EXAMEN FINAL DE SISTEMAS DE TELECOMUNICACIÓN 3 de junio de 2008

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1 EXAMEN FINAL DE SISTEMAS DE TELECOMUNICACIÓN 3 de junio de 2008 Nombre y DNI.- Tiempo.- 2 horas Valoración del examen = (Σ puntos)/10 A. Preguntas test (rodear la respuesta correcta; en caso de error, tachar y rodear otra) Respuesta acertada = 2 puntos; fallada = puntos 1. Un operador virtual de red móvil a. Puede actuar como proveedor de servicios avanzados siempre y cuando se lo autorice el operador incumbente que soporta la conectividad de sus clientes. b. Cede la gestión de su red al operador incumbente pero el control y calidad de servicio debe garantizarlo él a sus clientes. c. Puede alquilar servicios de red troncal a un operador incumbente y servicios de red de acceso a otro. d. Debe ser, a su vez, operador incumbente de red fija para poder soportar servicios de banda ancha. e. Ninguna de las anteriores es cierta. 2. Organismos de normalización: a. La IEC es un organismo europeo de normalización para protocolos y dispositivos de telecomunicación. b. La OSI es un organismo americano de normalización para protocolos e interfaces de telecomunicación. c. AENOR traduce las normas de la IETF a fin de que las industrias españolas puedan atenerse a ellas. d. La ITU es el organismo europeo de normalización de protocolos y sistemas de telecomunicación e. Ninguna de las anteriores respuestas es correcta 3. Segmento de red, nodos y servicios a. Los nodos de servicio albergan los DSLAM y modems, a los que se conectan los bucles de abonado. b. Los nodos de red metropolitana agregan su tráfico ascendente en nodos de jerarquía superior (nacional) e intercambian tráfico entre ellos directamente. c. Las líneas alquiladas a clientes, cursan su tráfico sin ser agregadas con el resto de la red de acceso. d. El tráfico agregado de varias centrales de acceso se lleva a nodos de jerarquía superior mediante enlaces Ethernet, en topología de estrella (sin redundancia). e. Ninguna de las respuestas es correcta.

2 4. Una RPV a. No sirve para soportar servicios de voz salvo que éste se implemente mediante VoIP. b. En redes de conmutación de paquetes, permite compatibilizar prestaciones de calidad de servicio, propias de las redes de conmutación de circuitos, con el aprovechamiento de recursos por multiplexación estadística. c. Debe disponer de sistemas de protección 1+1 propios de las redes de conmutación de circuitos. d. Sólo puede ser establecida dentro de un dominio de gestión de red. e. Son falsas todas las respuestas. 5. Un servicio de IPTV consta de 15 canales de vídeo estándar de 2,4 Mbps y 2 canales de HDVT, de 15,2 Mbps. Si, además, se requiere un canal de servicio de 1 Mbps, determinar el modo más efectivo de transportarlo sobre una red TDM: a. Sobre un STM-1 SDH, utilizando 1 CV4. b. En 2 tramas E3 de PDH. c. Es mejor transportar cada canal de vídeo en una trama PDH independiente. d. 3 tramas E2 mapeadas en un CV3 para tener una multiplexación síncrona y poder desagregar los canales independientemente. e. 63 tramas E1 mapeadas sínconamente en un STM-1 6. Cuántos canales de voz de 64 kb/s puede transportar un módulo STM-16? a b c d e. Ninguna de las respuestas es correcta. 7. OCS (Optical Circuit Switching), a. Es una tecnología de conmutación de paquetes sobre WDM. b. Requiere el desarrollo de OXC con conversión de longitud de onda y una red de control GMPLS para ser utilizada en redes troncales. c. Son equipos específicamente diseñados para CWDM en redes metropolitanas con topología de anillo. d. Puede implementarse sobre equipos ADM en redes malladas o con topología de anillo. e. Son falsas todas las respuestas. 8. Mediante switches Ethernet, a. Es posible construir una red jerárquica que interconecte redes de agregación con topología estrella uniéndolos sobre un anillo. b. Se puede ofrecer servicios triple play, sin recurrir al transporte ATM, para clientes residenciales c. Se puede soportar una red de transporte basada en RPV de nivel 2 de ámbito metropolitano. d. Es posible soportar tráfico agregado de la red de acceso, con garantía de QoS, y, al tiempo, ofrecer servicios de interconexión de LAN para clientes con gestión autónoma. e. Todas las respuestas son correctas. 9. La tecnología NG-SDH permite a. Concatenar contenedores virtuales para ajustar los recursos de red al ancho de banda requerido por las aplicaciones cliente. b. Adaptar las tramas SDH a la capacidad de transmisión WDM según la define SONET. c. Formar redes malladas con conmutación de contenedores virtuales semejante a la de paquetes: No orientado a conexión. d. Dotar a redes Ethernet de prestaciones OAM. e. Son verdaderas las respuestas (a) y (b).

3 10. Los sistemas T-MPLS a. Se restringe al ámbito metropolitano. b. Se basan en la conmutación de paquetes aunque sólo establecen enlaces p2p. c. Establecen túneles de transmisión sobre redes malladas. d. Requieren mecanismos de protección 1+1 para asegurar la QoS. e. Distinguen los niveles de servicio y los de transporte aunque no permiten implementar RPV sobre estos últimos. 11. DOCSIS 2.0 a. Es un estándar que permite desarrollar sistemas de comunicación bidireccional, sobre enlaces Ethernet p2p, con capacidad de soportar aplicaciones en tiempo real. b. Define una arquitectura para integrar sistemas HFC sobre tecnologías GPON. c. Define los protocolos precisos para establecer enlaces ascendentes CDMA en una arquitectura NBAN d. Permite el establecimiento de canales ascendentes TDM para la integración directa de redes HFC con la red telefónica conmutada (PSTN) para servicios de voz. e. Ninguna de las respuestas es correcta. 12. Para ofrecer servicios quad-play, a. Se puede recurrir a soluciones GAN de convergencia fijo-móvil. b. Es mejor desplegar redes IP v6. c. Se puede desarrollar redes celulares sobre WIMAX. d. Es preciso contar con una red metropolitana de agregación sobre WiFi. e. Los terminales UMTS están evolucionando a sistemas duales WIMAX-CDMA. 13. La QoS para VoIP a. Se soporta con sistemas de elevada calidad de transmisión y ajuste por TCP de la capacidad de los enlaces involucrados en grado best effort. b. Se basa en garantizar un retardo máximo mediante mecanismos IntServ aplicados a los nodos del núcleo de red. c. Puede prescindir de mecanismos IntServ porque son servicios que requieren muy poco ancho de banda y no es preciso reservar recursos para tales conexiones. d. Requiere mecanismos de reestablecimiento de conexión suficientemente rápidos como para dar al usuario sensación de presencia virtual. e. Todas las respuestas son correctas. 14. Las tecnologías xdsl a. Pueden emplearse para dar acceso a redes de transporte HFC y PLC. b. Sólo tienen sentido para soportar servicios POTS sobre líneas de BA, pero quedarán obsoletas cuando se despliegue VoIP. c. Pueden utilizarse para interconectar LANs. d. Pueden combinar sistemas de transmisión FDMA con CDMA. e. Ninguna de las anteriores respuestas es correcta 15. Las redes IP a. No soportan servicios de tiempo real. b. Se presentan como el nivel de confluencia de todos los servicios de conectividad y plataformas de servicios, incluyendo quad-play. c. Requieren MPLS para prestar servicios orientados a conexión. d. Deben migrar a IPv6 para establecer RPV o recurrir a sistemas de etiquetado de paquetes MPLS. e. Todas las respuestas son correctas.

4 B. Cuestiones teóricas (contestar en el espacio reservado) 1. Requisitos de las PTT para ser adoptadas como tecnologías de transporte en redes troncales y metropolitanas y soportar servicios quad-play (6 puntos). Para que un operador considere emplear sistemas con tecnologías de conmutación de paquetes, en sus redes de transporte, tales como PBT o T-MPLS, éstos deben A. Ser robustos o contar con redundancia de elementos críticos para ofrecer garantías de operación tolerante a fallos. B. Garantizar alta disponibilidad con controles que minimicen la latencia y pérdida de paquetes (QoS). C. Poseer mecanismos de recuperación de fallos en tiempos menores de 100 ms para poder soportar tráfico de aplicaciones de tiempo real. D. Ser simples y escalables con el tráfico. E. Soportar mecanismos OAM a fin de que el operador pueda i. Gestionar la red con criterios de ingeniería de tráfico y servicio en cuanto a provisión y configuración de enlaces ii. Detectar y tratar remotamente alarmas. Si, además, los sistemas disponen de mecanismos de diagnóstico semiautomático, serán mejor aceptados. iii. Permitir la gestión de acceso de clientes y facturación. En este punto puede incluirse la gestión de RPV sobre los elementos de la red de transporte. F. Ser capaces de establecer conexiones p2mp (multicast) para soportar tráfico de distribución de contenidos multimedia sin colapsarse. G. Soportar mecanismos de sincronización precisos para comunicaciones celulares (móviles)

5 2. Mecanismos de garantía de robustez (resilience) de redes. Explicar diferentes tipos, sus características y aplicaciones (7 puntos). Independientemente de la tecnología de transmisión y conmutación o del tipo de servicios que preste una red de comunicaciones, ésta debe prevenir eventuales fallos en los equipos que la componen y garantizar la disponibilidad y una cierta calidad de servicio ante tales fallos. En cualquier caso, se debe sobredimensionar la red para asegurar la tolerancia a fallos pero el grado de sobredimensionamiento puede reducirse si se cuenta con cierta inteligencia en los elementos de red. En concreto, se dispone de mecanismos de A. Protección: Es decir, basados en la duplicidad de enlaces que forman la ruta a proteger. Se basan en técnicas preplaneadas de desvío del tráfico a enlaces no afectados por el fallo. Puede ser una protección total, con duplicación completa de la ruta por un camino disjunto al de trabajo: Protección 1+1: Ejemplo típico es el de los anillos SDH: Están formados por dos líneas que transmiten el tráfico simultáneamente en sentidos opuestos del anillo. Cuando surge un fallo en un segmento, el nodo afectado, al detectar la falta de señal, cambia su conexión al camino de reserva. Esta operación se realiza en menos de 50 ms. El inconveniente es que es preciso duplicar todos los elementos de la red. Una alternativa más económica, pero también aplicable a redes troncales es la de protección con compartición de recursos: Esquema de protección N:M Donde M rutas de trabajo quedan protegidas por N rutas de reserva (backup). Se considera, en la planificación del esquema, la posibilidad despreciable de que más de una de las M rutas de trabajo caigan al mismo tiempo y la capacidad de las N rutas de reserva para cargar con el tráfico máximo previsible en caso de fallo. Evidentemente, en este esquema, el tráfico no se cursa en paralelo por las rutas de reserva sino que se desvía por ellas cuando las circunstancias lo requieren pero todos los sistemas deben estar preparados para tal eventualidad con los ajustes correspondientes de los elementos de transmisión: Preplanificación B. Restauración: En redes con topología mallada, de conmutación de paquetes, puede resultar más efectivo garantizar la QoS mediante cambios de enrutamiento ajustados según la capacidad disponible de rutas alternativas entre los extremos de la comunicación sin que previamente se haya determinado tal alternativa. El procedimiento es factible incluso cuando se producen fallos en cascada. D E K No HB Ma Ka Do F S Ul HH H N M L B sharing El mecanismo de restauración puede ejercerse al vuelo o de manera preplanificada. En el primer caso, la red deberá contar con inteligencia suficiente para calcular los enrutamientos necesarios; la segunda alternativa es aplicable a redes orientadas a conexión.

6 3. Tipos y modelos de convergencia fijo-móvil. (7 puntos) Se puede hablar de tres tipos o esquemas de desarrollo de CFM, según se limite a nivel de servicio o comprenda una completa unificación de redes. Por lo tanto, distinguimos entre CFM a tres niveles: De terminal.- Manteniendo separadas las redes de acceso pero con terminales duales, PDA, teléfonos o portátiles, capaces de operar en redes inalámbricas y por acceso a red fija: WiFI + DSL ó UMTS+WiFi ó Ethernet+WIMAX, etc. A este nivel, el usuario puede que no tenga ningún acuerdo con sus proveedores de red así que será él mismo quien deba encargarse de conmutar entre uno y otro tipo de acceso o puede que sea el terminal el que detecte el mejor medio. De servicio.- En este modelo, el proveedor de servicio cubre las diferencias de la red de acceso para su cliente: Único identificador de usuario independientemente de si accede por red fija o móvil, para voz, Internet o intercambio de datos p2p. Que el usuario disponga de terminales duales o el proveedor le facilite algún equipo suplementario para facilitarle la transición entre las redes de acceso fija y móvil, formará parte de su acuerdo comercial. De red.- En este caso, la convergencia es total, a nivel de la propia infraestructura: El operador transporta voz y datos sobre una misma red independientemente de la red de acceso con la que llegue a los usuarios. Así pues, el usuario disfruta de un servicio unificado sobre una red única (a nivel IP) independientemente de con qué terminal acceda a ella Para llegar a la convergencia de red, marcada por el paradigma NGN, se plantean dos modelos (de negocio) cuyas diferencias estriban fundamentalmente en las respuestas a o Qué ofertan los NO y VASP? o Quién garantiza la QoS (y cobra por ello)? o Cómo pueden los usuarios elegir entre ofertas, etc? Modelo PSTN.- Defendido por los operadores clásicos de redes de telecomunicación. Extiende el modelo telefónico a la navegación entre pares y servicios web. Se basa en la aplicación de propuestas como las de 3GPP y TISPAN para ofrecer servicios de conectividad orientados a conexión con control de red por tipo de aplicación. Por lo tanto, se basa en una red inteligente, responsabilidad del operador de red. Modelo ISP.- Defendido por los proveedores de servicios avanzados (ISP, por ejemplo), sobre la idea de una red neutra en la que la inteligencia que soporta el servicio queda en manos de las aplicaciones cliente ya que el control de la red es independiente del tipo de aplicación (modelo Internet, best effort). Así, pues, la operación de red queda limitada a satisfacer necesidades de conectividad En c ualquier caso, es preciso señalar que la convergencia de red que hoy día se plantea es siempre a nivel IP y que, en cualquiera de los dos modelo expuestos, tanto operadores como proveedores de servicios disponen de medios para garantizar la calidad de servicio y gestión de recurso necesaria para llevar a cabo su negocio

7 B C. Ejercicios prácticos (resolver en el espacio reservado) 1. Se desea utilizar un enlace WIMAX, de 28,6 MHz de ancho de banda, para satisfacer las necesidades de conexión de voz y acceso a Internet de un núcleo urbano aislado. Se pide determinar si el sistema ha sido correctamente dimensionado para un número de usuarios, en dicha población, de con las siguientes consideraciones: a. El acceso a Internet tiene una penetración del 40% mientras que el de voz es del 100% b. La transmisión de contenidos a Internet (subida y bajada) guarda una relación 6:5 entre capacidad binaria y ancho de banda (6 baudios en 5 hercios) c. La voz, sin embargo, se transmite en bursts de 30 bytes, que se emiten cada 10 ms, con modulación QPSK (factor convolucional de ½), roll-off del 30% y FEC 1 de 7/8. d. El tráfico medio por usuario de VoIP es de 10 milierlangs por canal (subida y bajada). e. Por otro lado, el acceso a Internet que se quiere ofrecer es de 3 Mbps descendente y 1 Mbps ascendente, con garantía mínima del 10% nominal en hora cargada, cuando la concurrencia al servicio alcance su valor máximo previsto del 1%. (10 puntos) Inicialmente podemos calcular el ancho de banda requerido para voz y luego comprobar si el restante es suficiente para satisfacer los requisitos del servicio de acceso a Internet: A. Cada canal de VoIP emplea 8 30 C C = = 24 Kb/s B. El número de canales precisos para VoIP será N C = Pues se considera dos canales por conversación (20 milierlangs en total). Es decir, N C = 200 canales C. De modo que el ancho de banda ocupado por VoIP será C B = N C C C = 4,8 Mbps D. Que, traducidos a ancho de banda, resulta: 8 1 Bvoz = CB , => Bvoz = 3,57 MHz FCE roll-off factor QPSK Lo que deja unos 25 MHz para la transmisión de acceso a Internet. Veamos si es suficiente para cumplir: E. En primer lugar, transformamos el ancho de banda en capacidad de transmisión binaria: C B = 25 6 / 5 = 30 Mbps F. Que es la capacidad restante para los usuarios de Internet, que, al concurrir en el servicio al 1%, resulta 30 / 40 = 0,75 Mbps para cada usuario que realmente intenta subir y/o bajar datos Lo cual es más que la garantía de servicio mínimo (10% de Mbps) aún cuando todos los usuarios (concurrentes en la hora cargada) utilicen simultáneamente su acceso para subir y bajar datos de Internet. Por lo tanto, concluimos que el sistema ha sido correctamente dimensionado. 1 Forward Error Correction (FEC)

8 2. Se desea desplegar una red de acceso para soportar servicios triple-play a una localidad como la representada en la figura: Donde B es un extrarradio residencial, con población dispersa (50 usuarios), mientras que A es el núcleo urbano con inmuebles de más de 30 vecinos, habitado por usuarios. Si se considera una disponibilidad del 99,999%, y una tasa de concurrencia del 25% para todos los servicios del elenco de servicios (para cada usuario) formado por: Un canal de VoIP de 24 Kbps Un acceso a Internet, con downstream máximo de 14,89 Mbps/canal. Un canal de VoD, con codificación MPEG-2 a razón de 2,5 Mbps/canal 10 canales de IPTV, de 2,4 Mbps cada uno. Se pide determinar la configuración óptima desde el punto de vista técnico y económico, eligiendo entre i. Utilizar tecnología xdsl ii. Desplegar una red PON iii. Soluciones mixtas Para ello, utilizar los datos siguientes de costes: o Instalación de fibra: 2500 / Km o OLT: o ONU: 400 o Splitter de razón 1:32: o Splitter de razón 1:16: 800 o Modem ADSL2 10 o Modem VDSL 30 Y de pérdidas en la transmisión: o 0,3 db/km por atenuación en la fibra óptica. o 4 db/km por atenuación en el par de abonado (cobre). o 3 db por inserción en splitters y ONUs (10 puntos) Inicialmente calculamos el ancho de banda necesario para cada cliente: 1) C B = , = 41,5 Mbps Este ancho de banda no es soportado por ADSL2 pero sí puede serlo por VDSL o FTTH 2) VDSL sólo soportaría tal velocidad de transmisión si el enlace final (cobre) no tuviera más de 300 metros. Por lo tanto: 3) En la zona B, donde los usuarios están dispersos, no puede plantease más que la solución FTTH, con una ONU por usuario. 4) En la zona A, sin embargo, es posible plantearse una solución FTTB más VDSL, para aprovechar la instalación previa del bucle de abonado en el interior de los edificios: La diferencia de precio entre ONU y modem VDSL prueba este planteamiento.

9 Se verifica la corrección del planteamiento en cuanto a pérdidas de señal teniendo en cuenta que éstas no deben superar los 44 db en el punto de recepción del usuario: 1) Las casas de la zona B pueden ser servidas por una OLT ya que, teniendo en cuenta la concurrencia y su capacidad, de 1 Gbps: N = / 41,5 => N = 96 Se ve que, efectivamente, 1 OLT puede servir a 96 ONUs Al no mencionar splitters de razón 1:64, hay que trabajar con los dados. Entonces, es preciso situar dos splitters de 1:16 en cascada para cubrir las 50 viviendas de esta zona. Por lo tanto, las pérdidas de señal, para estos usuarios, serán: o En los splitters, por división de la señal: 2 10 log 16 = 24,08 db o Por inserción (dos splitters en cascada): 2 3 =6 db o Por inserción en el ONU : 3 db o Por transmisión en FO, contando una distancia máxima desde la PBAX: 11 0,3 = 3,3 Por tanto, el valor máximo de pérdidas de señal para los usuarios de la zona B no superará los 37 db 2) Para los usuarios de la zona A, el cálculo es similar, teniendo en cuenta los modem VDSL y pérdidas de transmisión en par de cobre. Puesto que la relación usuarios / OLT es la calculada arriba, se considerará una configuración OLT splitter 1:16 ONU modem VDSL sin necesidad de situar splitters en cascada. Por lo tanto, las pérdidas serán: o En los splitters, por división de la señal: 10 log 16 = 12,04 db o Por inserción, en los splitters: 3 db o Por inserción, en el ONU: 3 db o Por transmisión en FO, contando una distancia máxima desde la PBAX: 3 0,3 = 0,9 db o Por transmisión en par de cobre, considerando una longitud máxima de 300 mts: 0,3 0,4 = 1,2 db Por tanto, el valor máximo de pérdidas de señal para los usuarios de la zona A no superará los 21 db El coste total del despliegue no puede ser calculado porque no se dan datos precisos para estimar en número exacto de OLT y, por otra parte, no se pide explícitamente en el enunciado 3. Ejercicio de desarrollo (argumentar las elecciones en base a criterios tecno-económicos) Un operador de red móvil incumbente en un país de tamaño medio tiene desplegada su red de acceso en islas circunsritas a las ciudades y ciertos tramos de carretera alquilando, para ello, conexiones sobre la red fija troncal del operador fijo incumbente dominante en el país. En vista del progreso del país, cree que debe extender su negocio al área de servicios corporativos, llevando servicios de interconexión de LANs y acceso de banda ancha a empresas, sin excluir servicios integrados fijomóvil para tales clientes. Se pide diseñar una estrategia de despliegue de red barata, escalable y que satisfaga los objetivos de negocio señalados (30 puntos). Se trata de aprovechar un nicho de negocio, que se presenta como paso inicial a una extensión posterior para cubrir todos los segmentos de red como operador integrado de todo tipo de servicios. De momento, no obstante, no es razonable desplegar una infraestructura global por todo el país sino seguir aprovechando el alquiler de enlaces de la red troncal, tal y como se lleva haciendo para los servicios de red celular. En cualquier caso, el enfoque parece claramente dirigido a aprovechar los avances de VoIP, para los nuevos clientes, y las posibilidades de convergencia fijo-móvil. Al mismo tiempo, las inversiones en sistemas de

10 transmisión de alta capacidad, precisos para la interconexión de LANs, serán aprovechadas para independizar la red de transporte, sobre la que se sustenta la red celular previamente desplegada, y tener mayor capacidad de oferta de servicios de banda ancha para nuestros clientes de servicios móviles. Así, pues, dado el enfoque de servicios corporativos y soporte de VoIP, además de convergencia implícita de red con el despliegue previo de sistemas celulares, parece conveniente aprovechar las ventajas de redes de transporte sobre PTT. Estos sistemas son más baratos que los basados en conmutación de circuitos y, no sólo son escalables con el tráfico provocado por la previsible implantación de futuros servicios avanzados, sino, además, gestionables de modo independiente e integrado con los sistemas de gestión ya desplegados para servicios de red móvil. El despliegue PTT se llevaría a cabo en base de conexiones punto a punto sobre la red troncal de fibra óptica del incumbente para formar una red mallada en cada isla y dual homing en los enlaces entre ellas, como se ve en la figura: Así, pues, la red de transporte desplegada serviría para enlazar los sistemas de la red de acceso celular de manera autónoma, sin precisar más que el alquiler de los enlaces sobre la troncal (STM-16, STM-64 o lambdas sobre fibra óptica, según se estime necesario). Los sistemas de conmutación internos (llamadas on line y RPV de clientes) serían gestionadas por el sistema de nuestra red, que dispondrá de pasarelas, en cada isla, al resto de redes desplegadas en el país. Asimismo, se incluye una pasarela doble (por seguridad) VoIP a POTS. Los clientes corporativos podrán elegir entre utilizar terminales específicos (hardphones) dentro de sus empresas para realizar sus llamadas de voz IP o desplegar hot spots WiFi y servirse de teléfonos duales. Para el resto de clientes, no se considera apropiado extender la VoIP a las comunicaciones móviles. Pero sí se irá introduciendo servidores de contenidos específico para ellos tales como descargas de música o noticias y se facilitará (reducirá el coste) el intercambio de ficheros entre móviles. Aunque no es descartable que los sistemas desplegados sean una combinación IP/MPLS con T-MPLS, la solución PBT, directamente compatible con soluciones Ethernet de interconexión de LANs (tipo VPLS), complementada con un sistema de gestión desarrollado ad hoc parece ser de implantación más directa y de mejor encaje en la idea de mantener las islas de nuestra red de transporte conectadas por enlaces de la red troncal ajenos. Ya que T-MPLS, en realidad, iría más indicado para dicha interconexión troncal: Si la estrategia de la empresa fuera desplegar, en el futuro, una red troncal propia, entonces deberíamos considerar la solución MPLS. Nota.- Fecha de revisión de exámenes: Viernes, 13 de junio, a las 16:30, en el aula #7