Problema 2. Problema 3

Transcripción

1 Núcleo de Red Examen Instituto de Ingeniería Eléctrica 8 de Setiembre de 2015 Indicaciones: La prueba tiene una duración total de 3 horas. Cada hoja entregada debe indicar nombre, número de C.I., y número de hoja. La hoja 1 debe indicar además el total de hojas entregadas. Se deberá utilizar únicamente un lado de las hojas. Cada pregunta se deberá comenzar en una hoja nueva. Todas las preguntas tienen el mismo puntaje. Problema 1 Una empresa tiene dos sucursales, cada una con una central telefónica privada (PBX1 y PBX2) y conectadas como se muestra en la figura: Las CO son centrales telefónicas públicas con tecnología de conmutación TDM. Tel 1 es un teléfono IP ubicado en la LAN de la sucursal 1 y Tel 2 es un teléfono analógico, conectado con pares de cobre a la PBX2. Las PBX son de tecnología Híbrida (es decir, soporta terminales TDM e IP). La PBX de la sucursal 1 dispone de una capacidad de hasta 30 líneas simultáneas hacia la PSTN y la de la sucursal 2 hasta 5 líneas simultaneas. a) Justifique en estas condiciones que tipos de enlaces y de señalización son los más adecuados para usar en la conexión entre cada PBX y la CO. b) Indique en qué punto(s) se realiza conversión analógica/digital y digital/analógica. En cada caso, indique que Codec(s) se puede(n) utilizar. Realice un diagrama de una conversación entre Tel 1 y Tel 2 y estime la demora del audio, desde que se recibe en el micrófono de Tel 1 hasta que se reproduce en el auricular de Tel 2. c) La empresa desea contratar al proveedor de telefonía un servicio de valor agregado por cobro revertido (servicio 0900 ), de modo tal que cuando un cliente marque el número 0900WXYZ (WXYZ son cuatro dígitos numéricos) la llamada sea enrutada hacia la sucursal 1 de forma que pueda ser atendida allí, y la tarificación de la llamada se haga en forma diferenciada. Cómo puede implementar dicho servicio la

2 compañía telefónica? Cómo es el mecanismo de señalización que opera en este caso de uso? Explique detalladamente el funcionamiento de dicho mecanismo y los protocolos involucrados. Problema 2 Una empresa multinacional cuenta con un enlace SDH dedicado con capacidad STM-1 entre dos sucursales y otro enlace tipo MPLS punto a punto o pseudowire de capacidad 200 Mbps a nivel Ethernet. Ambas sucursales cuentan también con conexiones de acceso a Internet propias con capacidad de 50 Mbps cada una. Todos los enlaces son arrendados a una empresa proveedora de servicios de telecomunicaciones, la cual provee equipos demarcadores en las instalaciones del cliente de forma que el mismo pueda acceder los enlaces mediante interfaces Ethernet para los enlaces punto-a-punto MPLS e Internet y un equipo ADM (Add-Drop Multiplexer) para la cargar una señal al enlace SDH, como se muestra en la siguiente figura: a) Que tipos de tecnologías de conmutación utilizan cada tipo de enlace en la empresa proveedora de servicios? Explique cada una y sus diferencias. Además explique específicamente en qué consisten y cuáles son las características principales de los enlaces de tipo SDH y los de tipo MPLS mencionados. Explique el funcionamiento del equipo ADM. b) Estudiar la conveniencia de cada tipo de enlace para la transmisión de llamadas telefónicas. Señale las ventajas y las desventajas de cada una justificando adecuadamente. c) Suponga que cada enlace transmite a llamadas telefónicas bajo códec G.711 a su máxima capacidad de transmisión de datos. Indique cuántas llamadas pueden haber simultáneamente entre las dos sucursales empleando todos los enlaces, y que tráfico se puede cursar entre ambas con un nivel de bloqueo del 1%. Nota: Considere que al transmitir sobre internet el audio se protege empleando la versión segura de RTP SRTP que añaden 4 bytes más al encabezado RTP convencional. Problema 3 Una empresa ha instalado un sistema de telefonía corporativa que incluye la posibilidad de utilizar softphones en celulares del tipo smartphones. Estos softphones utilizan tecnologías de VoIP y se conectan al sitio central utilizando señalización SIP, a través del canal de datos del celular. Se ha realizado el despliegue en 500 usuarios con smartphones, todos ellos trabajando fuera de la empresa, con sus smartphones conectados a Internet. Se estima que, en la hora pico, cada usuario realiza o recibe 3 llamadas de una duración media de 2 minutos. El sistema soporta los codecs G.711 y G.729, en ambos casos con VAD y CNG configurables. Para el establecimiento de las llamadas, el softphone abre previamente un túnel VPN (Virtual Private Network), sobre internet, dentro del cual trafica la señalización y el medio de la llamada. Se puede asumir

3 que a cada paquete IP que viaja por la VPN se le agregan 60 bytes de encabezados, encripción y autenticación. Actualmente la empresa cuenta con un enlace a Internet sin soporte de Calidad de Servicio, de 120 Mb/s de bajada y 20 Mb/s de subida. La utilización de dicho enlace, previo al despliegue de la solución de VoIP móvil, es la indicada en la siguiente figura. a) Evaluar si el enlace a Internet actual es o no adecuado para el despliegue de la solución de VoIP móvil, para cada una de las configuraciones de codecs. b) El sistema se ha configurado para utilizar el códec de mejor calidad, dentro de los soportados. Algunos de los usuarios comenzaron a utilizar el servicio de VoIP móvil desde otro país, donde la red celular funciona con tecnologías de acceso a internet del tipo EDGE. En esta tecnología la velocidad típica promedio de downlink es de aproximadamente 600 kb/s y la de uplink de 120 kb/s. Estos usuarios reportaron problemas de calidad de audio mientras hablaban con usuarios de teléfonos fijos dentro de la empresa, en particular, audio fuertemente distorsionado en uno de los sentidos de la conversación. Realice un diagrama de alto nivel, indicando el camino del audio y la señalización en este escenario. Cómo se justifican técnicamente los reportes de problemas? Cuál de los usuarios (el que está en su Smartphone en otro país o el que está en su teléfono fijo dentro de la empresa) escucha peor? Qué propondría para mejorar esta situación? c) En vista de los reportes realizados por los usuarios, se decidió realizar un análisis de la previsión de la calidad esperada del servicio al ser utilizado desde diversos países. Para ello se realizaron medidas de retardos (RTT o Round Trip delay Time) y pérdida de paquetes, a destinos de diferentes países. La siguiente gráfica muestra los resultados obtenidos hacia un país en particular.

4 Cómo sugiere calcular, en forma general, la calidad de audio esperada de este servicio? (explique detalladamente) De qué variables depende? En este caso particular, qué valores utilizaría para cada una de las variables? Con los valores indicados, cómo cree que sería la calidad esperada de audio? Problema 4 Una empresa proveedora de servicios de telefonía fija tiene un núcleo de red tradicional, con centrales telefónicas de conmutación TDM, y está conectada a otras 3 empresas de telefonía móvil, así como a varios operadores internacionales. Sus usuarios son tanto hogareños (con teléfonos analógicos y digitales ISDN BRI) como corporativos (con enlaces E1). a) Realizar un diagrama de la red de telefonía de esta empresa, indicando cada uno de sus componentes, sus interconexiones, interrelaciones y protocolos de señalización utilizados. Describir en particular las funciones que se realizan dentro de cada componente de la red. b) Pensando en brindar nuevos servicios, se está evaluando una migración a una nueva red del tipo NGN. Explicar cuáles son los principales conceptos de las redes NGN, y que ventajas presentan respecto de las redes tradicionales. c) Realizar un diagrama de la futura red NGN, indicando cada uno de sus componentes, sus interconexiones, interrelaciones y protocolos de señalización utilizados. Describir en particular como se mapean las funciones de los componente de la red tradicional de la parte a) con las funciones de los componente de la nueva red "NGN. El tráfico de Erlang-B para más de 100 circuitos con probabilidad de bloqueo de 1% se puede estimar con la siguiente fórmula: N = Entero_Superior [ (E 84.06) / ]

5 RESUMEN de SOLUCIONES (las soluciones presentadas no son completas; pretenden indicas las ideas básicas a desarrollar en cada respuesta) Problema 1 a) La PBX de la sucursal 1 dispone de una capacidad de hasta 30 líneas simultáneas hacia la PSTN: Típicamente se propone E1, ISDN PRI La de la sucursal 2 hasta 5 líneas simultaneas: Típicamente se propone Líneas analógicas, Loop Start. Podrían ser 3 líneas BRI, pero no se justifican en este caso. b) Tel 1 es un teléfono IP: Se hace la conversión D/A del audio en el propio teléfono, y luego se paquetiza. Se puede utilizar una amplia variedad de codecs sobre IP. La voz paquetizada se recibe en la PBX 1, debe ser conectada hacia la E1. En la E1 únicamente se soporta G.711. Puede ser necesario hacer transcoding, dependiendo del códec que haya usado el Tel1. El audio viaja digital hasta la CO Clase 5, pasa a la CO Clase 4 y nuevamente a la CO Clase 5, donde se convierte en analógico en la tarjeta de abonado (funciones BORSCHT). Llega analógico por el par de cobre a la PBX 2, y en la PBX 2 se convierte a Digital (funciones BORSCHT, en este caso en la PBX2 en la conexión con la PSTN). Se conmuta en forma digital en la PBX2 (G.711) y nuevamente se convierte a analógico para ser enviado al Tel2 (funciones BORSCHT, en este caso en la PBX2 en la conexión con Tel 2) El audio se paquetiza en Tel1 y se transmite por la LAN hasta la PBX2. Si se usa G.711 El proceso de paquetización toma 20 ms típicamente. En la PBX1 debe existir un jitter-buffer que puede tener ms. En total, si la LAN está bien diseñada y no hay demoras extras, podrán haber del orden de 60 ms desde el micrófono de Tel1 hasta la PBX1. Luego el proceso es TDM, donde las demoras son despreciables (del orden de décimas de milisegundos). Entre Tel1 y Tel2, en un sentido, es de esperar que se tenga una demora de varias decenas de milisegundos (en este caso se estimó unos 60 ms). c) A través de SS7. Ejemplos vistos en clase. Problema 2 c) STM-1: La máxima utilización de la trama SDH se hace empleando VC-4 (mayor carga util, y menos cantidad de encabezados internos). El contenedor C4 se corresponde con una trama E4 de kbps (~140Mbps) la cual en realidad se rellena hasta kbps, y se emplea para contener 4xE3 = 16xE2 = 64xE1, y si cada E1 tiene capacidad de carga de 30 canales entonces la capacidad sobre la STM-1 sería 2048*(30/32)*64 Kbps=122880kbps (1920 lineas con códec G.711). Sin embargo esta forma de pensarlo no esta mal pero no es la más correcta de todas ya que asume la conformación de la E4 en algún equipo del cliente antes del ADM. Otra forma de pensarlo es mapeando los E1 directamente sobre contenedores virtuales VC-12 tal como se mostró en clase. Esto es más plausible a nivel de un cliente. Allí cada trama E1 de 32 Bytes se rellena y se ponen encabezados hasta alcanzar un VC-12 de 35bytes, y un byte adicional para construir el TU-12 (36 Bytes). Hasta 3 TU-12 se pueden multiplexar en un TUG-2 (3x36=108bytes). A su vez 7 TUG-2 se multiplexan en un TUG-3 agregando dos columnas (18bytes) de relleno llegando a 7*108+18=774Bytes. Finalmente se multiplexan 3 TUG-3, se añade 2 columnas de relleno y una de path overhead para así conformar el VC-4 de 3* =2349bytes. Notese que la cantidad de bytes está elegida de forma de completar a la capacidad de 260bytes de un VC-4, si se suman las cabeceras fijas se sección, regeneración y punteros que son 9 columnas (9*9=81 bytes) se obtiene la trama STM-1 de 2430bytes. Yendo a las cuentas, lo que era importante observar es que la multiplexion fue de 3 x 7 x 3 = 63 E1 de los cuales se aprovechan 30 de cada 32 bytes => capacidad útil = 30 * 64kbps * 3 * 7 *3 = kbps (1890 líneas con códec G.711) Enlace MPLS: 100Mbps Transmisión G711 sobre RTP, despreciando carga de señalización 160 bytes de carga útil, Overhead Ethernet (26bytes contando preámbulo y start-of-frame) + IP(20Bytes) + UDP (8bytes) + RTP(12bytes) = 66bytes => tamaño de paquete = 226bytes = 1808bits, a 50 paquetes por segundo: 90,4kbps. Si tengo

6 100Mbps para usar entonces kbps/90,4kbps = 1106 líneas con códec G.711 Enlace Internet: ídem al calculo de MPLS pero ahora se debe agregar 4 bytes más de overhead (32 bits) => 50pps = 92kbps. La letra pide las llamadas simultaneas entre las dos sucursales, por lo que la capacidad máxima disponible sobre esta red es de 50Mbps ya que los paquetes que van por internet desde una sucursal ingresan por internet a la otra, como si los enlaces de ambas estuviesen interconectados directamente conformando un único enlace de 50Mbps. En definitiva se tendrán entonces un capacidad de 50000kbps / 92kbps = 543 líneas con códec G.711 Capacidad total: = 3539 líneas con códec G.711 Tráfico se puede cursar entre ambas con un nivel de bloqueo del 1%. El tráfico de Erlang-B para más de 100 circuitos con probabilidad de bloqueo de 1% se puede estimar con la siguiente fórmula: N = Entero_Superior [ (E 84.06) / ] => N (E-84,06)/0, => E N*0,98-13, Erl Problema 3 a) 500 usuarios, 3 llamadas de 2 minutos en la hora pico => 500 x 3 x120 / 3600 => genera un tráfico de 50E. Con este tráfico, y % de bloqueo de 1%, se precisan 64 canales de VoIP sobre el enlace de Internet. El que más ancho de banda consume es el G.711, sin VAD/CNG. El peor caso, ventanas de 10 ms. 80 bytes de muestras + 40 bytes IP + 60 bytes VPN = 180 bytes en 10 ms = 144 kb/s. En total se precisa 144 x 64 = 9.2 Mb/s en cada dirección. Sumando esto al tráfico máximo actual: Downlink: 11.2 Mb/s = 20.4 Mb/s Uplink: 2.4 Mb/s Mb/s = 11.6 Mb/s En promedio, la capacidad del enlace es adecuada, aún con el códec de mayor ancho de banda. Sin embargo, las gráficas muestran promedios de 2 horas, y pueden existir intervalos cortos con ráfagas de alta demanda de ancho de banda (por ejemplo, al bajar un archivo pesado ). El enlace no tiene configurada QoS, por lo que no permite priorizar el tráfico de voz sobre el de datos. Para que el enlace sea apropiado, se debe habilitar la priorización de tráfico según el tipo (QoS) b) Se precisa 144 kb/s de BW, y en el uplink EDGE solo hay 120 en promedio, lo que hace que no sea posible usar razonablemente el servicio. El audio de SALIDA del celular conectado a EDGE se va a ver fuertemente distorsionado, o sea, escuchará mal el usuario local desde su teléfono fijo. Se puede cambiar el códec a G.729, con ventanas de 30 ms. En este caso el BW es 30 bytes de muestras + 40 bytes IP + 60 bytes VPN = 130 bytes en 30 ms = 35 kb/s. c) E-model, se espera que lo describan. Depende del códec, %perdidapaq, one-way-delay. Problema 4 Ejemplos del teórico.