Central telefónica

Una central telefónica , conmutador telefónico u oficina central es un componente central de un sistema de telecomunicaciones en la red telefónica pública conmutada (RTPC) o en grandes empresas. Facilita el establecimiento de circuitos de comunicación, permitiendo las llamadas telefónicas entre abonados. El término "oficina central" también puede referirse a una ubicación central para equipos de fibra óptica de un proveedor de internet por fibra óptica. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

Desde una perspectiva histórica, la terminología de las telecomunicaciones ha evolucionado con el tiempo. El término central telefónica se usa a menudo como sinónimo de oficina central , un término del sistema Bell . Una oficina central se define como el conmutador telefónico que controla las conexiones para uno o más prefijos de oficina central. Sin embargo, también suele referirse al edificio que alberga el equipo de planta interna para múltiples áreas de centrales telefónicas. En Norteamérica, el término centro de cableado puede usarse para referirse a la ubicación de una oficina central, indicando una instalación que proporciona tono de marcado a un teléfono . ^{[ 4 ]} Los operadores de telecomunicaciones también definen centros de tarifas para fines comerciales y de facturación, que en las grandes ciudades pueden abarcar grupos de oficinas centrales para especificar ubicaciones geográficas para cálculos de medición de distancia.

En la década de 1940, el sistema Bell de Estados Unidos y Canadá introdujo un sistema de numeración nacional que identificaba las centrales telefónicas con un código único de tres dígitos, junto con un código de área de tres dígitos (código NPA o código de área), lo que hacía que los códigos de las centrales fueran distintivos dentro de cada área de numeración. Estos códigos servían como prefijos en los números de teléfono de los abonados. A mediados del siglo XX se observaron esfuerzos organizativos similares en las redes telefónicas a nivel mundial, impulsados ​​por la aparición de las líneas troncales internacionales y transoceánicas y la marcación directa de los clientes.

Para aplicaciones corporativas o empresariales, una centralita telefónica privada se denomina centralita privada (PBX), que se conecta a la red telefónica pública conmutada. Una PBX da servicio a los teléfonos de una organización y a cualquier circuito de línea privada arrendada, generalmente ubicada en grandes oficinas o campus empresariales. En entornos más pequeños, se puede utilizar una PBX o un sistema telefónico con teclas gestionado por una recepcionista, que atiende las necesidades de telecomunicaciones de la empresa.

En la era del telégrafo eléctrico, sus principales usuarios eran las oficinas de correos, las estaciones de ferrocarril, los centros gubernamentales más importantes (ministerios), las bolsas de valores, muy pocos periódicos de distribución nacional, las corporaciones más importantes a nivel internacional y las personas adineradas. ^{[ 5 ]} A pesar de que los dispositivos telefónicos existían antes de la invención de la central telefónica, su éxito y funcionamiento económico habrían sido imposibles con el mismo esquema y estructura del telégrafo contemporáneo. Antes del desarrollo de la central telefónica, los primeros teléfonos funcionaban como intercomunicadores ; cada dispositivo telefónico estaba cableado para conectarse con un solo dispositivo telefónico, como por ejemplo, para conectar el hogar de una persona con su lugar de trabajo. ^{[ 6 ]}

Una central telefónica es un sistema telefónico para una pequeña área geográfica que permite la conmutación (interconexión) de las líneas de los abonados para las llamadas entre ellos. Las centrales posibilitaron la creación inmediata de circuitos temporales a demanda entre cualquier par de abonados, lo que hoy se conoce como conmutación de circuitos . Esto convirtió la telefonía en una tecnología práctica para el uso cotidiano y fue el impulso para la creación de un nuevo sector industrial: las telecomunicaciones.

Al igual que con la invención del teléfono en sí, el honor de "primera central telefónica" tiene varios pretendientes. Uno de los primeros en proponer una central telefónica fue el húngaro Tivadar Puskás en 1877 mientras trabajaba para Thomas Edison . ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} La primera central telefónica experimental se basó en las ideas de Puskás y fue construida por la Bell Telephone Company en Boston en 1877. ^{[ 12 ]} La primera central telefónica estatal del mundo abrió el 12 de noviembre de 1877 en Friedrichsberg, cerca de ^Berlín , bajo la dirección de Heinrich von Stephan . ^{[ 13 ]} George W. Coy diseñó y construyó la primera central telefónica comercial de EE. UU., que abrió en New Haven, Connecticut, en enero de 1878, y la primera cabina telefónica se construyó en la cercana Bridgeport . ^{[ 14 ]} El cuadro de comunicaciones se construyó con "pernos de carro, asas de tapas de teteras y alambre de poliestireno" y podía manejar dos conversaciones simultáneas. ^{[ 15 ]} A Charles Glidden también se le atribuye el establecimiento de una central telefónica en Lowell, MA, con 50 suscriptores en 1878.

En Europa, otras centrales telefónicas tempranas se ubicaron en Londres y Manchester , ambas inauguradas bajo patentes de Bell en 1879. ^{[ 16 ]} Bélgica tuvo su primera central internacional de Bell (en Amberes ) un año después.

En 1887 Puskás introdujo el cuadro de distribución multiplex . ^{[ 17 ]}

Las centrales telefónicas posteriores constaban de entre uno y varios cientos de paneles de conexión atendidos por operadores . Cada operador se sentaba frente a un panel vertical con filas de conectores de ¼ de pulgada (de 3 conductores), cada uno de los cuales era la terminación local de la línea telefónica de un abonado . Delante del panel de conectores había un panel horizontal con dos filas de cables de conexión, cada par conectado a un circuito de cable . Cuando una persona que llamaba levantaba el auricular, la corriente del bucle local encendía una luz indicadora cerca del conector. ^{[ 18 ]} El operador respondía insertando el cable trasero ( cable de respuesta ) en el conector del abonado y conectaba sus auriculares al circuito para preguntar: "¿Número, por favor?". Para una llamada local, el operador insertaba el cable delantero del par ( cable de llamada ) en el conector local de la persona llamada y comenzaba el ciclo de llamada. Para una llamada de larga distancia, el operador se conectaba a un circuito troncal para comunicarse con otro operador en otro banco de paneles o en una central remota. En 1918, el tiempo promedio para completar la conexión de una llamada de larga distancia era de 15 minutos. ^{[ 18 ]}

Las primeras centralitas manuales requerían que la operadora accionara las teclas de escucha y de llamada, pero a finales de la década de 1910 y en la de 1920, los avances en la tecnología de centralitas dieron lugar a funciones que permitían que la llamada se contestara automáticamente en cuanto la operadora insertara el cable de contestador y que la llamada comenzara automáticamente en cuanto la operadora insertara el cable de llamada en la toma del destinatario. La operadora se desconectaba del circuito, lo que le permitía atender otra llamada, mientras que la persona que llamaba oía una señal de llamada audible, de modo que la operadora no tenía que informar periódicamente de que seguía sonando la línea. ^{[ 19 ]}

En el método de llamada descendente , el operador que originaba la llamada llamaba a otro operador intermedio que llamaba al abonado llamado, o bien la transfería a otro operador intermedio. ^{[ 20 ]} Esta cadena de operadores intermedios solo podía completar la llamada si las líneas troncales intermedias estaban disponibles entre todos los centros simultáneamente. En 1943, cuando las llamadas militares tenían prioridad, una llamada de larga distancia en Estados Unidos podía tardar hasta dos horas en solicitarse y programarse en ciudades que utilizaban centrales telefónicas manuales para llamadas de larga distancia.

El 10 de marzo de 1891, Almon Brown Strowger , un empresario de pompas fúnebres de Kansas City, Missouri , patentó el interruptor de pasos , un dispositivo que automatizó la conmutación de circuitos telefónicos. Si bien hubo muchas extensiones y adaptaciones de esta patente inicial, la más conocida consta de 10 niveles o bancos, cada uno con 10 contactos dispuestos en semicírculo. Al usarse con un disco de marcación telefónica , cada par de dígitos hacía que el eje del contacto central del interruptor de pasos avanzara un nivel por cada pulso del primer dígito y luego oscilara horizontalmente en una fila de contactos con una pequeña rotación por cada pulso del siguiente dígito.

Posteriormente, los conmutadores de línea se dispusieron en grupos, cuya primera etapa era un buscador de línea . Si se descolgaba el auricular de una de las hasta cien líneas de abonado (doscientas en los buscadores de línea posteriores), el buscador conectaba la línea del abonado a un selector libre, que le devolvía un tono de marcado para indicar que estaba listo para recibir dígitos marcados. El disco de marcación del abonado emitía pulsos a unas 10 pulsaciones por segundo, aunque la velocidad dependía del estándar de la administración telefónica en cuestión.

Las centrales telefónicas basadas en el conmutador Strowger fueron superadas con el tiempo por otros tipos de centrales y, posteriormente, por la tecnología de conmutación por barras cruzadas . Estos nuevos diseños prometían una conmutación más rápida y aceptaban pulsos entre conmutadores a una velocidad superior a los típicos 10 pps del Strowger, alcanzando normalmente unos 20 pps. Más adelante, muchas también adoptaron tonos DTMF u otros sistemas de señalización tonal.

Una tecnología de transición (de pulsos a DTMF) utilizaba convertidores para transformar la señal DTMF en pulsos, que se podían conectar a interruptores Strowger, de panel o de barra transversal más antiguos. Esta tecnología se utilizó hasta mediados de 2002.

Muchos términos utilizados en la tecnología de las telecomunicaciones difieren en significado y uso entre las distintas regiones de habla inglesa. Para los fines de este artículo, se establecen las siguientes definiciones:

• El servicio manual es un servicio telefónico en el que un operador humano dirige las llamadas según las instrucciones del abonado, cuyo teléfono no tiene disco de marcación.
• El servicio de marcación se produce cuando una central telefónica enruta las llamadas interpretando los dígitos marcados por el abonado.
• Una central telefónica es el equipo de conmutación de una centralita.
• Un centro de telecomunicaciones es el área atendida por una central de conmutación o una oficina central en particular.
• Un concentrador es un dispositivo que concentra el tráfico, ya sea remoto o ubicado junto al conmutador.
• La condición de descolgado representa un circuito que está en uso, por ejemplo, cuando se está realizando una llamada telefónica.
• La condición de "colgado" representa un circuito inactivo, es decir, no hay ninguna llamada telefónica en curso.

Una central telefónica originalmente era una central primaria en una ciudad, con otras centrales que daban servicio a partes del área. El término pasó a referirse a cualquier sistema de conmutación, incluyendo sus instalaciones y operadores. También se usa generalmente para el edificio que alberga la central telefónica y el equipo de planta interna relacionado. En la jerga de telecomunicaciones de Estados Unidos , una central telefónica (CO) es un centro de conmutación de operador común, una central telefónica de Clase 5 en la que se terminan y conmutan troncales y bucles locales . ^{[ 21 ]} En el Reino Unido, una central telefónica significa un edificio de central telefónica y también es el nombre de una central telefónica.

Con el servicio manual , el cliente descuelga el auricular y le pide al operador que conecte la llamada al número deseado. Si el número pertenece a la misma centralita y está ubicado en la centralita del operador, este conecta la llamada enchufando el cable de llamada en la toma correspondiente a la línea del cliente llamado. Si la línea del destinatario está en una centralita diferente dentro de la misma centralita o en una centralita distinta, el operador conecta el cable a la línea troncal de la centralita o centralita de destino y le pide al operador que atiende la llamada (conocido como operador "B") que la conecte.

La mayoría de las centrales telefónicas urbanas proporcionaban servicio de batería común , lo que significa que la central suministraba energía a los circuitos telefónicos de los abonados para el funcionamiento del transmisor, así como para la señalización automática con marcación rotativa . En los sistemas de batería común, el par de cables que van del teléfono de un abonado a la central transportan un potencial de CC de 48 V (nominal) desde el extremo de la compañía telefónica a través de los conductores. El teléfono presenta un circuito abierto cuando está colgado o inactivo. ^{[ 22 ]}

Cuando el teléfono de un abonado está descolgado, presenta una resistencia eléctrica en la línea que provoca que la corriente fluya a través del teléfono y los cables hasta la central telefónica. En una centralita manual, esta corriente fluía a través de la bobina de un relé y activaba un zumbador o una luz en el panel de control del operador, indicándole que debía prestar el servicio. ^{[ 22 ]}

En las ciudades más grandes, se necesitaron muchos años para automatizar todas las centrales telefónicas, por ejemplo, con paneles de conmutación . Durante este período de transición, una vez estandarizados los números al formato 2L-4N o 2L-5N (nombre de la central de dos letras y cuatro o cinco dígitos), era posible marcar un número de una central manual y conectarse sin necesidad de solicitar la asistencia de un operador. La política del Sistema Bell establecía que los clientes de las grandes ciudades no debían preocuparse por el tipo de central, ya fuera manual o automática.

Cuando un abonado marcaba el número de una centralita manual, un operador de la central de destino respondía a la llamada tras ver el número en un indicador y la conectaba enchufando un cable al circuito de salida y haciendo sonar la central de destino. Por ejemplo, si un cliente que llamaba desde Taylor 4725 marcaba un número atendido por una centralita manual, como ADams 1383-W, la llamada se completaba, desde la perspectiva del abonado, exactamente igual que una llamada a Lennox 5813, en una centralita automatizada. Las letras de línea compartida W, R, J y M solo se utilizaban en centrales manuales con líneas compartidas con conector por línea.

A diferencia del formato de listado MAin 1234 para una oficina automatizada con dos letras mayúsculas, una oficina manual, con listados como Hillside 834 o East 23, se reconocía por el formato en el que la segunda letra no estaba en mayúscula.

En las zonas rurales, así como en los pueblos más pequeños, el servicio telefónico era manual y la señalización se realizaba con teléfonos de magneto , que contaban con una manivela para generar la señal. Para alertar a la operadora o a otro abonado en la misma línea, el usuario giraba la manivela para generar la corriente de llamada. La centralita respondía interrumpiendo el circuito, lo que hacía que una lengüeta metálica descendiera sobre la toma de línea del abonado y sonara un zumbador. Las pilas , normalmente dos pilas grandes del número 6 en el teléfono del abonado, proporcionaban la corriente continua al transmisor. Estos sistemas de magneto se utilizaron en Estados Unidos hasta 1983, como en el pequeño pueblo de Bryant Pond, Woodstock, Maine .

Muchos sistemas de magneto en pueblos pequeños contaban con líneas compartidas , donde entre dos y diez o más abonados compartían una misma línea. Al llamar a un participante, el operador utilizaba la llamada codificada, una secuencia de timbres distintiva , como dos timbres largos seguidos de uno corto. Todos los usuarios de la línea podían oír las señales y escuchar las conversaciones de los demás.

Las centrales telefónicas automáticas , que proporcionaban servicio de marcación , fueron inventadas por Almon Strowger en 1888. Aunque se utilizaron comercialmente por primera vez en 1892, no se generalizaron hasta la primera década del siglo XX. Eliminaron la necesidad de operadores humanos en las centrales telefónicas para realizar las conexiones necesarias para una llamada . La automatización sustituyó a los operadores humanos por sistemas electromecánicos, y los teléfonos se equiparon con un disco mediante el cual la persona que llamaba transmitía el número de teléfono de destino al sistema de conmutación automática.

Una central telefónica detecta automáticamente que el teléfono está descolgado cuando el usuario retira el auricular del gancho o la base. En ese momento, la central proporciona tono de marcado para indicar al usuario que está lista para recibir dígitos marcados. Los pulsos o tonos DTMF generados por el teléfono se procesan y se establece una conexión con el teléfono de destino dentro de la misma central o con otra central distante.

La central telefónica mantiene la conexión hasta que una de las partes cuelga. Este control del estado de la conexión se denomina supervisión. También se pueden incorporar funciones adicionales, como equipos de facturación.

El servicio de marcación de Bell System implementó una función llamada identificación automática de números (ANI), que facilitó servicios como la facturación automatizada, los números gratuitos 800 y el servicio 9-1-1 . En el servicio manual, el operador sabe de dónde proviene una llamada gracias a la luz en el panel de conexiones de la centralita. Antes de la ANI, las llamadas de larga distancia se colocaban en una cola de espera y el operador solicitaba el número de la persona que llamaba y lo registraba en un recibo de peaje en papel.

Los primeros sistemas de conmutación eran electromecánicos que utilizaban motores, transmisiones por eje, interruptores rotativos y relés . Algunos tipos de conmutadores automáticos eran el interruptor Strowger o interruptor paso a paso, el relé universal, el interruptor de panel , el sistema rotativo y el interruptor de barra transversal .

Tareas de mantenimiento

Los sistemas de conmutación electromecánicos requerían fuentes de electricidad en forma de corriente continua (CC) y corriente alterna (CA), que se generaban in situ mediante generadores mecánicos. Además, las centrales telefónicas requerían el ajuste de numerosas piezas mecánicas. A diferencia de las centrales modernas, un circuito que conectaba una llamada marcada a través de una central electromecánica mantenía la continuidad de la corriente continua dentro del área de la central local mediante conductores metálicos.

Los procedimientos de diseño y mantenimiento de todos los sistemas incluían métodos para evitar que los suscriptores experimentaran cambios indebidos en la calidad del servicio o que notaran fallas. Diversas herramientas, denominadas " make-busy ", se conectaban a los elementos de conmutación electromecánicos en caso de falla y durante las reparaciones. Un "make-busy" identificaba la pieza en la que se estaba trabajando como en uso, lo que hacía que la lógica de conmutación la evitara. Una herramienta similar se denominaba " TD tool". A los suscriptores morosos se les suspendía temporalmente el servicio (TDed). Esto se lograba conectando una herramienta al equipo de oficina del suscriptor en sistemas Crossbar o en grupos de líneas en conmutadores paso a paso. El suscriptor podía recibir llamadas, pero no podía realizarlas.

Las oficinas de telecomunicaciones por etapas del sistema Bell, basadas en el sistema Strowger, requerían mantenimiento continuo, como la limpieza. Las luces indicadoras en los compartimentos de equipos alertaban al personal sobre problemas como fusibles quemados (generalmente luces blancas) o una señal permanente (teléfono descolgado, generalmente indicadores verdes). Estas oficinas eran más propensas a fallas puntuales que las tecnologías más recientes.

Las centrales de conmutación de barras cruzadas utilizaban circuitos de control más compartidos y comunes. Por ejemplo, un receptor de dígitos (parte de un elemento llamado Registro de Origen ) se conectaba a una llamada el tiempo suficiente para registrar los dígitos marcados por el abonado. La arquitectura de barras cruzadas era más flexible que la de las centrales de conmutación por pasos. Los sistemas de barras cruzadas posteriores contaban con sistemas de notificación de incidencias basados ​​en tarjetas perforadas. Para la década de 1970, la identificación automática de números se había instalado en casi todas las centrales de conmutación por pasos y de barras cruzadas del sistema Bell.

Los sistemas de conmutación electrónica evolucionaron gradualmente por etapas, desde sistemas híbridos electromecánicos con control por programa almacenado hasta sistemas totalmente digitales. Los primeros sistemas utilizaban circuitos metálicos conmutados por relés de láminas bajo control digital. Las pruebas de equipos, la reasignación de números de teléfono, el bloqueo de circuitos y tareas similares se realizaban mediante la introducción de datos en una terminal.

Entre los ejemplos de estos sistemas se encontraban el conmutador Western Electric 1ESS , el Northern Telecom SP1 , el Ericsson AXE, el Automatic Electric EAX-1 y EAX-2, el Philips PRX /A, el ITT Metaconta, la serie British GPO/BT TXE y otros diseños similares. Ericsson también desarrolló una versión totalmente informatizada de su centralita ARF llamada ARE. Estas utilizaban una matriz de conmutación de barras cruzadas con un sistema de control totalmente informatizado y proporcionaban una amplia gama de servicios avanzados. Las versiones locales se denominaban ARE11, mientras que las versiones en tándem se conocían como ARE13. Se utilizaron en Escandinavia, Australia, Irlanda y muchos otros países a finales de la década de 1970 y principios de la de 1980, cuando fueron sustituidas por tecnología digital.

Estos sistemas podían utilizar los antiguos métodos de señalización heredados de los conmutadores electromecánicos de barra transversal y paso a paso. También introdujeron una nueva forma de comunicación de datos: dos centrales 1ESS podían comunicarse entre sí mediante un enlace de datos denominado Señalización Interoficina de Canal Común (CCIS) . Este enlace de datos se basaba en CCITT 6, predecesor de SS7 . En los sistemas europeos, normalmente se utilizaba la señalización R2.

Los primeros conceptos de conmutación y transmisión digital fueron desarrollados por diversos laboratorios en Estados Unidos y Europa a partir de la década de 1930. El primer prototipo de conmutador digital fue desarrollado por Bell Labs como parte del proyecto ESSEX, mientras que la primera central digital propiamente dicha, integrada con sistemas de transmisión digital, fue diseñada por LCT (Laboratoire Central de Telecommunications) en París. El primer conmutador digital instalado en una red pública en Inglaterra fue el Empress Exchange de Londres , diseñado por los laboratorios de investigación de la Oficina General de Correos . Se trataba de un conmutador en tándem que conectaba tres centrales Strowger . El primer despliegue comercial de un sistema de conmutación local totalmente digital fue el sistema E10 de Alcatel , que comenzó a prestar servicio a clientes en Bretaña, al noroeste de Francia, en 1972.

Algunos ejemplos destacados de conmutadores digitales son:

• La central telefónica AXE de Ericsson es la plataforma de conmutación digital más utilizada en el mundo y se encuentra presente en toda Europa y en la mayoría de los países del planeta. También es muy popular en aplicaciones móviles. Este sistema altamente modular se desarrolló en Suecia en la década de 1970 como reemplazo de la popular gama de conmutadores de barras cruzadas ARF, ARM, ARK y ARE de Ericsson, utilizados por muchas redes europeas desde la década de 1950.
• Alcatel-Lucent heredó tres de los sistemas de conmutación digital más emblemáticos del mundo  : Alcatel E10, 1000-S12 y Western Electric 5ESS .

Alcatel desarrolló el sistema E10 en Francia a finales de la década de 1960 y durante la década de 1970. Esta familia de conmutadores digitales, de amplio uso, fue una de las primeras en utilizarse en redes públicas mediante la tecnología TDM. Los primeros abonados se conectaron a conmutadores E10A en Francia en 1972. Este sistema se utiliza en Francia, Irlanda, China y muchos otros países. Ha sufrido numerosas revisiones y las versiones actuales incluso están integradas en redes totalmente IP .

Alcatel también adquirió el Sistema 12 de ITT al comprar las operaciones europeas de ITT. Los sistemas S12 y E10 se fusionaron en una única plataforma en la década de 1990. El sistema S12 se utiliza en Alemania, Italia, Australia, Bélgica, China, India y muchos otros países del mundo.

Finalmente, cuando Alcatel y Lucent se fusionaron, la compañía adquirió los sistemas 5ESS y 4ESS de Lucent, utilizados en todo Estados Unidos y en muchos otros países.

• El sistema EWSD de Nokia Siemens Networks , desarrollado originalmente por Siemens , Bosch y DeTeWe para el mercado alemán, se utiliza en todo el mundo.
• Los modelos DMS100 de Nortel , luego de Genband y ahora de Ribbon Communications, y otras versiones, son muy populares entre los operadores de todo el mundo.
• El GTD-5 EAX fue desarrollado por GTE Automatic Electric, fue adquirido por Lucent, que se convirtió en Alcatel-Lucent, que luego pasó a ser Nokia.
• NEC NEAX se utiliza en Japón, Nueva Zelanda y muchos otros países.
• El sistema Marconi System X, desarrollado originalmente por British Post Office (posteriormente BT), GEC, Plessey y STC, es un tipo de centralita digital utilizada por BT Group en la red telefónica pública del Reino Unido.

Cuando la telefonía estaba dominada por teléfonos fijos analógicos , la conversión digital se realizaba en la central de conmutación. Estas centrales codifican la voz de los abonados, grabada por un micrófono en el auricular del teléfono emisor, en 8000 segmentos de tiempo por segundo (es decir, una frecuencia de muestreo de 8 kHz). En cada segmento, se crea una representación digital PCM de la señal eléctrica analógica. Las señales digitales PCM se envían al extremo receptor de la línea, donde se produce el proceso inverso en la otra central mediante un convertidor digital-analógico (DAC ). Esto genera una señal eléctrica analógica casi idéntica a la original, que luego alimenta un altavoz en el auricular del teléfono receptor. En otras palabras, cada vez que alguien usa un teléfono, las ondas sonoras de la voz del hablante se codifican en PCM para su conmutación y, a continuación, se reconstruyen y reproducen inmediatamente en el otro extremo. La voz del hablante se retrasa durante este proceso una pequeña fracción de segundo  ; no es en directo, sino reconstruida  , con un retraso mínimo. El despliegue de la telefonía digital implica que toda esta conversión ahora se realiza en los propios teléfonos, y los conmutadores digitales intermedios solo sirven para enrutar los paquetes de datos.

Las líneas telefónicas locales individuales se conectan a un concentrador remoto . En muchos casos, el concentrador se ubica en el mismo edificio que la central telefónica. La interfaz entre los concentradores remotos y las centrales telefónicas ha sido estandarizada por ETSI como el protocolo V5 . Los concentradores se utilizan porque la mayoría de los teléfonos permanecen inactivos durante gran parte del día, por lo que el tráfico de cientos o miles de ellos se puede concentrar en tan solo decenas o cientos de conexiones compartidas.

Algunas centrales telefónicas no tienen concentradores conectados directamente, sino que se utilizan para conectar llamadas entre otras centrales telefónicas. Estas máquinas complejas se denominan centrales de "nivel de operador" o centrales en tándem .

En algunas centrales telefónicas de pueblos pequeños, solo se encuentran centrales remotas o satélite , conectadas a una central principal, generalmente ubicada a varios kilómetros de distancia. La central remota depende de la central principal para el enrutamiento de llamadas. A diferencia de un sistema de bucle digital , una central remota puede enrutar llamadas entre teléfonos locales por sí misma, sin necesidad de utilizar troncales hacia la central principal.

Las centrales telefónicas son un componente menor de una red extensa. Una parte importante, en términos de costo, mantenimiento y logística del sistema telefónico, es la infraestructura externa , es decir, el cableado fuera de la central telefónica. Si bien muchos abonados contaban con líneas compartidas a mediados del siglo XX, el objetivo era que cada estación telefónica de abonado estuviera conectada a un par de cables individuales del sistema de conmutación.

Una central telefónica típica puede tener decenas de miles de pares de cables conectados a bloques de terminales denominados cuadro de distribución principal (MDF). Un componente del MDF es la protección: fusibles u otros dispositivos que protegen el interruptor contra rayos, cortocircuitos con líneas eléctricas u otras sobretensiones. En una compañía telefónica típica, una gran base de datos registra información sobre cada par de abonados y el estado de cada puente. Antes de la informatización de los registros del sistema Bell en la década de 1980, esta información se anotaba a mano con lápiz en libros de contabilidad.

Para reducir los costos de la infraestructura exterior, algunas compañías utilizan dispositivos de " ganancia de pares " para brindar servicio telefónico a los abonados. Estos dispositivos se utilizan para proporcionar servicio donde la infraestructura de cobre existente se ha agotado o, al ubicarse en un vecindario, pueden reducir la longitud de los pares de cobre, lo que permite servicios digitales como la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI) o la línea de abonado digital (DSL).

Las antenas de bucle digital o de ganancia de pares (DLC) se ubican fuera de la central telefónica, generalmente en un barrio extenso alejado de ella. A las DLC se las suele denominar antenas de bucle de abonado (SLC), en referencia a un producto patentado de Lucent .

Los DLC se pueden configurar como universales (UDLC) o integrados (IDLC). Los DLC universales cuentan con dos terminales, un terminal de oficina central (COT) y un terminal remoto (RT), que funcionan de manera similar. Ambos terminales reciben señales analógicas, las convierten a digitales y las transmiten al otro extremo, donde se realiza el proceso inverso.

En ocasiones, el transporte se gestiona mediante equipos independientes. En un DLC integrado , se elimina el COT. En su lugar, el RT se conecta digitalmente al equipo de la central telefónica. Esto reduce la cantidad total de equipos necesarios.

Los conmutadores se utilizan tanto en centrales telefónicas locales como en centros de larga distancia . En la red telefónica pública conmutada (RTPC) existen dos tipos principales: los conmutadores telefónicos de Clase 4 , diseñados para conexiones de larga distancia o entre conmutadores, y los conmutadores telefónicos de Clase 5 o conmutadores de abonado, que gestionan las conexiones de los teléfonos de abonado. Desde la década de 1990, se han popularizado los sistemas de conmutación híbridos de Clase 4/5 que cumplen ambas funciones.

Otro elemento fundamental de la red telefónica es la sincronización horaria. Los equipos de conmutación, transmisión y facturación pueden estar sincronizados con estándares de 10 MHz de alta precisión , que sincronizan los eventos horarios con gran exactitud. Estos equipos de sincronización horaria pueden incluir estándares basados ​​en rubidio o cesio y un receptor del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) .

Las centrales de larga distancia pueden usar un algoritmo de asignación de conmutación más lento pero más eficiente que las centrales telefónicas , ya que tienen una utilización cercana al 100 % de sus canales de entrada y salida. Las centrales telefónicas tienen más del 90 % de su capacidad de canal sin usar.

Las centrales telefónicas tradicionales conectaban circuitos físicos (por ejemplo, pares de cables), mientras que las centrales modernas utilizan una combinación de conmutación por división espacial y temporal. En otras palabras, cada canal de voz está representado por una ranura de tiempo (por ejemplo, 1 o 2) en un par de cables físicos (A o B). Para conectar dos canales de voz (por ejemplo, A1 y B2), la central telefónica intercambia la información entre A1 y B2. Conmuta tanto la ranura de tiempo como la conexión física. Para ello, intercambia datos entre las ranuras de tiempo y las conexiones 8000 veces por segundo, bajo el control de una lógica digital que recorre listas electrónicas de las conexiones actuales. El uso de ambos tipos de conmutación hace que una central moderna sea mucho más pequeña que una central de división espacial o temporal por sí sola.

La estructura de un conmutador consta de un número impar de capas de subconmutadores más pequeños y sencillos. Cada capa está interconectada por una red de cables que va desde cada subconmutador hasta un conjunto de subconmutadores de la siguiente capa. En algunos diseños, una capa de conmutación física (espacial) se alterna con una capa de conmutación temporal. Las capas son simétricas, ya que en un sistema telefónico también se puede llamar a los interlocutores . Otros diseños utilizan únicamente la conmutación temporal en todo el conmutador.

Un subinterruptor de división de tiempo lee un ciclo completo de intervalos de tiempo en una memoria y luego lo escribe en un orden diferente, también bajo el control de una memoria cíclica de la computadora. Esto provoca cierto retardo en la señal.

Un subinterruptor de división espacial conmuta las rutas eléctricas, a menudo utilizando alguna variante de un interruptor de cobertura mínima sin bloqueo o un interruptor de cruce .

Recuperación tras incendios y desastres

Una central telefónica casi siempre representa un único punto de fallo para las llamadas locales. A medida que aumenta la capacidad de los conmutadores individuales y de la fibra óptica que los interconecta, la posible interrupción causada por la destrucción de una central local se verá magnificada. Se pueden utilizar múltiples conexiones de fibra para proporcionar redundancia a las conexiones de voz y datos entre centrales de conmutación, pero se requiere un diseño de red cuidadoso para evitar situaciones en las que tanto la fibra principal como su respaldo pasen por la misma central telefónica dañada, lo que podría provocar un fallo de modo común . ^{[ 23 ]}

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• Patente 252.576 para la primera centralita telefónica en 1881.