviarse con el código b=1.  Señales  hacia  delante:  Son  señales  numéricas,  su  función  es  transmitir  la  información del número de B.  Señales hacia atrás: Son señales de control, su función es dirigir o forzar la  señalización hacia delante.  Dirección    Señales hacia adelante 

  Señales hacia atrás 

Bit  Descripción Funcional  af  1 = Estado de desconexión  0 = Estado de toma  bf  1 = Enlace indisponible  0 = Enlace disponible  ab  1 = Estado de reposición  0 = Estado de contestación  bb  1 = Estado de repetidor tomado  0 = Estado de repetidor libre    22 

 

2.6.1.1 SEÑALIZACIÓN NIVEL DE ABONADO  Los abonados usan terminales o teléfonos de impulsos decádicos y de frecuencias.  Los  aparatos  de  Disco  Dactilar  o  Impulsión  Decádica  emiten  trenes  de  impulsos  equivalentes  al  digito,  por  ejemplo  para  marcar  el  cuatro,  se  envían  cuatro  impulsos,  donde  el  intervalo  de  tiempo  entre cada  tren  de  pulsos  es de  TP  =  300  ms.  La  línea  de  abonado  usa  una  alimentación  48V  ±10%  a  través  de 2×400Ω.  La  resistencia de la línea de abonado incluyendo el aparato telefónico debe ser menor  a 1800Ω.  La marcación hecha por los aparatos de teclado de frecuencias se le conoce como  DTMF  (Doble  Tono  de  Multi‐Frecuencia),  donde  la  información  numérica  esta  compuesta  por  la  emisión  simultánea  de  dos  frecuencias  dentro  de  la  banda  de  voz. La asignación de estas frecuencias permite 16 combinaciones distribuidas de la  siguiente forma. 

  Fig. 2.10 Distribución de Frecuencias DTFM. 

El Nivel de transmisión para el Grupo de Frecuencias Inferior es de ‐8 dB con una  tolerancia ±2 dB.  Para el Nivel de Transmisión para el Grupo de Frecuencias Superior es de ‐6 dB con  una tolerancia de ±2 dB.  La Diferencia entre estos Niveles deberá ser 2 dB con una tolerancia de ±1 dB.  23   

Cada dígito tiene una duración Td > 40ms y una pausa interdigital Tp ≥ 40 ms.  Las señales acústicas informan al abonado (de origen o de destino), de los distintos  estados o solicitudes del sistema. Ya sean Tonos, Repique o Mensajes Grabados.  Los Tonos, son señales acústicas en la frecuencia vocal, las cuales pueden ser:  Invitación a marcar. La central está en condiciones de recibir señales numéricas.  Llamada en proceso. El abonado B está siendo llamado.  Ocupado. El abonado B está ocupado.  Congestión.  Los  circuitos  o  equipos  de  conmutación  son  insuficientes  o  se  encuentran indisponibles.  Intervención. La conversación es intervenida por una operadora.  Llamada en Espera. Otro abonado desea comunicarse con el abonado B.  Información Especial: Tono previo a un mensaje grabado. 

Fig. 2.11. Denominación y Secuencia de Tonos 

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El Repique es una señal utilizada para informar al abonado B que tiene una llamada  entrante. La frecuencia de esta señal es de 25 Hz con una tolerancia de ±5 Hz, a 90  Vrms con tolerancia de ±5%. Su cadencia se muestra en la figura 2.11 en la Llamada.  Los  Mensajes  Grabados,  son  mensajes  de  voz  disponibles  al  abonado,  cuyo  fin  es  informar sobre el estado del sistema o algún servicio.  Generalmente los mensajes de servicio se proporcionan con cargo al abonado y los  mensajes informativos se proporcionan sin cargo.    2.6.1.2 SEÑALIZACIÓN NIVEL DE LINEA  Las  señales  de  línea  se  intercambian  tanto  entre  un  abonado  y  su  central  como  entre centrales.  Las señales de línea de abonado son:  Línea de Abonado Libre: Que es un teléfono colgado que representa un circuito  abierto.    Toma:  Se  envía  cuando  el  abonado  A  descuelga  su  teléfono  para  iniciar  el  proceso de una llamada.    Desconexión:  Se  envía  cuando  el  abonado  cuelga  su  teléfono,  pasando  al  estado de “línea de abonado libre”.    Contestación:  Se  envía  cuando  el  abonado  B  contesta  una  llamada  entrante,  pasando así al estado de “conversación”.    Reposición: Se envía cuando el abonado B cuelga su teléfono para concluir una  “conversación”.    Re contestación: Se envía cuando el abonado B descuelga su teléfono des pues  de haber enviado una señal de “reposición”, pasando nuevamente al estado de  “conversación”.   

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Interrupción  Calibrada  (botón  R):  Señal  que  envía  el  abonado  mediante  la  pulsación  del  botón  R,  cuando  desea  retener  la  llamada  o  ponerla  en  espera,  realizar llamadas de consulta, etc.  Las  señales  de  línea  entre  centrales  telefónicas  analógicas  son  las  usadas  comúnmente por la RTPC (TELMEX) y se clasifican en dos tipos:  Señales hacia adelante: Se emiten por el lado saliente de la central hacia el lado  entrante de la central siguiente, con la cual esta interconectada.    Señales hacia atrás: Se emiten desde el lado entrante de la central hacia el lado  saliente de la central precedente con la cual está interconectada. 

  Fig. 2.12. Señales de línea entre centrales. 

Las características eléctricas de esta interconexión esta en función de si el enlace  es de 2 o 4 hilos.  El  enlace  a  dos  hilos  se  conoce  también  como  enlace  de  bucle  y  es  usado  en  distancias cortas alimentado con C.D. El alcance es menor debido a la Resistencia  total del circuito, no hay desbalance en la línea y difícilmente se ve afectado por  interferencias.  El enlace a cuatro hilos, se utiliza para un mayor alcance de señalización. Los hilos E  y M para señalización, son la interfaz entre el equipo de conmutación y el equipo  de señalización en el sistema de transmisión. De acuerdo al Plan de Transmisión la  Red  de  LD  de  TELMEX  opera  con  sistemas  de  transmisión  a  cuatro  hilos,  mas  los  hilos E y M.   

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2.6.1.3 SEÑALIZACIÓN NIVEL DE REGISTRO  Está basada en las recomendaciones Q.440 a Q.480, sin embargo en México se usa  el Sistema R2 Modificado ajustado a los requerimientos nacionales. A estas señales  de registro, también se les llama señales multifrecuencia (MFC).  Las señales de registro se intercambian entre el emisor de código y el receptor de  código del lado entrante, en base a un código formado por la combinación de dos  frecuencias entre seis, el cual se efectúa bajo el principio de extremo‐extremo y/o  sección‐sección con secuencia obligada.  Extremo  –  Extremo:  El  lado  saliente  envía  al  lado  entrante  de  la  central  de  tránsito  únicamente  la  información  necesaria  para  iniciar  el  enrutamiento.  La  parte  de  control  de  la  central  de  transito  es  liberada  una  vez  que  se  ha  establecido el enlace por lo que no existe regeneración de señales.  Sección – Sección: El lado saliente envía al lado entrante toda la información de  registro relativa a la conexión y/o tasación de la llamada.  Secuencia Obligada: El lado saliente tiene que recibir la señal de cuse de recibo  de la señal que está enviando, para poder emitir la siguiente señal.    1  El  emisor  de  código  inicia  la  emisión  de  una  señal  MFC  continua  hacia  adelante.  2  El  receptor  de  código  reconoce  ambas  frecuencias  de  la  señal  MFC  hacia  adelante.  3  El receptor de código inicia la emisión de una señal MFC hacia atrás.  4  El  emisor  de  código  reconoce  ambas  frecuencias  de  la  señal  MFC  hacia  atrás, la cual actúa como acuse de recibo.  5  El emisor de código interrumpe la emisión de la señal MFC hacia adelante.  6  El receptor de código reconoce que se ha interrumpido la señal MFC hacia  adelante.  7  El receptor de código interrumpe la emisión de la señal MFC hacia atrás.  8  El  emisor  de  código  reconoce  que  se  ha  interrumpido  la señal  MFC hacia  atrás, quedando así listo para el inicio de otro ciclo.    El ciclo T de la secuencia obligada deberá tener una duración de 200