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Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Seminario sobreNext Generation NetworksMaestría en TelemáticaUniversidad del Azuay
Cuenca – Ecuador
Noviembre 2004Ing. Victor Arrieta
CONTENIDOS
2Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Introducción: •La evolución de las redes de Telecomunicaciones hacia la próxima generación de redes. •Convergencia de redes y servicios de telecomunicaciones. •Definición de la NGN•Drivers y Enablers de la evolución hacia NGN
Voz sobre IP: •Modelo general de llamada en voz paquetizada•Protocolos necesarios para implementar VoIP•Reseña general de los protocolos para VoIPÑ•H.323•Servicios ”clásicos” de VoIP con H.323•SIP•MGCP, Megaco/H.248•Comparación entre SIP y H.323.•Protocolos SIP-t, SIGTRAN•Requerimientos de numeración para servicios de VoIP: estándares TRIP – ENUM•Interworking de servicios PSTN: estándares PINT y SPIRIT de la IETF
CONTENIDOS
3Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Calidad en VoIP: principales factores que afectan la calidad de la voz sobre IPModelo general de la NGN:
• Concepto de Red Tradicional vs NGN• Arquitecturas centralizadas vs distribuídas.• Descripción funcional de las capas del modelo NGN y las tecnologías
involucradasCapa de Control de la NGN:
• La función de Media Gateway Control y Signalling Gateway• Protocolos y Modelo de Llamada• Interworking entre MGCs via H.323, SIP-t y MGCP
Capa de Adaptación:• Media Gateways, funciones y arquitecturas• Codecs y requerimientos de ancho de banda en IP• Ejemplos de dimensionamiento: cálculos de ancho de banda agregado en
función del tráfico y los parámetros de codificación de la voz.
CONTENIDOS
4Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Capa de Acceso:•Tecnologías de acceso de banda ancha para implementar NGN•Soluciones cableadas:
•ADSL, ADSL2•VDSL, VDSL2•Arquitecturas PON-FTTX•Arquitectura HFC – Cablemodem
•Soluciones inalámbricas:•LMDS•WiFi (IEEE 802.11)•Wi-Max (IEEE 802.16)
Capa de Transporte: •Introducción a MPLS•La tecnología MPLS como solución de transporte multiservicio en NGN.•VPNs MPLS•Traffic Engineering en MPLS•Pseudo Wire Emulation Edge to Edge (PWE3): una solución para integrar el transporte sobre un backbone único.•Soluciones WDM
CONTENIDOS
5Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Gestión de la NGN: la arquitectura OSS en NGNEscenarios de Despliegue de la NGN:
•Migración IP del tráfico de voz en el nivel de tránsito PSTN•Implementación de servicios Class 5
Servicios en NGN:•Evolución del modelo de negocios •Requerimientos de los servicios de próxima generación•Entorno de Servicios NGN – autogestión de servicios•Servicios ”Network Based” vs “CPE Based”•Web Call Centers: un ejemplo de servicio NGN•Multimedia: requerimientos de tráfico•Modelo funcional de servicios multimedia
6Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
DRIVERS Y ENABLERS DE LAREVOLUCIÓN HACIA NGN
Redes y Servicios
7Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
PSTN
PLMN
RED DE DATOS
Redes de TV
Convergencia: el último objetivo
8Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
RED INTEGRADA
MULTISERVICIO
Hacia una nueva generación de Redes
9Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
PSTN
PLMN
RED DE DATOS
Redes de TV
RED INTEGRADA
MULTISERVICIO
Convergencia de redes y servicios
10Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Redesde datos(Paquetes)
Redesfijas
(Circuitos)
Redesmóviles
(Circuitos)TecnologíaCapacidad de procesamiento
ServiciosIntegración
Time to market
Redesde datos(Paquetes)
Redesfijas
(Circuitos)
Redesmóviles
(Circuitos)
CFM
3 GAcceso Dial-upWeb Call Center
IP telephonyNGN
NGN
CFM: Convergencia Fijo-Móvil
3G: 3ra. Generación Móvil
NGN: Next Generation Network
Servicios de Telecomunicaciones
11Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Voz• Servicio Básico Telefónico
• Servicios de Valor Agregado:• Caller ID• Audioconferencia• Voice Mail• Rellamada• Desvíos/transferencia• Llamada en espera• Seguimiento de llamadas• Rediscado contínuo• Directorio con discado• etc
• Servicios Centrex
• Servicios 0800
• Servicios pregagos
• Servicios de audiotexto
• Servicios DDE
• Interconexión de PABX
• Red Privada Virtual
• Servicios de Call Center
Datos
• Servicios de Internet:• Acceso Dial Up• Acceso broadband ADSL• Acceso dedicado• e-Mail• Firewalling• Web Hosting• Web Mail• Registro de Dominios• Gestión de Seguridad• Gestión de QoS• ICW• Mensajería Unificada• Multimedia streaming
• Enlaces pto a pto
• Servicios X.25
• Servicios FR
• Servicios ATM
• VPN
• VPDN
Video
• CATV
• Broadcasting
• Pay Per View
• Survellaince
• Video On Demand
• Near Video On Demand
• Videoconferencia
• Enlaces entre Estudios
• Transporte multiseñal
Servicios Convergentes• Web Call Center
• Mensajería Unificada
• Red Privada Virtual Fijo-Móvil
• Conferencia Multimedia
• Distance Learning
• Virtual Games
• Multimedia Location Based
12Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Drivers NGN
• Necesidad de ampliar la oferta de Servicios, ofreciendo cada vez másvalor agregado (no vender solamente commodities)
• Servicios basados en CPE (inteligencia en el edge de la red)• Servicios basados en inteligencia de Red (inteligencia en el core)
• Integración de soluciones
• Optimizar Costos de O&M para sobrevivir al nuevo escenario competitivo
• Despliegue de Servicios en tiempos cada vez menores (“time to market”)
13Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Enablers NGN
• Disponibilidad de Tecnologías de Redes de Alta Capacidad basadas en conmutación de paquetes.
• Nuevas soluciones para el acceso (banda ancha wireline y wireless)
• Nuevas soluciones de SW para desarrollo de servicios
14Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Proyección del tráfico global de Telecomunicaciones
Voz
Datos deMisión Crítica
Datos“Best Effort”
2000 2001 2002 2003 2004 2005 20061999
Gbps
Convergencia y NGN
15Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Tres tipos de convergencia están impulsando al concepto NGN:
• Convergencia de Voz y Datos
• Convergencia de Redes Fijas y Móviles
• Convergencia del transporte óptico y de la conmutación de paquetes
Servicios y Redes Convergentes
16Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Backbone
• Multiservicio: Voz (fija y móvil), Video, Audio, Datos
• Infraestructura de transporte común a todos los servicios
• Integrada con redes legacy
• Arquitectura abierta para el desarrollo de servicios
Servicios de Datos sobre la PSTN
17Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
AccessServer
WebServer
Mail Chat
INTERNET
InternetServiceProvider
PSTN
Función Interworkingentre Circuitosy Paquetes
Conmutación de circuitos
18Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Se asigna a cada aplicación un circuito para su uso exclusivo.Las aplicaciones activas no pueden utilizar lugar vacío que dejan otras aplicaciones
VozDatos
LANLAN
Datos
Ancho de banda libre
No se hace un uso óptimo del ancho de banda
Circuitos Dedicados
• Retardo bajoconstante
Apto aplicaciones real time (voz, video)
Conmutación de paquetes
19Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Las aplicaciones activas pueden utilizar el ancho de banda libre no utilizado por otras aplicaciones
VozDatos
LANLAN
Datos
Ancho de banda libreCada “porción” de información posee una etiqueta que indica a que conexión particular corresponde (Circuito lógico)
• Retardomayor que ctos.constante
No apto aplicaciones real time (voz, video)
Offload post switch
20Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
CentralLocal
PSTN
Backbone IP
INTERNETAccessServer
WebServer
Mail Chat
ISP
Tráfico de Voz
Tráfico de Datos
Offload pre switch
21Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
ATU-R
CentralLocal
DSLAM
PSTN
Backbone IP
INTERNET
ATMBroadband
AccessServer
WebServer
Mail Chat
ISP
Tráfico de Voz
Tráfico de Datos
DSLAM: Digital Subscriber Line Access MultiplexerATU-R: ADSL Termination Unit Remote
22Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Introducción a VoIP
23Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Modelo de Llamada en PSTN
PSTN PSTNSS7
Off Hook
Dial Tone
DTMF Initial Address Message Initial Address Message Set Up
AlertingAddress Complete MessageAddress Complete MessageRinging
Off HookAnswer MessageAnswer MessageConnect
Connect ACK
Disconnet Release Release Disconnet
ReleaseRelease CompleteRelease CompleteRelease
Release ACK
24Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Modelo de Llamada para Voz Paquetizada
PSTN PSTNSS7
Red de Paquetes
Gateway GatewayGatewayController
Mensajes de señalización implementadossegún el protocolo definido entre Gateway Controllers
y Gateways
25Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
PSTN + IP: El primer paso hacia la convergencia
Elemento de RedConvergente
• Funcionalidad Class 5
• Acceso + Concentración + Ruteo
• Interworking de protocolos(SS7, INAP, IP, etc.)
• Soporte de Servicios Integrados(voz+datos+video)
• “Carrier Class”
PSTN CentralLocal
AccessServer
RED DE DATOSIP
26Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Escenarios de Interworking PSTN-IP
PSTN REDIP
IWF
27Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Protocolos necesarios para VoIP
• Señalización (Signalling Protocol)
• Se requiere un protocolo para ubicar a los clientes, establecer, modificar y terminar las sesiones (llamadas).
• H.323; H.248, SIP/SDP, SGCP, MGCP, MeGaCo
• Transporte de la información (Media Transport Protocol)
• Requerido para el transporte de la información (voz/video) paquetizada
• Se emplea RTP (Real Time Transport Protocol) para la información de usuario, y TCP/UDP como protocolo de Transporte
• Protocolos soporte
• Necesarios para AAA(Authentication, Authorization, Accounting), soporte de QoS, roaming, etc.
• AAA: RADIUS (Remote Access Dial In User Service), Diameter (2RADIUS), QoS: RSVP (Resource reservation Setup Protocol), DNS (Domain NameSystem), etc
28Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
H.323
Recomendación H.323. ITU-T
29Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• La recomendación H.323 establece los requerimientos técnicos paracomunicaciones multimedia sobre LAN sin mecanismos de Calidad de Servicio
• H.323 define un conjunto de entidades de red, métodos de codificaciónde video y audio, y como se emplean las recomendaciones H.225RAS, Q.931 y H.245 para el control y establecimiento de llamadas y el intercambio de capacidades entre terminales.
• H.323 es un estandar en constante evolución (v1, v2, v3, actualmente en discusión v4)
30Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Interworking PSTN-IP
TerminalIP PSTNRED IP IWF
(Gateway)TerminalPSTN
IWF Signalling
AdaptationCanal de SeñalizaciónQ931
TCP
IP
L2
PHY
IP
L2PHY
IP
L2
PHY
Q931
TCP
IP
L2
PHY
Q931
Q921
D
PHY
Q931
Q921
D
PHY
El gateway se presentaa la PSTN como un terminal ISDN
31Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Interworking PSTN-IP
TerminalIP PSTNRED IP IWF
(Gateway)TerminalPSTN
Q931
IWF Signalling
Adaptation
Canal de Señalización
TCP
IP
L2
PHY
IP
L2
PHY
IP
L2
PHY
Q931
TCP
IP
L2
PHY
MTP 3
MTP2
PHY
N ISUP
MTP 3
MTP2
PHY
N ISUP
El gateway se presentaa la PSTN como un nodode red
32Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Interworking PSTN-IP: Plano de Control
TerminalIP PSTNRED IP IWF
(Gateway)TerminalPSTN
IWF Media ControlH.245
TCP
IP
L2
PHY
IP
L2
PHY
IP
L2
PHY
H.245
TCP
IP
L2
PHY
B
PHY
B
PHY
Interworking PSTN-IP: Plano de Usuario
33Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
TerminalIP PSTNRED IP IWF
(Gateway)TerminalPSTN
IWF Canal de VozRTP
UDP
IP
L2
PHY
IP
L2
PHY
IP
L2
PHY
RTP
UDP
IP
L2
PHY
B
PHY
B
PHY
Esquema general de VoIP con H.323
34Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Gatekeeper
Red IPEndpoint
Endpoint PSTNGateway
MCU
Entidades H.323 y sus funciones
35Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Gatekeeper
Red IPTerminal
Endpoint PSTNGateway
MCU
Terminal H.323:Es un endpoint que provee comunicación bidireccionalen real time con otro terminal H.323Puede ser una PC multimedia con soft phone o un IP Phone
Gatekeeper H.323:Provee traducción de direccionesa los gateways, terminales y MCUs, en su zona de dominio.Provee gestión centralizada paraautenticación, ruteo, CDR, y ancho de banda.Su despliegue es opcionalEs una aplicación de software que puede correr sobre PC o un Servidor High End. También puede integrarse en un gateway o un terminal
Gateway:Es un endpoint que provee adaptaciónentre la red de paquetes y la red conmutada de circuitos. Establece y finaliza llamadas entre terminalesH.323 y no H.323
MCU (Multipoint Control Unit):Establece llamadas en conferencia, entre tres o más terminales y/ogateways H.323
Endpoint:Es la definición genérica de unTerminal, Gateway o MCU.Puede llamar y ser llamado. Inicia y termina los streams de datos de usuario
Modelo de llamada en H.323, sin Gatekeeper
36Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Endpoint 1 Endpoint 2
Set Up
H.225 (TCP Port 1720)Alerting/Connect
Capabilities Exchange
Open Logical Channel
Open Logical Channel ACK
H.245 (TCP Port dinámico)
RTCP
RTP
RTPRTP
RTP
RTCP
Media TransportUDP
Modos de operación H.323
37Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
H.22
5 RAS
H.225 RAS
Gatekeeper
Red IP
EndpointEndpoint
RTP/RTCP
Modo Ruteo Directo
Modos de operación H.323
38Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Gatekeeper
Red IP
EndpointEndpoint
RTP/RTCP
H.22
5 RAS
+ Ca
ll Sign
alling
H.225 RAS + Call Signalling
H.245
H.225 ruteado por GatekeeperH.245 ruteo directo
Modos de operación H.323
39Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
H.225 y H.245 ruteado por GatekeeperGatekeeper
Red IP
EndpointEndpoint
RTP/RTCP
H.22
5 RAS
+ Ca
ll Sign
alling
+
H.24
5
H.225 RAS + Call Signalling +
H245
Mensajes H.225 RAS
40Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Gatekeeper Discovery (GRQ/GCF/GRJ):
– Un endpoint determina un Gatekeeper sobre el cual registrarse.
• Gatekeeper Registration/Unregistration (RRQ/RCF/RRJ, URR/UCF/URJ):
– El endpoint se registra en el Gatekeeper, proveyendo su dirección y alias.
• Admission (ARQ/ACF/ARJ):
– El endpoint envia un pedido de admisión al Gatekeeper, que es el encargado del control de admisión, que puede basarse en la disponibilidadde ancho de banda, o en la cantidad simultánea de llamadas que soporta. Para admitir la llamada se pueden emplear criterios relacionados con restricciones horarias, o sobre el gateway destino, etc.
• Bandwidth Request (BRQ/BCF/BRJ):
– El endpoint solicita un ancho de banda para la llamada, y el Gatekeeper decide en base al máximo de ancho de banda en la LAN establecido paracomunicaciones H.323.
Mensajes H.225 RAS
41Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Location Request (LRQ/LCF/LRJ):
– Un endpointo un Gatekeeper solicitan la ubicación de otro endpoint, en base a su alias (por ejemplo su número telefónico). El Gatekeeper consultadoresponde resolviendo la dirección asociada al alias.
• Disengage (DRQ/DCF/DRJ):
– Al concluir una llamada, los endpoints involucrados envían un Disengage Request al Gatekeeper para informar la finalización de la comunicación.
• Information Request (IRQ/IRR):
– Consulta de estado.
• Non Standard Message (NSM):
– Mensaje fuera del estandar
• Request in Progress (RIP):
– Un Gatekeeper responde a un endpoint, indicando que el pedido se encuentraen progreso
• Resource Availability (RAI/RAC):
– Un Gateway indica la disponibilidad de recursos al Gatekeeper con un mensajeRAI, y este confirma la recepción con un mensaje RAC
Servicios suplementarios en H.323
42Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
La recomendación ITU-T H.450 especifica los siguientes servicios suplementarios:
• H.450.2. Call transfer • H.450.3. Call Diversion Services
» Call forwarding on Busy » Call Forwarding on no Reply» Call Forwarding unconditional» Call deflection
• H.450.4. Call hold • H.450.5. Call park and call pickup• H.450.6. Call waiting• H.450.7. Message waiting indication• H.450.8 Name identification
» Calling Party Name Presentation and Restriction» Connected Party Name Presentation and Restriction» Alerting Party Name Presentation and Restriction,» Busy Party Name Presentation and Restriction.
Stack de protocolos H.323
43Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
IP
UDP TCP
RTP
RTCP
H.225.0Terminal toGK signaling
(RAS)
H.225.0Señalización
deLlamada
H.245Señalización
deCanalLógico
H.323 Control del Terminal y Gestión
G.nnn (audio)H.261 (video)H.263 (video)
Aplicacionesde Audio/
Video
Interface LAN
Protocolos H.323
44Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
– H.225 RAS (Registration, Admission, and Status) - utiliza transportesobre UDP para transmitir registración, admisión, cambios de ancho de banda y mensajes de status.
– H.225 Call Signaling (Q.931) - utiliza transporte sobre TCP paraestablecimiento y terminación de llamada. Es un subconjunto de losmensajes Q.931 empleados en ISDN.
– RTP (real-time transport protocol) - utiliza transporte sobre UDP paratrasmitir la información de usuario (voz digitalizada) en la forma de un stream, una vez establecida la llamada y el canal lógico.
– H.450 - define la señalización entre endpoints para los serviciossuplementarios
– H.235 - define la señalización para autenticación de usuarios y entididades, y el encriptado de los datos.
– H.225 Anexo G - define la señalización entre gatekeepers de borde en dominios diferentes, para declarar las direcciones que alcanzan en susdominios.
– H.341 - define la MIB (Management Information Base) para controlar y gestionar una red H.323
Secuencia de una llamada en H.323
45Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Negociación yConfiguración
H.245
RenegociaciónH.245
FinalizaciónH.225Q.931
InicializaciónH.225 RAS
SeñalizaciónH.225 RAS
Q.931
Configuracióny aperturade canales
H.245
Admisión en
GatekeeperH.225 RAS
Establecimiento de una llamada en H.323
46Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Endpoint 1 Endpoint 2GatekeeperRegistration Request Registration RequestRegistration Confirm Registration Confirm
Admission RequestAdmission Confirm
SetupCall Proceeding
AlertingConnect
Terminal Capability SetTerminal Capability Ack
Open Logical ChannelOpen Logical Channel
RTP voice packetRTP voice packet
Admission RequestAdmission Confirm
RAS
Q.931
H.245
Voice
RAS
Q.931
H.245
Voice
RAS
Q.931
Servicios de Voz sobre IP
47Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
CentralLocal
CentralTransito
CentralTransito
CentralTransito
CentralLocal
Toll By PassGatekeeper
Gateway GatewayConmutaciónde
Circuitos
Conmutaciónde
Paquetes
Servicios de Voz sobre IP
48Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Telefonía sobre LAN/WAN
EmpresaSitio 2
EmpresaSitio 1 Central
Local
CentralTransito
CentralTransito
CentralTransito
CentralLocal
PABX PABX
IPPhone
IPPhone
GatewayGateway
Gatekeeper
Operación Inter-Zona
49Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Red IP
Gatekeeper 1 Gatekeeper 2
Gateway Gateway
PSTN
SignallingGateway
SignallingGateway
Zona Administrativa 1 Zona Administrativa 2
ARQ
LRQ
LCF
ACF
ARQACF
50Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Session Initiation Protocol
Breve reseña histórica de SIP
51Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Creado a mediados de los ’90 por un grupo de investigación del departamento de Ciencias de Computadoras de la Univ. de Columbia, liderado por HenningSchulzrinne.
• La idea original era definir un estándar para el control de sesiones multimedia entre múltiples clientes (MMUSIC: Multi-party Multimedia Session Control). Posteriormente, se quita la referencia al tipo de “media” o contenido de la sesión, lo que finalmente le da a SIP un alcance amplio, permitiendo establecer sesiones de cualquier tipo (voz, datos, video, mensajería instantánea, web, etc)
• La primera especificación de SIP se emite en 1999: RFC 2543
• En 2001, la IETF emite el estándar actual de SIP: RFC 3261.
• Actualmente desplegado por varios proveedores de servicios en Norteamérica y Europa, con foco en servicios de VoIP y multimedia, tanto para el mercado residencial como para el mercado de empresas.
VoIP en IETF: SIP
52Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Es un protocolo de señalización de sesion end to end, basado en el modelocliente-servidor
• El modelo SIP se basa en protocolos estándar de Internet: SMTP y HTTP, paraestablecer y terminar llamadas de voz sobre redes IP. Provee el control para el establecimiento de comunicaciones (sesiones) de voz entre dos o más peers conectados en IP.
• Las sesiones se establecen mediante SDP (Session Description Protocol) y pueden operar en modo unicast o multicast.
• SDP se emplea para la descripción de las sesiones, permite a los peers establecer los parámetros de una determinada comunicación o sesión (tipo de codec de audio/video, dirección IP destino, número de puerto, etc.).
• El protocolo SDP es en realidad una especificación del formato de texto(basado en ANSI) para describir una sesión.
• Soporta mobilidad del usuario, mediante el redireccionamiento de las sesioneshacia la ubicación actual del cliente.
• La señalización puede montarse sobre TCP o UDP.
Funciones provistas por SIP
53Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Traducción de nombres y ubicación del cliente
• Negociación entre peers para definir los features soportados en la sesión
• Gestión de los participantes en una llamada (conferencia, transferencia, hold)
• Gestión de los features de una llamada durante su duración (ej: establecervideo una vez establecida la comunicación de voz)
Entidades SIP
54Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• User Agent:– Aplicación que contiene un UAC (User Agent Client) y un UAS (User Agent
Server)– UAC: inicia el request SIP– UAS: envia respuestas al request
• Proxy Server:– Puede comportarse como cliente o como servidor: acepto los pedidos de
otros servidores, los responde o los remite a otros servers– Responde a los pedidos de sesión del UA (INVITE), enviando un query al
Registrar Server para obtener la información de direccionamiento del UA destino. Luego re-envía el pedido de iniciar sesión directamente al UA destino, o hacia otro Proxy Server si el UA destino pertenece a otro dominio.
• Redirect Server:– Acepta pedidos de clientes y retorna direcciones. No puede iniciar
llamadas como un Proxy Server, o recibirlas como un User Agent.– Este componente SIP permite que los Proxy Servers enviar mensajes
INVITE hacia dominios externos.
Entidades SIP – cont.
55Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Registrar Server:– Servidor que acepta pedidos de registro. Contiene la base de datos de los
clientes (User Agents) dentro de un Dominio. – Este servidor es el responsable de recuperar y enviar las direcciones IP
de los participantes de la sesión, así como otras informaciones pertinenteshacia el Proxy Server.
– Mantiene la información de ubicación del cliente (similar al HLR de las redes móviles).
Proxy Server, Redirect Server y Registrar Server pueden implementarse sobre una plataforma hardware común.La mobilidad de usuario se logra a través del Proxy Server y el RedirectServer
Entidades SIP
56Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
User Agent
UAC
UAS
SIP NetworkServer
Red IP
Inicia la Llamada
Responde la Llamada
Controla la Señalización asociada a las llamadas
SIP, provee resolución denombres y ubicación de
clientesTres tipos definidos:
• Proxy Server (Stateless o Statefull)
• Re-Direct Server• Registrar Server
Implementableen HW o SW
UAC: User Agent Client
UAS: User Agent Server
Métodos SIP
57Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• INVITE : Iniciar una sesión (la descripción de la sesión va incluídaen el cuerpo del mensaje)
• ACK : Confirmación de la respuesta final a un INVITE
• BYE : Terminar una sesión
• REGISTER : Registrar un cliente con un servicio de ubicación
• OPTIONS : Comunicar capacidades soportadas
• CANCEL : Cancelar un request en progreso
• INFO: se emplea para envio de información, ej. tonos DTMF
• REDIRECT: se emplea para redireccionar una sesión hacia otro endpoint (ej. Implementación de anuncios de red)
Códigos de respuestas SIP
58Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Son tomados de HTTP, con formato xyz, frase en texto
Algunos ejemplos:
• Informativos– 100: Trying (equivalente a call proceeding en Q.931)– 180: Ringing (equivalente a alerting en Q.931)– 181: La llamada está siendo derivada
• De confirmación– 200: OK
• Redirección– 300: dirección resuelta con más de una opción– 301: cliente destino se ha mudado permanentemente– 302: cliente destino mudado temporariamente
Códigos de respuestas SIP
59Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Error de Cliente– 400: error en request (sintaxis)– 401: se requiere autenticación– 404: user not found
• Error de Servidor– 500: Error en Servidor (HW o SW) – 501: Servicio no implementado en el servidor
• Errores Globales– 600: Ocupado– 603: El cliente no acepta la llamada
Direccionamiento SIP
60Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Se emplean URLs para definir la ubicación de un usuario, bajo el formato user@host, donde user puede ser un número telefónico (E.164)
• En el mensaje INVITE se especifican las direcciones del llamante y del llamado, bajo el formato– From: userA@host1 – To: userB@host2
SIP URIs (Uniform Resource Indicators)
61Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• El formato de las direcciones es idéntico al empleado en e-mail: usuario@dominio
• Existen dos esquemas de URI:– Sip:victor@sipdomain.bell.ca es una SIP URI (formato
definido en RFC 2543)– Sips:victor@sipdomain.bell.ca es una URI segura en SIP
• Esquema introducido en RFC 3261• Requiere TLS (Transport Layer Security, RFC 2246)
sobre TCP como transporte para seguridad• Dos tipos de SIP URIs:
– AOR (Address Of Record): identifica un usuario• Sip:victor@bell.ca (se requiere un servidor DNS para
ubicar los servidores SIP en el dominio bell.ca)– Contact (identifica un dispositivo, usualmente bajo la
forma de un Fully Qualified Domain – FQDN):• sip:victor@120.30.3.1 o sip:victor@siptest.lab.bell.ca
Descripción de la sesión en SIP
62Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Para la descripción de la sesión se emplea el protocolo SDP (Session Description Protocol, definido en RFC 2327)
– Describe el tipo de media (Audio, Video, Data)
– Se transporta en el cuerpo de los mensajes SIP
– Es un protocolo basado en texto ANSI
• El empleo de SDP en SIP se basa en el modelo Offer/Answer modelsegún RFC 3264
Transporte de la información de usuario en SIP
63Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• El transporte de media se realiza mediante RTP (Real Time Protocol, definido en RFC 3550)
• RTP agrega un encabezado basado en bits con la siguienteinformación:
– Tipo de media – Timestamp– Tipo de Codec– Número de secuencia
• Se emplea el protocolo RTCP para el intercambio de información de participantes de la sesión y reportes de calidad.Locating SIP Servers (use of DNS) is in RFC 3263
Modelo básico de llamada en SIP
64Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Invite
Trying (100)
Ringing (180)
200 (OK)
ACK
Endpoint1 Endpoint2
RTP/RTCP
BYE
BYE
200 (OK)
200 (OK)
Modelo de llamada Proxy en SIP
65Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Endpoint1 Endpoint2
SIP Proxy Server
Invite
Trying (100)
Ringing (180)
200 (OK)
ACK
BYE
BYE200 (OK)
200 (OK)
Invite
Ringing (180)
200 (OK)
ACK
BYE
BYE
200 (OK)
200 (OK)
RTP/RTCP
Establecimiento de sesiones en un único Dominio
66Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
EndpointUsuario A Endpoint
Usuario B
SIP Proxy Server
Dominio A
SIP Registrar Server
Dominio A
1) IN
VITE
usua
rio B
2) Query: ubicación del usuario B
3) Respuesta: dirección SIP del usuario B
4) INVITE proxy al usuario B
5) 200 OK6) 2
00 O
K
RTP/RTCP7) Sesión establecida via flujos RTP
Dominio X.com
Establecimiento de sesiones entre Dominios
67Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
EndpointUsuario A
EndpointUsuario B
SIP Proxy Server
Dominio X
SIP RedirectServer
1) IN
VITE
usua
rio B
2) Query: ubicación del
usuario B en dominio Y
3) Respuesta: direcció
n del
Proxy S
erver d
ominio Y.com
4) INVITE proxy hacia Proxy Server del dominio Y.com
8) 200 OK10) 2
00 O
K
RTP/RTCP11) Sesión establecida via flujos RTP
Dominio X.com
SIP Proxy Server
Dominio Y
SIP RegistrarServer
Dominio X SIP RegistrarServer
Dominio Y
Dominio Y.com
5) Query: ubicacióndel usuario B
6) Resp: dirección de B
7) INVITE proxy
al usuario B
9) 200 OK
Ventajas de SIP
68Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Los mensajes SIP están basados en texto, con lo que resultan simples de leer y “debugear”. La programación de nuevos servicios es simple y muy intuitiva paralos desarrolladores.
• SIP utiliza encripción MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) de la misma forma que los clientes de e-mail, lo que permite lanzar aplicaciones asociadas a una sesión en forma automática.
• SIP hace uso de estándares maduros de Internet, tales como DNS, RTP, RSVP, RADIUS, etc. Esto implica que no se requieren nuevos servicios IP para soportar SIP.
• No depende de la capa de transporte (es un protocolo agnóstico respecto a la tecnología de transporte, puede ser IP, o ATM).
• Puede utilizar UDP (User Datagram Protocol) o TCP (Transmission Control Protocol) como protocolo de capa 4.
• Extensiones definidas fácilmente, lo que implica capacidad para agregar nuevos servicios sin impacto sobre la infraestructura SIP pre-existente (ej. Equipos SIP legacy simplemente ignoran métodos nuevos)
Comparando SIP con H.323
69Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
SIP H.323
Recomendaciones IETF Estándares ITU-T
Protocolo simple con inteligencia distribuída en los terminales (end points), posibilita el despliegue de aplicaciones IP.
Especificación amplia, incluyendo codecs y medio de transporte de paquetes via RTP
Deja los aspectos de confiabilidad y calidad a la capa de transporte
Asume redes sin calidad de servicio,overhead innecesario
Familia de mensajes basados en texto simple - reuso de protocolos para web y e-mail
Formato binario que no se adapta a Internet, agrega complejidad
Permite extensiones estándar para implementar funciones específicas
Extensiones basadas en elementos y soluciones propietarias
Sistema de direccionamiento jerárquico basado en URL, con gran escalabilidad
Direccionamiento no escalable
Retardo mínimo - esquema de señalización simple
Posibilidad de retardos de hasta 8 segundos
Comparando SIP con H.323
70Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
SIP H.323
Servicios tipo IP Centrex Servicios tipo IP Centrex
Soporte de bifurcación de llamadas (call fork)
No soporta bifurcaciónd de llamada
Posibilidad de implementar perfiles de usuario
No aplicable
Posibilidad de implementar Mensajeria Unificada
No aplicable
Gestión de presencia No aplicable
Capacidad de mezcla de "media"ej. IVR
No soporta mezcla de "media" dentro de una sesión
Basado en URLs, puede embebirse en browsers web y en herramientas de correo electrónico
No está basado en URL
Se integra fácilmente con MGC controlando múltiples MG - interworking entre MGCs
Difícil integración con la PSTN
Interacción multimedia Servicios estructurados sobre la voz
Ejemplos de SIP call flows
71Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Call Setup – Successful• Call Attempt - Unsuccessful • Call Hold• Call Transfer• Registration• Presence Subscription• Presence Notification• Instant Message Exchange
• La información detallada de los distintos mensajes (Métodos) SIP, así como el detallede Call Flows se encuentra en la RFC 3655 (http://www.faqs.org/rfcs/rfc3666.html)
• Los call flows para el caso del interworking con la PSTN se presentan en la RFC 3666 (http://www.faqs.org/rfcs/rfc3666.html)
SIP-t
72Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• SIP-t definido en RFC 3372
• Es un mecanismo que emplea SIP como protocolo de interconexión entre IP y la PSTN.
• Pensado para implementar servicios típicos de la Red Inteligente sobre un entorno IP.
• Permite que la señalización 7 pueda traducirse en mensajes SIP, para asegurar la transparencia de servicios PSTN.
• SIP-t define funciones SIP que cumplen los requerimientos de interconexión ISUP (ISDN User Part)
SIP-t: Requerimientos de interconexión
73Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Requisitos de Interconexión Funciones SIP
Disponibilidad de información ISUP
Encapsulado de ISUP en el cuerpo del mensaje SIP
Enrutamiento de mensajes SIP con dependencias ISUP
Translación de la información ISUP en el encabezado SIP
Transferencia de señalización ISUP en mitad de la llamada
Uso del método INFO para señalización en mitad de llamada (DTMF relay)
SIGTRAN
74Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Desarrollado por el grupo de transporte de señalización de la IETF para resolver el transporte de señalización en paquetes de la PSTN sobre redes IP, tomando en cuenta los requerimientos funcionales y de performance de la señalización PSTN.
• Para posibilitar el interworking con la PSTN, las redes IP deben ser capaces de transportar protocolos de señalización tales como Q.931 o mensajes ISUP – SS7 entre nodos IP, tales como un SG, MGC o MG.
• Ejemplo de aplicaciones SIGTRAN: acceso remoto dial up a Internet, interworking de telefonía IP con la PSTN
• Ver http://www.ietf.org/html.charters/sigtran-charter.html
Interworking de servicios: PINTs
75Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• PINT (PSTN and Internet Interworking): permite invocar servicios de la PSTN a través de pedidos IP.
– Ejemplo: un cliente SIP Java se puede embeber en un Java servleten un servidor web. El cliente SIP envía un pedido para establecer una llamada telefónica en la PSTN.
– Dado que el cliente Java es “liviano” y puede embeberse en distinto tipo de dispositivos de usuario, SIP es la solución ideal para el segmento IP de la señalización.
– Se emparenta con INAP (Inteligent Network Application Protocol) en la PSTN
• Actualmente se enfoca en implementar acceso web a contenido de voz, y aplicaciones click-to-call.
• Ver PINT chapter en: http://www.ietf.org/html.charters/pint-charter.html
Interworking de servicios: SPIRITS
76Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• SPIRITS (Service in the PSTN-IN Requesting Internet Service): es una iniciativa que ataca el problema de la interoperabilidad de señalización entre IP y la PSTN, con foco en el pedido de servicios de red IPoriginados en pedidos de la PSTN-IN.
• Ejemplo clásicos de SPIRITS: – IWC (Internet Call Waiting): la central pública detecta que el cliente está
conectado a internet via dial up, de modo que al recibir una llamada entrante para dicho cliente, re-envía la llamada hacia la red IP, y notifica al cliente de que tiene una llamada. El cliente puede optar entre atender la llamada, rechazarla o enviarla a la casilla de voz.
– Internet Caller ID
– Internet Call Forwarding
• Ver SPIRITS chapter en http://www.ietf.org/html.charters/spirits-charter.html
ENUM
77Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• El sistema de numeración telefónica está definido en la recomendación UIT-T E.164, que establece un formato de hasta 15 dígitos, único a nivel global.
• A medida que se desplieguan servicios de comunicaciones basados en SIP, los usuarios emplean dispositivos SIP (IP phones, Soft clients, etc), cada uno con una dirección SIP URL asociada. SIP puede transportar números telefónicos usando la URL tel: número E.164.
• Un nuevo requerimiento: asociar un número E.164 con un recurso en Internet, para soportar servicios convergentes basados en el estado de “presencia” del usuario.
• ENUM es un estándar definido en la RFC 3761 (http://www.ietf.org/rfc/rfc3761.txt) que presenta un esquema paraingresar números telefónicos en un DNS de Internet para que cualquieraplicación, incluyendo SIP, pueda descubrir recursos disponibles para un número telefónico global único.
ENUM – cont.
78Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Una entidad SIP (UA o Proxy Server) efectuará la traducción de númeroen el dominio, y a través de resolución clásica DNS, descubre un recursoDNS que proveerá la dirección SIP a la cual el número discado puede ser alcanzado.
• ENUM es una herramienta de convergencia para traducir númerostelefónicos en direcciones de Internet usadas por servicios de telefoníaIP y por redes móviles de tercera generación como UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service).
• Mediante ENUM se introduce un nuevo paradigma: quita la decisión de ruteo de las llamadas telefónicas del entorno de las centrales públicas, y la pone en manos del usuario. Cualquiera que use ENUM será capaz de redireccionar sus llamadas telefónicas hacia direcciones específicas de Internet (determinadas por el usuario) bajo el formato de las direcciones de correo electrónico.
• Al ser independiente del proveedor de servicios, ENUM introduce también la portabilidad numérica.
ENUM – recursos en la web
79Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Ver ENUM chapter en: http://www.ietf.org/html.charters/enum-charter.html
• Whitepaper: Provisionando servicios ENUM (http://www.sipcenter.com/sip.nsf/html/WEBB5YHNAJ/$FILE/ENUM_Service.pdf)
• Productos y servicios ENUM: http://www.sipcenter.com/sip.nsf/html/ENUM+Services
• Artículo: ENUM en camino a la madurez, Mayo 7 2004 http://www.sipcenter.com/sip.nsf/html/ENUM+on+its+way+to+maturity
• Herramienta look up ENUM: https://secure.dns-hosting.info/enum_lookup.phtml
TRIP
80Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Telephony Routing over IP, definido en RFC 3219 (http://www.ietf.org/rfc/rfc3219.txt)
• Cuando un número telefónico no posee una dirección SIP asociada, la red enruta la llamada hacia un gateway que conecta a la PSTN. En un ambiente de interconexión entre redes de distintos proveedores de servicio, los recursos de la red deben disponer de un mecanismo para descubrir cual es el gateway correspondiente para un determinado número telefónico.
• TRIP es un protocolo de dominio inter-administrativo para publicar la “reachability” de destinos telefónicos entre location servers, y para publicar atributos de las rutas hacia dichos destinos.
• Está diseñado para permitir a los proveedores de servicio el intercambio de información de ruteo para evitar la duplicación de gateways.
• Emplea protocolos estándar de Internet, tales como BGP y OSPF.
• Ver TRIP chapter en: http://www.ietf.org/html.charters/iptel-charter.html
81Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Calidad en VoIP
Parámetros que influyen en la QoS de VoIP
82Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Relativo a la Red:– Retardo de Transmisión (propagación, procesamiento en routers),– Packet loss,– variación del retardo de transmisión (jitter),– Ruido
• Relativo al equipamiento :– Capacidad de procesamiento y cálculo (en PCs, routers y gateways)– Potencial compartimiento de la capacidad de proceso con otras aplicaciones(en
PCs)– Tiempo de procesamiento de la voz (codificación, transcodificación,
paquetización)– Tipo de codec (delay y distorsión),– Número de frames por paquete IP– Capacidad de los buffers para jitter– Propiedades acústicas de los terminales (acoplamiento entre el micrófono y el
parlante en manos libres)
Modelo ITU-T R vs MOS (Mean Opinion Score)
83Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
MuyMuy satisfactechosatisfactecho
SatisfechoSatisfecho
AlgunosAlgunos usuariosusuarios no no satisfechossatisfechos
MuchosMuchos usuariosusuarios no no satisfechossatisfechos
CasiCasi todostodos loslos usuariosusuariosinsatisfechosinsatisfechos
No No recomendadorecomendado
Satisfacción del Usuario100
Valor de R MOS
9094
4.34.4
80 4.0
3.670
60 3.1
2.650
1.00
Metrica de la calidad en VoIP
84Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Retardo de transmisión end to end (Delay)
• Inteligibilidad (MOS)
• Tasa de pérdida de paquetes
• Variación del retardo de transmisión (jitter)
• Perturbaciones por eco
Efecto del retardo en la calidad de voz
85Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Calidad en función del retardo y el tipo de codec
86Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Midiendo el MOS con G.113
87Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• La recomendación G.113 de la UIT-T provee un modelo básico para unamedición indirecta del MOS en una red de VoIP.
• Bajo ciertos supuestos, es posible medir el factor de Impairment producidopor el equipamiento (por ejemplo, a nivel del Trunk Gateway) y derivar el MOS correspondiente.
Modelo de Impairment total según G.113
88Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Impairment total extremo a extremo = Itot = Io + Iq + Idte + Idd + Ie
Impairment Causado por
Io ruido en el circuito o sonoridad no optima
Iq Distorsión por cuantización PCM
Idte Eco del emisor
Idd Retardo excesivo
Ie Compresión en el codec
Impairment por retardo
89Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• G.113 provee valores para Idd en función del retardo total:
Retardoen mseg Idd
150 0
200 3
250 10
300 15
Impairment causado por el Codec
90Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• G.113 también provee valores para Ie:– G.711: Ie = 0– G.729: Ie = 10
• El valor real de Ie depende de la tasa de pérdida de paquetes:
05
101520253035404550
PacketLoss(%)
Ie
G.711G.729
Como es lógico esperar, Ie es
mayor para G.729
Ie para los codecs más comunes
91Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Codec type Reference Operating rate kbit/s
Ie value
PCM (Note) G.711 64 0 ADPCM G.726, G.727 40 2 G.721(1988), G.726,
G.727 32 7
G.726, G.727 24 25 G.726, G.727 16 50 LD-CELP G.728 16 7 12.8 20 CS-ACELP G.729 8 10 G.729-A + VAD 8 11 VSELP IS-54 8 20 ACELP IS-641 7.4 10 QCELP IS-96a 8 21 RCELP IS-127 8 6 VSELP Japanese PDC 6.7 24 RPE-LTP GSM 06.10, Full-rate 13 20 VSELP GSM 06.20, Half-rate 5.6 23 ACELP GSM 06.60,
Enhanced Full Rate 12.2 5
ACELP G.723.1 5.3 19 MP-MLQ G.723.1 6.3 15
Modelo simplificado
92Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Un modelo simplificado puede obtenerse a partir de los siguientes supuestos:– Impairments causados por el ruido en el circuito y por la distorsión de
cuantización pueden asumirse como despreciables (Io = 0, Iq=0)– El Eco del emisor puede eliminarse mediante la implementación de
canceladores de eco (Idte = 0)• Bajo estos supuestos, el impairment total está dado por:
– Itot = Idd + Ie• Un factor de expectativa humana (A) también puede considerarse:
– Icpif = Itot – A, donde Icpif es el factor de impairment calculado
Medida indirecta del MOS
93Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Midiendo Idd e Ie, la calidad de voz puede derivarse de la siguiente tablaprovista en G.113:
Icpif Calidad de Voz
5 Muy buena
10 Buena
20 Adecuada
30 Caso límite
45 Caso límite excepcional
55 Innaceptable
94Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Evolución hacia NGN
La transición de la industria
95Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Tráfico predominante: Voz, banda angosta
• Redes TDM
• Ancho de banda por conexión limitado y predefinido
• Calidad de servicio garantizada
• Alto costo de infraestructura
• Redes propietarias con Inteligencia Centralizada
Pasado/Presente
• Tráfico predominante: Multimedia, banda ancha
• Redes de Paquetes - IP
• Ancho de banda flexible, adaptado bajo demanda
• Distintos niveles de calidad, en función de la aplicación
• HW y SW con costos decrecientes
• Redes basadas en estandarsabiertos, con inteligencia distribuída
Futuro
Concepto de Red Tradicional
96Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Planode
Control
Plano deConexión
Señalización,Control de LlamadasLógica de Servicio basada en el conmutador
Negociación de conexión,conmutacióny transporte
Plano de
Servicio
Lógica de ServiciosRed Inteligente
Conmutador clásico TDM
• Arquitectura TDM, no optimiza recursos en un entorno dominado por datos
• Servicios embebidos en el Conmutador
• Interfaces Propietarias• Lento desarrollo de servicios
Concepto NGN
97Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Planode
Control
Plano deConexión
Señalización,Control de LlamadasLógica de Servicio basada en el conmutador
Negociación de conexión,conmutacióny transporte
Plano de
Servicio
Lógica de ServiciosRed Inteligente
Conmutador clásico TDM
Plano de Control
Plano de Conexión
Plano de Servicio • Separación de las funciones por capas
• Conmutación y transporte de paquetes
• Interfaces Abiertas
• Flexibilidad para introducir nuevos servicios
• Interoperable con redes legacy
Concepto NGN
98Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Plano de Control
Plano de Conexión
Plano de Servicio
CallControl
Conmutación de Paquetes
Servidores de Aplicación
Interfaces EstándarAbiertas
Arquitectura Centralizada vs. Distribuida
99Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
PSTNLICLICLICLIC TrunkInterfacesMatriz de
Conmutación
ControlCentralizado
SS7
Switch C5
IP
Gateway
Gateway Gateway
Gateway
GatewayController
SS7
PSTN
Arquitectura de Control Distribuído
100Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Conmutación dePaquetes
Arquitectura NGN: Inteligencia
Distribuída en la Red
CentralLocal
Arquitectura TradicionalPSTN: Inteligencia localizada
en las centrales
101Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Nuevo Paradigma: “e-World”
Inteligencia de Red
Gestión de conexiones multimedia(video+audio+datos)
Interworking entre distintastecnologías de cliente en entornos multiconference
Download al cliente de plug-ins(applets/scripts)
Gestión on line de QoS yancho de banda
Paradigma “e-World”
Movilidad
Gestión de Conexionesentre clientes
Paradigma Tradicional
NGN: elementos en juego
102Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Clientes
Aplicaciones
Infraestructurade
Transporte Unica
Diversidadde
Acceso y Terminales
103Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Modelo de Referencia NGN
NGN: Modelo de Referencia
104Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
NGN
Aplicación
Control/Señalización
Transporte
Adaptación
Acceso
• Soporta los servicios de la NGNprincipalmente la integraciónvoz + datos + multimedia, sobre
APIs abiertas (posible desarrollode Proveedores de SW)
• Conmutación de Paquetes(IP o ATM).
• Integración Voz + Datossobre infraestructura comúnde transporte/conmutación.
• Provee la adaptación entreredes legacy y la NGN.
• Implementación centralizadao distribuída.
• Provee las conexionesde cliente de forma integrada(voz + datos)
• Principales desarrollos sobreCablemodem y ADSL
• Responsable por el establecimiento y terminación de comunicacionesentre peers.
• Controla los elementosde la capa de transporte, vía distintos protocolos(MGCP, SGCP, H323).
• Interactúa con la redde señalización Nro 7.
Tecnologías soporte para NGN
105Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• VoIP• VoATM• VoDSL• ADSL-ADSL2• VDSL-VDSL2• Cablemodem• LMDS• Wi-Fi• Wi-Max• MPLS• POS• WDM• GbEth/Metro Ethernet• H.323• SIP• MGCP• SGCP• H.248etc...
NGN e IP Telephony
106Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Inteligencia centralizadaen el MGCProtocolos:
MGCP, H248
NGN
Inteligencia distribuída enlos endpointsProtocolos:H.323 y SIP
IP Telephony
Protocolos en NGN
107Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• MGCP: Media Gateway Controller Protocol (resulta de la integración de IDCP con SGCP)
• ITU: H.248
• IETF: MeGaCo (básicamente MGCP con soporte de ATM y streaming de video)
MGCP / Megaco
108Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• MGCP: Media Gateway Controller Protocol (resulta de la integración de IDCP con SGCP)
• H.248 (ITU-T)• Originalmente desarrollado para resolver la integración entre VoIP
y SS7 (H.323 no escala para una implementación masiva de servicios PSTN)
• En el modelo MGCP se retira la función de control de señalización del gateway y se la implementa sobre el Media Gateway Controller(MGC).
• La función de señalización puede implementarse en un componente dedicado, el Signalling Gateway (SG) que provee el interworkingentre la red de señalización nro. 7 y la señalización IP.
• Resulta una arquitectura de múltiples Media Gateways controlados por el MGC.
• Megaco (IETF): es una mejora del MGCP que provee mayor escalabilidad (múltiples Trunk Gateways con miles de E1-T1s)
Arquitectura MGCP / Megaco
109Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• La arquitectura MGCP-Megaco propone la separación entre la inteligencia de control y la información de usuario (media)
• Se basa en un esquema Cliente-Servidor, donde el MGC tiene absoluto control sobre el MG, y éste simplemente ejecuta los comandos (envía tonos DTMF, aplica un determinado codec, ejecuta algoritmos de cancelación de eco, etc.)
• Una diferencia fundamental frente al modelo SIP, que se basa sobre un esquema peer-to-peer
• El MGC envía comandos al MG para conectar canales TDM con flujosRTP hacia la red de paquetes.
• Se emplea SIP para la comunicaciones entre MGC.
Arquitectura MGCP / Megaco
110Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Softswitch Softswitch
SIP – H.323 - QBICCM
egac
o
Meg
aco
GatewayGateway
RTP/RTCP – AAL 1/2/5
Comparando SIP con MGCP/Megaco
111Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
SIP MGCP/Megaco
Arquitectura Peer-to-PeerPuede emplearse para proveer
servicios sobre la red
Se emplea para la intercomunicación entre dos
MGCs
Controla los elementos de la capa de adaptación (Media Gateways)
Solución IP "pura"Solución de coexistencia entre IP
y PSTN
Arquitectura "horizontal", basada en protocolos de
Internet
Copia la arquitectura de control y señalización de la Red
Inteligente
End points (clientes SIP) inteligentes
Inteligencia centralizada en el MGC, end points simples
Comparando SIP, H.323 y MGCP
112Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
SIP H.323 MGCPMegaco
Filosofía Horizontal Vertical Vertical
Complejidad Baja Alta Alta
Alcancce Simple Completo Parcial
Escalabilidad Alta Baja Media
Soporte denuevos servicios Buena Pobre Moderada
Enfoque Internet SI NO NO
Compatibilidad con SS7 Pobre Pobre Buena
Arquitectura NGN genérica
113Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Backbone IP
Media GatewayController
TrunkGateway
PSTN
RGW
AnnouncementServer
SignallingGateway
SS7
RGW: Residential Gateway
114Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
CAPA DE CONTROL DE LA NGN
NGN: Modelo de Referencia
115Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
NGN
Aplicación
Control/Señalización
Transporte
Adaptación
Acceso
• Responsable por el establecimiento y terminación de comunicacionesentre peers.
• Controla los elementosde la capa de transporte, vía distintos protocolos(MGCP, SGCP, H323).
• Interactúa con la redde señalización Nro 7.
CALL AGENT - CALL CONTROLLER
116Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• En la capa de control de la NGN se situa el elemento responsable del establecimiento y terminación de llamadas.
• Dos funciones básicas: Control y Señalización
• Control: Media Gateway Controller
• Señalización: Signalling Gateway, es el elemento de interworkingentre la señalización NGN y la señalización de la PSTN (SS7)
• Call Agent: elemento que integra las dos funciones (control y señalización).
• Existen implementaciones que separan las funciones sobre hardware independiente
MGCP
117Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Media Gateway Controller Protocol: es el protocolo que permite el control de gateways de telefonía a través de un elemento central, el Gateway Controller, conocido comercialmente como Call Agent, SoftSwitch o MGC.
• Los gateways cumplen la misma función que los vistos en el mundo H.323 y SIP, es decir la conversión entre TDM e IP. Además, en NGN no incorporan inteligencia para implementar servicios suplementarios.
• En MGCP, el esquema es de tipo Master-Slave, donde la inteligencia de control reside en el MGC y los gateways operan como slaves (ejecutan los comandos que reciben de los MGC)
• Es un approach distinto que en H.323 y SIP, donde la inteligencia reside en los endpoints.
• El MGC puede implementarse sobre plataformas distribuídas para mayor confiabilidad.
Mensajes en MGCP
118Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Media GatewayController
CREATE CONNECTION (CRCX)
MODIFY CONNECTION (CRCX)
NOTIFICATION REQUEST (RQNT)
DELETE CONNECTION (DLCX)
NOTIFY (NTFY)
AUDIT ENDPOINT (AUEP)
AUDIT CONNECTION (AUCX)
RESTART IN PROGRESS (RSIP)
Gateway
Mensajes en MGCP
119Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Media GatewayController
Gateway
CREATE CONNECTION (CRCX)
MODIFY CONNECTION (CRCX)
NOTIFICATION REQUEST (RQNT)
DELETE CONNECTION (DLCX)
NOTIFY (NTFY)
AUDIT ENDPOINT (AUEP)
AUDIT CONNECTION (AUCX)
RESTART IN PROGRESS (RSIP)
CREATE CONNECTION:EL MGC envía este comando para crear la conexión
entre dos endpoints
MODIFY CONNECTION:EL MGC envía este comando para modificar
los parámetros de una conexión
NOTIFICATION REQUEST:EL MGC envía este comando para requerir al MG que notifique la ocurrencia de eventos
AUDIT ENDPOINT:El MGC envía este comando para obtener el
estado de un endpoint
AUDIT CONNECTION:El MGC envía este comando para obtener los
parámetros asociados a una conexión
DELETE CONNECTION:Es un mensaje enviado por un MG o un MGC para
terminar una conexión
NOTIFY:EL MG envía un mensaje notify para
comunicar al MGC la ocurrencia de un evento
RESTART IN PROGRESS:EL MG indica con este comando al MGC que
un endpoint o un grupo de endpoints seencuentra en proceso de entrada o salida
de servicio
Establecimiento de llamada en MGCP
120Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Query (E.164 S,D)IP
Off-hook(Dial-tone)
Digits
ISUP IAM
ISUP ACM
ISUP ANM
Progress
200 okMGCP RQNT
MGCP Notify200 ok
CRCX200 ok
MGCP CRCX200 ok
200 okMGCP MDCX
200 okMGCP RQNT
200 okMDCX + RQNT
RGW
Call Agent
CDB
TrunkGateway
CentralLocal
El Call Agent envía al Residential Gateway un comando NOTIFICATION REQUEST, indicándole que sense elestado del puerto de conexión del teléfono, esperando
señal de Off Hook. Ante este evento, envía tono de marcadoy espera para colectar los tonos DTMF.
El RGW envía inmediatamente un acknowledge
El RGW detecta el Off Hook y envía un NOTIFY al CA,indicando el string de nros.
detectado. El CA envía inmediatamente un acknowledge.
El CA toma el circuito entrante y crea una conexión con el comando CRCX.
El RGW envía un acknowledge, junto con la descripción
de la sesión (ID, dirección IP, puerto RTP asociado).
El CA consulta la DB para obtener elmapeo entre E.164 y dirección IP
El CA envía un comando CRCX al TrunkingGateway, remitiendo la información de
sesión provista por el RGW.
El CA envía un mensaje IAM hacia la central local destino
El CA envía un MDCX al RGW, con la información de sesión provista por
el Trunk Gateway, y la sesión iniciada pasa modo half duplex
El CA recibe el ACM de la centraldestino.
El CA envía un Notifiy Request alRGW, para que este generelos tonos de ringing remoto
El CA recibe el ANM de la centraldestino.
El CA envía al RGW un MDCX parapasar la sesión a modo full duplex, y un RQNT para detener la señal de
ringing remoto
Terminación de llamada en MGCP
121Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
RGW
Call Agent
CDB
TrunkGateway
CentralLocal
MGCP DLCX
MGCP Ack
MGCP Notify
200 ok
MGCP RQNT
Perf. Data
MGCP DLCX
ISUP REL
Perf. Data
On-hook
Interoperabilidad entre MGC
122Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
GatewayGatewayBackbone IP
MGC MGC
PSTN PSTN
SGW SGW
SS7 SS7
SIPH.323BICCISUP+
CALL AGENT
MGCPMG
CPSIGTRAN
Interoperabilidad entre MGC
123Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Call Agent TrunkGateway
CentralLocal
Call AgentTrunkGateway
CentralLocal
ISUP IAM
MGCP CRCX200 ok
SIP INVITE
100 TRYING
ISUP IAM
MGCP CRCX
200 okMGCP MDCX200 ok ISUP ACM
180 RINGINGISUP ACM ISUP ANM
200 OKISUP ANM
ACKCOMUNICACIÓN
ISUP REL
MGCP DLCX200 ok BYE
MGCP DLCX
200 ok
ISUP REL
200 OK ISUP RLCISUP RLC
Interoperabilidad MGCP-H-323
124Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
ISUP IAM
MGCP CRCX200 ok
RAS ARQRAS ACF
H.323 SETUPRAS ARQRAS ACF
H.323 AlertingH.323 Connect
H.323 Open Logical Channel to PC (H.245)H.323 Ack (H.245)
H.323 Open Logical Channel to GW (H.245)
H.323 Ack (H.245)
ISUP ANM
MGCP MDCX200 ok
CentralLocal
MediaGateway
Call Agent Gatekeeper Endpoint H.323
125Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
CAPA DE ADAPTACIÓN DE LA NGN
NGN: Modelo de Referencia
126Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
NGN
Aplicación
Control/Señalización
Transporte
Adaptación
Acceso
• Provee la adaptación entreredes legacy y la NGN.
• Implementación centralizadao distribuída.
NGN: Capa de Adaptación
127Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• El elemento que implementa la adaptación entre la red PSTN y la red de datos (Capa de Transporte de NGN) es el Media Gateway
• Son la evolución de los servidores de acceso discado (Access Servers)
• Existen distintos tipos de acuerdo a su modularidad:
• Access Gateways
• Trunking Gateways
• Residential Gateways
Funciones del Media Gateway
128Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Terminación de circuitos de la red conmutada
• Trunk Gateway (nxE1, E3, nxT1, DS3, STM-1
• Access Gateway (nxE1, E3, nxT1, DS3)
• Residential gateway (típicamente 1 o 2 líneas analógicas)
• Compresión de Voz
• Paquetización
• Mapeo sobre flujos RTP
• Cancelación de eco
• Detección y mapeo de tonos DTMF
Esquemas de Compresión/Codificación de Voz
129Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
CODEC Tecnología Bitrate (Kbps)Tasa de
compresiónDelay (ms) MOS
G.711 PCM 64 1 0.75 4.1G.723.1 LD-CELP 5.3/6.3 10 a 1 30 3.65G.726 ADPCM 32 2 a 1 1 3.85G.728 LD-CELP 16 4 a 1 3 a 5 3.61G.729a CS-ACELP 8 8 a 1 10 3.27
LD-CELP: Low Delay Code Excited Linear PredictionCS-ACELP: Conjugate Structure Algebraic Code Excited Linear PredictionPCM: Pulse Code ModulationADPCM: Adaptive Differential Pulse Code Modulation
Requerimientos de ancho de banda
130Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Codec Ancho de Banda TDM
Tasa de Paquetización
(mseg.)
Información de voz (bytes)
Paquete IP
(bytes)
Frame Ethernet(bytes)
Ancho de Banda
Ethernet(Kbps)
Frame Relay
(bytes)
Ancho de Banda
Frame Relay(Kbps)
PDU en AAL5
(bytes)
Encabezados ATM
y padding
Ancho de Banda ATM
(Kbps)
10 80 120 146 116.8 134 107.2 136 23 127.2
20 160 200 226 90.4 214 85.6 216 49 106
30 240 280 306 81.6 294 78.6 296 75 99.1
10 10 50 76 60.8 64 51.2 66 40 84.8
20 20 60 86 34.4 74 29.6 76 30 42.4
30 30 70 96 25.6 84 22.4 86 20 28.3
G.723.1 5.3Kbps 30 20 60 86 22.9 74 19.8 76 30 28.3
G.723.1 6.3Kbps 30 24 64 90 24 78 20.8 80 26 28.3
64Kbps
8KbpsG.729
G.711
Encapsulado de voz paquetizada
131Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
1 12 2120Flag
FlagDirección Frame Check
Frame Relay (53% overhead)IP Payload
5 48 5 24+Payload IP
ATM (100% overhead) 5 48 +Payload IP Payload IP
Header Header Header
16Padding Trailer
8
42668 120Ethernet (77% overhead)Payload IPPreamble Fuente
TipoDestino CRC.
Frame RTP 12Encabezado
RTPPayload de Voz
80
2222 80Datagrama UDP (25% overhead)
Payload de Voz
Destino
FuenteLong.
Checksum
12
Enc. RTPDestination
4412 80Encabezado
80 bytes:una muestra de vozen G.711@ 10 mscg.
SourcePayload de VozUDP Header Enc RTP
8 12IP Packet (50% overhead)
Ejemplo: Gateway con compresión CS-ACELP
132Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
10 mseg de Voz:80 muestras x 8bits:
640 bits
Media Gateway
CentralLocal
PSTN E1 Backbone IP
Compresión a 160Bits Payload: 20 Bytes
IP Header UDP Header RTP Header Payload
20 Bytes 8 Bytes 16 Bytes 20 Bytes
Flujo RTP
Gateways locales centralizados
133Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Backbone IP
Gateway
nxE1
CentralLocal
PSTN
Lan Switch
10/100BT
MGC
MGCP
Gateways troncales centralizados
134Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
CentralLocal
CentralTransito
Backbone IPGateway
CentralTransito
CentralTransito
CentralLocal
nxE1
Lan Switch
100BT
MGC
MGCP
Gateways decentralizados a nivel central local
135Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
DSLAM
Gateway
DSLAM
Gateway DSLAM
GatewayBackbone IP
MGC MGC
Area de
Central
Area de
Central
Area de
Central
Gateways decentralizados a nivel cliente
136Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
DSLAM
DSLAM
DSLAM
Backbone IP
MGC MGC
ATMBAS
RGW
RGW
RGW
RGW
137Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
CAPA DE ACCESO DE LA NGN
NGN: Modelo de Referencia
138Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
NGN
Aplicación
Control/Señalización
Transporte
Adaptación
Acceso
Tecnologías para el acceso en NGN:ADSL, VDSL,Cablemodem, LMDS, WIP
139Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Acceso de Banda Ancha sobre cobre
140Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Modelo de Referencia FTTx
ONU - Optical Network UnitONT - Optical Network TerminationOLT - Optical Line TerminationNT - Network TerminationUNI - User Network Interface
OLT
OLT
Fibra
Fibra
Fibra
FTTCab
FTTB/C
FTTH
Cobre
Cobre
Red de AccesoRed de clienteUNI
ONT
ONT
ONU
ONU
NTNT
NTNT
ONU
ONU
141Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Tecnologías xDSL
• HDSL: Highspeed Digital Subscriber Line• SDSL: Symmetrical Digital Subscriber Line• IDSL: ISDN Digital Subscriber Line• ADSL: Asymmetrical Digital Subscriber Line• VDSL: Very high bitrate Digital Subscriber Line• SHDSL: Single pair Highspeed Digital Subscriber Line
142Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Tecnologías xDSL
HDSL
SDSL
IDSL
ADSL
VDSL
DSL Lite
Bitrate
Down Up
2,048 Mbps simétrico
de 384 Kbps a 2 Mbpssimétrico
128 Kbps simétrico
8 Mbps 1 Mpbs
1,5 Mbps 384 Kbps
12 Mbps12 Mbps26 Mbps
12 Mbps26 Mbps52 Mbps
AlcanceTípico
(0,4 mm)
3,5 Km
3,5 Km
5 Km
3 Km(6Mbps)
300 mts(52 Mbps)
4,5 Km(1,5 Mbps)
coex.c/POTS
NO
NO
NO
SI
SI
SI
Mod.
2B1Q
CAP
2B1Q
DMTCAP
CAPDMT
DMTCAP
Repet.
SI
NO
NO
NO
NO
NO
#pares
2
1
1
1
1
1
NORMA
ETSIETR152
prop.
prop.
G.992.1
En discusión
G.992.2
Observ.
Amp.difundido
HDSL2
Solo enUSA
Full Rate
Aún sinestándar
Interop.c/ADSL
Tecnología ADSL
143Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Nuevas Técnicas de Modulación• Mejora en chips DSP• Avances en compresión de datos
ServicioBásico
Telefónico
MódemxDSL
RED deDATOS
CentralPública
MódemxDSL
TRANSMISION DE DATOS
0,3Khz 3,4Khz 26Khz 1,104Mhz
(*) DSP: Digital Signal Processor
Características principales del ADSL
144Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Definido en UIT-T G.922.1 (G.922.2 ADSL lite)• Velocidades downstream de hasta 8Mbps • Velocidades upstream de hasta 1Mbps• Coexistencia con POTS• Always On• Performance dependiente de la distancia entre el cliente y la central• Adaptación dinámica del bitrate• Porcentaje de ocupación en un cable multipar: 80%• Compatibilidad espectral con otros sistemas
(ISDN, HDSL, HDB3, VDSL)• Posible integración de voz digital (VoDSL)• Soporta aplicaciones de video (emulación de CATV, Video On Demand)
145Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Tecnología ADSL: modulación DMT
256 portadoras(4,3125KHz x 256 = 1,104 MHz)
Freq
Amp
1.104Mhz26 Khz0.3Khz 4Khz 12/16Khz
Máx: 15 bits por tono 15 x 4,3125 = 64Kbps/tono
POTS
Tasación
146Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Esquema general de red ADSL
10BaseT o ATMF25
PotsSplitter
Central Pública
PotsSplitter
ATU-R
ATU-C
ATU-C
.
.
.
ATU-C
DSLAM(Multiplexor
ADSL)
STM-1/STM-4
PSTN
Red de Acceso
de CobreRED ATM
LADO CLIENTE
LADO CENTRAL
RepartidorGeneral
RED IP
INTERNET
BroadbandAccess Server
wwwMailMmedia
ATU-R: ADSL Termination Unit RemoteATU-C: ADSL Termination Unit Central
147Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Evolución de los DSLAM
ATU-C
ATU
C
ATU
C
MatrizATM
WAN
•1996: 1 línea por tarjeta
•1998: 4 líneas por tarjeta
•2000: 8 líneas por tarjeta
•2002: 16-24 líneas por tarjeta
•2003/4: 32 líneas por tarjetaATU
CnxE1 IMA
E3STM-1STM-4
DSLAM 2da Generación
SHDSL
VDSL
ATU-C
ATU
C
ATU
C
MatrizATM
Packet Over SDH(STM-1/4/16)
DSLAM 3ra Generación (IPDSLAM)
148Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Arquitectura ADSL - L2TP
Backbone IP
INTERNETBAS
DSLAM
DSLAM
DSLAM
ATM
ISP 1ISP 2
ISP 3
Tunel L2TP
PVC ATM
149Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Arquitectura ADSL - VPN MPLS
Backbone IP
INTERNETBAS
DSLAM
DSLAM
DSLAM
ATM
ISP 1ISP 2
ISP 3
VPN 1
VPN 2
VPN 3
150Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Arquitectura ADSL - VPN MPLS + IPDSLAM
INTERNET
IP DSLAM
IP DSLAM
IP DSLAM ISP 1ISP 2 ISP 3
Backbone IPVPN 1
VPN 2
VPN 3
151Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Integración Voz + Datos en ADSL
ATU-R VGW
Splitter
LifelinePOTS
IRGW
Punto deDemarcación
VGW: Voice Gateway
IRGW: Integrated Residential Gateway
152Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
VoDSL
ANCHO DE BANDADE DATOS
DOWN
UP
ATU-R
BANDA BASE VOZ
ANCHO DE BANDADE DATOS
DOWN
UP
ATU-R
BANDA BASE VOZ
GATEWAY
Vozpaquetizada
IAD
IAD: Integrated Access Device
153Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
VoDSL: solución de acceso (Loop Emulation Service)
DSLAM
PSTN
CentralLocal
Backbone IP
INTERNET
ATM
BAS
WebServer
Mail Chat
ISP
Gateway
V5.2IAD
PVC Voz
PVC Datos
IAD: Integrated Access DeviceBAS: Broadband Access Server
154Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
VoDSL: solución de acceso a NGN
DSLAM
PSTN
Backbone IP
INTERNET
ATM
BAS
WebServer
Mail Chat
ISP
Gateway
IAD
MGC
MGCP/SGCPMGCP/SGCP
SGW
SS7
MGC: Media Gateway ControllerSGW: Signalling GatewayMGCP: Media Gateway Controller ProtocolSimple Gateway Controller ProtocolSS7: Signalling System 7
155Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
ADSL2
• Definido en UIT-T G.922.2 y G.922.3• Mejora la perfomance de alcance y velocidad:
• Hasta 12Mbps downstream• 200mts extra de alcance
• Adaptación dinámica del bitrate• Capacidades de diagnóstico (pre-calificación de clientes)• Modo de economía de consumo (power saving stand-by)• Soporta “bonding” via IMA (Inverse Multiplexing over ATM):
• Pueden combinarse varios pares por enlace, donde la velocidad total es la suma de las velocidades en cada par
156Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
ADSL2 cont.
• Implementación CVoDSL (Channelized Voice over DSL):• Aplicaciones de transporte de voz TDM
• Soporta modo de transporte de paquetes:• Aplicaciones de enlaces Ethernet
• Opción modo full digital: transporte de datos sobre la banda base telefónica (mejora del upstream en 256Kbps)
• Retrocompatible con ADSL
157Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
ADSL2: mejoras de alcance y velocidad
Longitud del loop (Kft 26AWG)
Velo
cida
d de
Dat
os (M
bps)
Bonded ADSL2
ADSL2
158Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
ADSL2+
• Definido en UIT-T G.922.5 (aprobado en Enero 2003)• Utiliza el doble de ancho de banda que ADSL (2,2Mhz) • Duplica la velocidad máxima (hasta 25Mbps downstream)• Hasta 1Mbps en el upstream• Soporta bonding via IMA
159Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Aplicaciones con ADSL2+
160Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
VDSL
VDSL
161Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Velocidades downstream de hasta 52Mbps• Velocidades upstream de hasta 26Mbps• Coexistencia con POTS• Always On• Performance óptima en loops menores a 1Km• Adaptación dinámica del bitrate• Compatibilidad espectral con otros sistemas
(ISDN, HDSL, HDB3, ADSL)• Posible integración de voz, datos y video sobre el mismo acceso
VDSL: Características principales
162Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Frecuencia límite inferior para la señal VDSL: >300 kHz
Frecuencia límite superior para la señal VDSL:
<30 MHz (para corto alcance)<10 MHz (para largo alcance)
Velocidadde línea Downstream Upstream Alcance
Simétrico 13 a 26 Mbit/s 13 a 26 Mbit/s < 0.5Km
Asimétrico 26 Mbit/s 2 Mbit/s < 1Km
Asimétrico 13 Mbit/s 2 Mbit/s < 1.5Km
Asimétrico 52 Mbit/s 13 Mbit/s < 0.3Km
163Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Coexistencia ADSL - VDSL
VDSL Down
30Mhz
1.1Mhz
ADSLDown
ADSLUp
VDSLUp
300Khz
26Khz
POTS
Amplitud
Frec.
VDSL Down
30Mhz
1.1Mhz
ADSLDown
ADSLUp
VDSLUp
300Khz
26Khz
POTS
Amplitud
Frec.
164Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
VDSL: aplicaciones
VDSL Asimétrico 26Mbps/12Mbps
VDSLDownstream
3 streams MPEG-2 a 6Mbps
1 stream datos a 3Mbps
1 stream p/vozpaquetizada 1Mbps
VDSLUpstream
1 stream datos a 1Mbps
1 stream p/vozpaquetizada a 1Mbps
3 streams MPEG-2 a 3Mbps
165Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Arquitectura FTTx + VDSL
OLT 1:16
ONU
SplitterPasivo
OLT: Optical Line TerminationONU: Optical Network UnitSIM: Subscriber Interface CardNT: Network TerminationMDU: Multiple Dwelling Unit
VDSL
ONU
ONU
PSTN
Internet
Backbone IP
HeadendCATV
166Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Servicios sobre VDSL
ModemVDSLPar de Cobre
DecoderMPEG
DecoderMPEG
DecoderMPEG
VoiceGateway
ResidentialMultiservice
NT
167Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
VDSL2
• Estándar aún en definición (se espera para 2005)• Basado en DMT (UIT acaba de definirlo, luego de más de 5 años de batalla
entre DMT y QAM)• Posibilidad de hasta 100Mbps en distancias de 200mts. (upstream aún no
definido, podría llegar a 10Mbps)• Compatibilidad con ADSL2 y ADSL2+ aún no determinada• Impone una gran penetración de la fibra óptica en el acceso
168Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Redes HFC
169Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Redes de CATV
Red de distribución de TV por Cable:Tecnología de transmisión sobre cable coaxil
COMBINER
RF
DECODERMPEG
DECODERMPEG
ModuladorFI
ModuladorFI
ModuladorQAM
ModuladorQAM
VIDEOSERVER
ModuladorFI
ModuladorFI
SeñalLocal
ModuladorFI
ModuladorFI
SeñalLocal
TAP
AmpTroncal
Amp deDistribución
Amp deLínea
170Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Asignación del Espectro en redes de CATV
Sistemas de300 Mhz
CanalesLow Band
2-6
CanalesMid Band
A - I
CanalesHigh Band
7 - 13
CanalesSuper Band
J - W5 canales 9 canales 7 canales 14 canales
35 canales
CanalesLow Band
2-6
CanalesMid Band
A - I
CanalesHigh Band
7 - 13
CanalesSuper Band
J - W5 canales 9 canales 7 canales 14 canales
52 canales
CanalesSuper Band
AA - QQ17 canales
Sistemas de400 Mhz
CanalesLow Band
2-6
CanalesMid Band
A - I
CanalesHigh Band
7 - 13
CanalesSuper Band
23 - 365 canales 9 canales 7 canales 14 canales
68 canales
CanalesSuper Band
37 - 5317 canales
CanalesSuper Band
54 - 6916 canales
Sistemas de500 Mhz
Transmisión Optica Analógica
171Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Laserin Ga As
Fibra Optica1310nmG.952
PINin Ga As
RFRF
Modulador 1
Portadora 1
Señal 1BB
RF
Modulador 2
Portadora 2
Señal 2BB
Modulador n
Portadora n
Señal nBB
Transmisión Optica Analógica
172Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Pmáx
Po
Pmín
Señal de Videocompuesto color
I(mA)
Pot. Luminosa
173Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Características espectrales de losemisores ópticos
60 nm
λ
LED
4 nm
λ
Laser FP
0.1 nm
λ
Laser DFB
Red Hibrida Fibra Coaxil: arquitectura para Broadcast
174Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
TransmisorOptico
O/EO/ELineLine LineLineTAP
FO 1310/1550nm
COMBINER
RF
DECODERMPEG
DECODERMPEG
ModuladorFI
ModuladorFI
ModuladorQAM
ModuladorQAM
VIDEOSERVER
ModuladorFI
ModuladorFI
SeñalLocal
ModuladorFI
ModuladorFI
SeñalLocal
1:16
Red Híbrida Fibra Coaxil: arquitectura bidireccional
175Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Internet
COMBINER
RF
TransmisorOptico
TAPDECODER
MPEGDECODER
MPEG
ModuladorFI
ModuladorFI
ModuladorQAM
ModuladorQAMVIDEO
SERVERFO 1310/1550nm
ModuladorFI
ModuladorFISeñales
LocalesModulador
FIModulador
FI
1:16
O/EO/E
COMBINER
RF
ReceptorOptico
ReceptorOptico
ReceptorOptico
A los nodosópticos
ModuladorFI
ModuladorFI
CMTSCMTS
Modem
CentralPública
NT
CDM
STB
Topología de Red HFC
176Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Area de Servicio
Nodo Optico
o/e
Nodo Optico
Area de Servicio
o/e
F.O. 1310nm
Headend
Topología de Red HFC Distribuída
177Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Headend
Red de Acceso(Optica)
Radio ≈ 25 Km
Red deTransporte(SDH)
HUB1:16
HUB1:16
HUB1:16
HUB1:16
HUB1:16
HUB1:16
HUB1:16
LocalNode
1:16
LocalNode
1:16
LocalNode
1:16
LocalNode
1:16
LocalNode
1:16
Radio ≈ 10 Km
Asignación del espectro en la red HFC
178Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
80 Canales Analógicos
Retornotelefonía,
datos
5 4054 550
Canales MPEG,Telefonía,
datos
750
Downstream
Upstream
f(Mhz)
Banda deGuarda
179Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Tecnologías de Video Digital
Formatos de Video Digital
180Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Componentes
Serie ParaleloSPMTE 244
27 Mwords/seg
NTSC:143Mbits/s
Rel. aspecto 4:3Muestreo a
13.5Mhz270 Mbits/seg525/60 -625/50
Rel. aspecto 16:9(HDTV)
Muestreo a 18Mhz
360 Mbits/seg525/60 - 625/50
PAL: 177Mbits/seg
Serie
Video Digital
Paralelo
Compuesto
Video Digital Comprimido
181Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Porqué es necesaria la compresión de video digital?
2 horas de video digital sin compresión = 1,5 Tbytes
Requerimientos de capacidad de almacenamiento y distribución inviables
Formatos de Video Digital Comprimido
182Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Formato Bitrate AplicacionesFrame RateTípico Algoritmo
MPEG-1 1.5 Mbit/s CDi, Video CD,Internet Download25/30 DCT
MPEG-2 1,5 a 15 Mbit/s DVB, DVD, Sat.,etc25/30 DCT
H-320 128 Kbit/s Videoconf. sobre ISDN15/20 DCT
H-323 256 Kbit/s Videoconf. intranet20/30 DCT
H-324 28Kbit/s Videoconf. sobrePOTS7/12 DCT
Fractal 28Kbit/s a 6Mbit/s Edición no lineal7/30 Prop.
JPEG 30 Mbit/s Edición no lineal25/30 DCT
Compresión MPEG: Redundancia Espacial
183Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
RGB YUVTransformación
espacial:Matriz 8x8
Coef. DCTCuantizados
CuantizaciónNo Uniforme
DCT
Conversión deespacio de color
*
*Exploración
Zig-Zag 64 coef. DCT cuantizados
HuffmanCoding
Bit StreamMPEG
Compresión MPEG: Redundancia temporal
184Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Forwards prediction
I0
B1
B2
P3
Secuenciade
Presentación
Backwards prediction
I0
P3
B1
B2
Secuenciade
Codificación
Aplicaciones del MPEG-1
185Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Juegos• VCD (Video CD) • Video On Demand• Videoconferencia• Broadcast
• Edición “cut&paste”
Aplicaciones del MPEG-2
186Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Broadcasting Satelital Digital (DBS)
• CATV
• Video Servers
• DVD
• Videoconferencia
• Electronic News Gathering(ENG)
• E-mail multimedia
• Survelliance
Mapa del MPEG
187Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
MPEG-1
Almacenamiento y reproducción de videoy audio en medio digital(CD)
MPEG-2
Televisión Digital
MPEG-4
MultimediaInteractivo
MPEG-7Representación de contenidos para:
Information SearchVirtual Reality
188Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Servicios sobre redes de CATV
Servicios de Banda Ancha
189Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
TipoCARACTERÍSTICAS DEL
CANAL
Calidadde Video
CAPACIDAD DE TRASMISIÓN DEL CANAL
central-cliente cliente-central
CAPACITAD DEL CANAL DECONTROL
0 unidireccional PAL 6 MHz/can. nula nula
1bidireccional
asimétrico(acceso condicionado)
PAL 6 MHz/can. nula bajo bit rate
bidireccional asimétrico
(canal de control/navegación)
VHS-PAL
PAL - HDTV
1.5 - 6 Mbit/s
(MPEG-1,MPEG-2)
6 - 30 Mbit/s
(MPEG-2)
nula16 - 64 kbit/s
2
3bidireccional
simétrico VHS-HDTV1,5 - 30 Mbit/s
(MPEG-1, MPEG-2)1,5 - 30 Mbit/s
(MPEG-1, MPEG-2)
16 - 64 kbit/s
(bidirec. simétrico)
(bidireccionalsimétrico)
(bidireccionalsimétrico)
REQUISITOS DE LA RED
Requerimientos de ancho de banda de distintos servicios
190Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
TIPO DE SERVICIO DOWNSTREAM UPSTREAM
Ancho de Banda
Near Video On Demand 1.5 a 6 Mbit/s ----
Broadcast de Video Digital 1.5 a 6 Mbit/s ----
Pay Per View (Analógico) 6 MHz ----
Broadcast de Video Analógico 6 Mhz ----
Teleshopping 1.5 a 6 Mbit/s ≈ 10 Kbi/ts
Educación a distancia 1.5 a 3 Mbit/s 16 a 64 Kbit/s
Video Games / Realidad Virtual 1 a 2 Mbit/s 16 a 64 Kbit/s
Video On Demand - ITV 1.5 a 6 Mbit/s ≈ 10 Kbi/ts
POTS 64 Kbit/s 64 Kbit/s
Telesupervisión ≈ 10 Kbi/ts 0.1 a 10 Mbit/s
Videotelefonía/conferencia 0.384 a 2 Mbit/s 0.384 a 2 Mbit/s
Data Transfer 1.5 a 3 Mbit/s 1.5 a 3 Mbit/s
Comparación entre PSTN, Internet y CATV
191Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Item PSTN INTERNET CATVComponentes de la red Terminal (teléfono, fax, PC),
conmutadores, líneas detransmision
Computadoras (hosts,workstations, PCs), routers,líneas de transmisión
Headend, hubs, líneas detransmisión, terminales(TV, STB, VCR)
Esquema de control Centralizado Distribuído CentralizadoModalidad de conexión Orientado a conexión Sin conexión (datagramas) Conexiones vía FDM, canal
de retorno limitadoProtocolos Sistemas de señalización
analógica/digital, SS7,Transmisión SDH
TCP/IP FDMA para el cliente, SDHpara la transmisión
Direccionamiento Plan de numeración con jerarquíanacional e internacional
Direcciones IP, nombres dehosts traducidos por serverDNS
No definido
Tasación Dependiente del tiempo y ladistancia
En sus orígenes gratuita,actualmente flat rate o portiempo
Servicio básico: flat ratePay TV: por tiempo oevento
QoS Sin retardos (probabilidad debloqueo garantizada)
Con retardos (máximo nogarantizado, best effort)
Parámetros de distorsiónespecificados. Medicionesobjetivas y subjetivas
Seguridad Garantizada por el operador Responsabilidad del usuario. Servicios básicos: sinseguridad.Pay TV: scrambling
Broadcast de Video Digital MPEG (a)
192Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
.
.
.
TransportStreams
conteniendoun único programa
. ..
TransportStreams
conteniendo múltiples
programas
Video Server
16
...
1
16
...
1
16
...Módulo n
Módulo 1
Módulo 2
TransportStream
MUX
Modulador
QAM
EncoderMPEG
en tiempo real
Sat.-Recv. &
Dem. . ..
Sistema de Gestión
Hacia laRed de
Distribución
Broadcast de Video Digital MPEG (b)
193Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Infraestructura deRed
STB
.
.
.. ..TS
MUXMod.QAM
Encoderen tiempo
real. ..
Sistema deGestiónde Red
VideoServer
Sistema deAcceso
Condicional
Gestión del
ServicioControl via Ethernet
Modemcanal deretorno
Near Video On Demand
194Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Comienzo de la película cada 15 min.
0153045607590
VideoServer
Canales digitales
195Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Acceso Inalámbrico Fijode Banda Ancha
196Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Acceso Inalámbrico Fijo de Banda Ancha
LMDS: Local Multipoint Distribution SystemCanadá: LMCS (Local Multipoint Communication System)Europa: MVDS (Multipoint Video Delivery Service)
197Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Arquitectura general LMDS
Anillo FOSDH/WDM
Hub
CRBPSTN
Internet
Backbone IP
HeadendCATV
Hub
Hub
Hub Hub
R < 1,5Km
ODU: Outdoor UnitIDU: Indoor UnitCRB: Controlador Radio Bases
ODU
IDUNT
PABX
198Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Plan de frecuencias
C B
AD
B C
DA
C B
AD
B C
DA
D A
BC
A D
CB
D A
BC
A D
CB
C B
AD
B C
DA
C B
AD
B C
DA
D A
BC
A D
CB
D A
BC
A D
CB
Ubicación del Hub
Criterios de dimensionamiento
199Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
CC
CC
DD
DD
CC
CC
AA
AA
BB
BB
AA
AA
AA
AA
BB
BB
AA
AA
A C C A A C
B D D B B D
B D D B B D
A C C A A C
A C C A A C
B D D B B D
Máxima cobertura:
• 16 Hubs • Cada cliente puede acceder a 1 de 4 hubs
Hub
D =2 Km
Minimo número de Hubs: • 9 Hubs• Los clientes en las esquinas del área pueden acceder a un único Hub• Los clientes en los laterales pueden acceder a 2 Hubs
200Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Esquemas de Acceso TDM -FDMA/TDMA
TDM-FDMA
TDM FDMA1
Hub
FDMA 2
FDMA 3
TDM-TDMA
TS1 TS2 TS3
F1
TDM
Hub
201Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Ejemplo de dimensionamiento
• Modulación: QPSK (1,6 bit/Hz)
• BER: 10-6 con CNR = 14 dB
• c/Freq. Reuse = 1x
Supuestos:15% Take (*)
15% Demanda1 Hub: 8000 Hogares Cubiertos
Capacidad por cliente:7 Mbit/s Downstream1 Mbit/s Upstream
(*) % Take = (Nro. de clientes efectivo)/(Nro. de hogares cubiertos)
Esquema deModulación
EficienciaEspectral
CNR(BER < 10-6)
Ancho de bandapara un E1 (CBR)
QPSK 1.6 Bits/s/Hz 14 1,4 Mhz
16 QAM 3,5 Bits/s/Hz 20 0,6 Mhz
64 QAM 5 Bits/s/Hz 28 0,4 Mhz
202Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Servicios sobre LMDS
Los sistemas LMDS brindan una solución de última milla para los siguientes servicios
• Enlaces ATM/FR desde 2 a 34Mbps
• Enlaces dedicados nx2Mbps (datos e interconexión PABX)
• LAN to LAN (soluciones bridge/routed)
• Accesos IP de cualquier velocidad entre 2 y 34Mbps
• Soporte de distintas categorías de servicio (CBR, UBR, VBR)
• Integración Voz + Datos
203Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Wireless LAN
204Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Wireless LAN
• El primer estándar de Wireless LAN fue el IEEE 802.11b, conocido como WiFi (Wireless Fidelity), que opera en la banda no licenciada de 2.4Ghz y provee hasta 11Mbps de ancho de banda.
• Posteriormente en 2002 aparece el IEEE 802.11a, que fue definido en la misma banda de 2.4Ghz. Provee un mayor ancho de banda (hasta 54Mbps) y una mejor repuesta a la interferencia.
• En Junio de 2003 aparece el IEEE 802.11g, que opera en la banda de 5Ghz, con velocidades de hasta 54Mbps, y retrocompatibilidad con 802.11b.
• IEEE 802.11g amplía las posibilidades de Wireless LAN para convertirse en la solución de banda ancha inalámbrica de corto alcance para implementar aplicaciones multimedia sobre dispositivos de tipo HandheldPC, tablet PC, SIP phones, etc.
205Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Arquitecturas Wireless LAN
• Peer to Peer o Ad Hoc: dos o más estaciones comunicadas directamente entre si a través de placas de red WLAN.
• Infrastructure: las estaciones de comunican entre sí a través del nodo de acceso radio, denominado Access Point.
206Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Arquitectura WLAN genérica tipo Infrastructure
Access Point
Access Point
Access Point
IP-MPLSAccess
Point
207Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Aplicaciones para cada estándard de Wireless LAN
• 802.11 b es el estándar de mayor difusión y despliegue, por su buena relación precio/performance. Es ideal para aplicaciones que no requieren grandes anchos de banda, así como para dispositivos con limitaciones de potencia.
• 802.11g es una solución adecuada para aplicaciones con mayores requerimientos de ancho de banda. Sin embargo, al emplear la misma canalización y banda que el 802.11b, comparte sus limitaciones en cuanto a escalabilidad (tres canales máximo).
• 802.11a es ideal para entornos de mayor interferencia, ya que al operar en la banda de 5GHz, no sufre las interferencias de otros dispositivos que operan en 2.4GHz como teléfonos inalámbricos, hornos de microondas, dispositivos Bluetooth tales como mouse inalábrico, etc. Sin embargo, por sus mayores requerimientos de potencia no es adecuado para implementar IP Phones.
• 802.11a no es compatible con 802.11 b o g.
208Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Características generales de IEEE 802.11a, b y g
802.11a 802.11b 802.11g
Espectro 5Ghz 2.4Ghz 2.4Ghz
Velocidad máxima por canal 54 Mbps 11 Mbps 54 Mbps
Número de canales 23 3 3
Modulación OFDM CCK OFDM
Estándar Wireless LAN - IEEE 802.11
209Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Otros estándares relacionados con WLAN
• IEEE 802.11e – Mejoras en QoS, packet bursting• IEEE 802.11f – Inter Access Point Protocol (IAPP) • IEEE 802.11h – Banda de 5 GHz, Dynamic Channel/Frequency
Selection (DCS/DFS) y Transmit Power Control (TPC) paracompatibilidad Europea
• IEEE 802.11i (Junio 2004) – Mejoras en Seguriad
210Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Re-uso de frecuencias en la banda de 2.4Ghz
Distancia mínimaentre celdas de igual frecuencia en la banda de 2.4Ghz (802.11b/g)con tres canales no solapados
211Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Re-uso de frecuencias en la banda de 5Ghz
Distancia entre celdasde la misma frecuencaimucho mayor en la banda de 5 Ghz (802.11a)Ejemplo con 7 canales no solapados
Disponibilidad de canales en las bandas de 2.4GHz y 5Ghz
212Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Espectro limitado y solo 3 canales disponibles en la banda de 2.4GHz (802.11b/g)
Espectro expandido y hasta 23 canales disponibles en la bandade 5GHz (802.11a)
213Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Voz sobre IP sobre Wireless LAN
• Desplegar soluciones de VoIP sobre Wireless LAN impone requerimientos de capacidad y cobertura especiales.
• El rango de alcance del Access Point deja de ser el principal factor de diseño del sistema en un entorno de alto tráfico, ya que la capacidad del sistema se convierte en la principal limitante.
• Para disponer de mayor capacidad, se requiere un mayor número decanales no superpuestos.
• 802.11b y g están limitados a 3 canales no superpuestos.• 802.11a provee 23 canales no superpuestos, por lo cual es más flexible para implementar soluciones de VoIP con altos requerimientos de tráfico.
214Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Seguridad en Wireless LAN• Uno de los principales problemas del entorno WLAN es evitar el acceso no
autorizado a los recursos de la red inalámbrica.• El grupo 802.11i trabaja sobre los aspectos de seguridad en WLAN.• El estándar original 802.11 proponía el uso de WEP (Wireless Equivalent
Privacy) como solución al problema de seguridad. Sin embargo, WEP presenta limitaciones:
• Uso opcional, algunas instalaciones nunca lo activaron• No incluye un protocolo de gestión de claves, sino una única clave compartida entre los usuarios
• La Alianza Wi-Fi lanzó en 2003 una especificación sobre seguridad: Wireless Protected Access (WPA), basada en un subconjunto del draft de IEEE 802.11i.
• En 2004 se ratificó el estándar 802.11i, también conocido como WPA2• WPA se basa en AES (Advanced Encryption Standard)
215Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Recursos Web sobre WLAN
• Grupo de trabajo de IEEE sobre WLAN: http://www.ieee802.org/11/
• Alianza Wi-Fi: http://www.wi-fi.org/• www.searchnetworking.com
216Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Wi-Max
217Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
WiMax
• Worlwide Interoperability for Microwave Access• Es la última tendencia en acceso inalámbrico fijo de banda ancha• Basada en el estándar IEEE 802.16:
• Define operación en las bandas de 10 a 66 Ghz y sub 11 Ghz.• Cubre tanto la especificación del protocolo de acceso al medio (MAC) como la capa física (interfaz radio)• TDD (Time Division Duplexing) y FDD (Frequency Division Duplexing) como tecnología de acceso múltiple, con posibilidad de full duplex en FDD
• Arquitectura Punto-Multipunto (PMP)• Requiere LOS (Line Of Sight)• Modulación adaptiva (selección automática de la modulación en función de
la relación Señal a ruido y la distancia)• Promovido por el WiMax Forum (equivalente a la Alianza WiFi)
218Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
SOLUCIONES PARA EL BACKBONE EN NGN
NGN: Modelo de Referencia
219Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
NGN
Aplicación
Control/Señalización
Transporte
Adaptación
Acceso
• Conmutación de Paquetes(IP o ATM).
• Integración Voz + Datossobre infraestructura comúnde transporte/conmutación.
220Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Requerimientos sobre el Backbone
INTERNET
ServiciosIP NB
ServiciosIP BB
ServiciosIP Móviles
(3G)
Voz Paquetizada
ATM: del core hacia el edge
221Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
IP
ATM
ATM
IP
DWDM
222Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Capa de Transporte
IP IP-VPN1 IP-VPN2 IP-VPNn
MPLSATM
SDH
CE FR
Emula
ción de
Circ
uitos
Fram
e Rela
yATM na
tivo
WDMFO
Capa de Transporte: Aspectos Críticos
223Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Disponibilidad Comercial
• Soporte de VPN’s
• Debe estar basado en MPLS
• Calidad de Servicio
• Granularidad y flexibilidad de BW
• Escalabilidad
• Soporte de VoIP
• Confiabilidad
• Reuso de infraestructura existente
• Gestión de Red y de Servicios
• Eficiencia de protocolos (overheads)
224Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
MPLS
Tecnologías para el Backbone NGN
225Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
MPLS: Multiprotocol Label Switching
• Originalmente desarrollado para optimizar tiempos de ruteo• Evolucionó a partir de Tag Switching (solución Cisco)• Corre sobre cualquier protocolo de capa 2 (FR, ATM, SDH)• Sienta las bases para la implementación de Ingeniería de Tráfico y
Calidad de Servicio en redes IP • Permite implementar eficientemente servicios de VPN (Virtual
Private Network)• Puede desplegarse sobre cualquier tecnología de capa 2: FR, ATM,
SONET, HDLC (esta es la razón por la que se denomina Multiprotocolo)
• En el Core de la red los nodos conmutan etiquetas (labels), no paquetes IP.
226Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Drivers de MPLS
Actualmente se lo implementa por dos razones:
• Brinda las herramientas para realizar ingeniería de tráfico y a futuro soportar calidad de servicio sobre redes IP
• Permite implementar redes privadas virtuales (VPN) con mayor escalabilidad y sencillez que las soluciones basadas en tuneles.
227Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Optimización de IP mediante MPLS
•Optimización del transporte de paquetes mediante un forwarding más rápido y eficiente (uno de los drivers originales de la tecnología)•Facilitación de la implementación de calidad de servicio (los LSPs pueden dedicarse a tipos de tráfico con requerimientos específicos de delay o packet loss)•Incorporación del ruteo explícito, requisito necesario para la implementación de ingeniería de tráfico.•Reducción de los requerimientos de memoria en los routers al disminuir el tamaño de las tablas de ruteo respecto a IPV4.
228Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
EDGE LSR:Realiza el procesoy clasificación de
los paquetes y los etiqueta(crea el label).
BACKBONE MPLS
ADSL
Dial UpIP-VPN’s
Internet
Data Center
LSR:Router/Switch de Coreque conmuta los paquetesetiquetados, en basea la tabla de forwardingde labels.
LSR: Label Switch Router
Componentes en una red MPLS
MPLS lleva la complejidad de procesamiento de paquetes hacia el borde de la red, dejando al core libre para solamente conmutar etiquetas a muy alta velocidad
LSPs, LDP
229Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• El camino que siguen los paquetes a través de la red se identifica con un “tunel” virtual denominado Label Switched Path
• Mediante los LSPs, MPLS introduce el concepto de orientación a la conexión sobre la red IP, que por definición es “no orientada a la conexión”.
• Para el establecimiento de estos LSPs, se emplea un protocolo de señalización denominado Label Distribution Protocol
Label Switched Path
BACKBONE MPLSLAN 1
LAN 2
Label Switched Path(LSP)
Distribución de etiquetas (LDP)
230Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
IntfIn
LabelIn
Dest IntfOut
3 0.40 47.1 1
IntfIn
LabelIn
Dest IntfOut
LabelOut
3 0.50 47.1 1 0.40
47.1
47.247.3
1
31
2
1
23
3IntfIn
Dest IntfOut
LabelOut
23 47.1 1 0.50 Mapping: 0.40
Request: 47.1
Mapping: 0.50
Request: 47.1
Label Switched Path (LSP)
231Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
IntfIn
LabelIn
Dest IntfOut
3 0.40 47.1 1
IntfIn
LabelIn
Dest IntfOut
LabelOut
3 0.50 47.1 1 0.40
47.1
47.247.3
1
2
31
2
1
23
3IntfIn
Dest IntfOut
LabelOut
3 47.1 1 0.50
IP 47.1.1.1
IP 47.1.1.1
232Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
MPLS VPN
VPN_A
VPN_A
VPN_B10.3.0.0
10.1.0.0
11.5.0.0
P P
PP PE
PE CE
CE
CE
VPN_A
VPN_B
VPN_B
10.1.0.0
10.2.0.0
11.6.0.0
CEPE
PECE
CE
VPN_A10.2.0.0
CE
iBGP sessions
• Una red privada virtual (VPN) implementada mediante MPLS provee una solución de conectividad “full mesh” entre redes de área local, pudiendo cada una de estas redes utilizar el mismo espacio de direcciones IP.
• Entre el edge LSR y el router CE se emplea ruteo IP clásico (rutas estáticas, RIP, EIGRP, etc)
• Entre los LSRs en el core de la red, se realiza conmutación de etiquetas
233Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
MPLS VPN
• La implementación de VPNs MPLS se detalla en la RFC 2547• Cada eLSR (PE: Provider Edge según notación de Cisco) contiene una tabla de
forwarding para cada VPN a la que provee conectividad (VRF: Virtual Routing andForwarding table)
• Se utiliza BGP (Border Gateway Protocol) para el intercambio de rutas entre el router de cliente (CE: Customer Edge) y el PE.
• La información de ruteo de la VPN reside solamente en el PE. Los routers del coreMPLS, o P routers, no poseen ninguna información referente a las VPNs soportadas sobre el Backbone, solo conmutan etiquetas a alta velocidad.
• En un escenario de múltiples service providers con backbones MPLS interconectados, es posible implementar VPNs con sitios conectados a ambos backbones. Los LSPs pueden establecerse a través de las dos redes.
• Los routers CE no corren MPLS, solo IP clásico.• Se pueden implementar arquitecturas tipo “full mesh” o “partial mesh”
234Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
MPLS VPN
• Para permitir la coexistencia de dos VPNs con el mismo espacio de direcciones IP, se implementan extensiones multiprotocolo BGP.
• Se introduce el concepto de “familia de direcciones VPN IPV4”. Estas direcciones se forman con un RD (Route Distinguisher) compuesto por 8 bytes, más la dirección IPV4 de 4 bytes. De esta forma es posible establecer rutas diferentes para dos VPNs con igual espacio de direcciones.
• El RD puede emplearse para establecer dos rutas distintas entre sitios de una misma VPN, lo cual permite dirigir el tráfico de acuerdo a una política pre-establecida por el operador.
• Cada Service Provider puede definir y administrar su propio espacio de direcciones VPN IPV4 (en esencia, su propio espacio de direcciones RD).
• La distribución de información de ruteo entre PEs puede implementarse mediante iBGP o via un “route reflector”.
235Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
MPLS VPN• Cómo se realiza el forwarding de paquetes entre sitios de la VPN, si en
las rutas intermedias a nivel del Core de la red MPLS sólo se realiza conmutación de etiquetas?
– Se emplea un esquema de dos niveles de etiquetas: uno para establecer las rutas entre los PEs de la red, y otro para identificar la VPN correspondiente.– Mediante este esquema de apilado de etiquetas en dos niveles seevita que los routers P contengan información de rutas VPN.–Los routers P no necesitan conocer rutas hacia los CE, solamente hacia los PEs. Esto brinda escalabilidad al modelo VPN MPLS.
• El intercambio de información de ruteo entre el CE y el PE puede realizarse mediante:
– Rutas estáticas– RIP (Routing Interior Protocol)– OSPF (Open Shortest Path First)– BGP (Border Gateway Protocol) – solución recomendada en RFC 2547
236Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Seguridad en MPLS VPN• La seguridad provista por las VPN MPLS es equivalente a la provista por
soluciones ATM, FR o tuneladas.• La base de esta seguridad está dada por las siguientes restricciones:
– Paquetes etiquetados no son aceptados por los routers del backbonesi provienen de fuentes no confiables, a menos que se conozca deantemano que los paquetes abandonarán el bakcbone antes de que el header IP o cualquier etiqueta de menor nivel en el stack sean inspeccionados.– No se aceptan rutas etiquetadas según VPN-IPv4 provenientes de fuentes no confiables.
MPLS - Métodos de Ingeniería de tráfico
237Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• Es posible mediante MPLS dirigir el tráfico en la red sobre caminospredeterminados en función de la información de ruteo por origen
• El operador de la red puede configurar los LSPs en la red MPLS para transportar flujos con requerimientos específicos (ej. Tráfico de voz real-time)
• Fast Re-Route (FRR): otra herramienta que posibilita la implementación de backbones con capacidad de recuperación de fallas a nivel del enlace o del nodo.
238Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Posibles aplicaciones de MPLS
BACKBONE MPLS
ADSL
Dial UpIP-VPN’s
Internet
Data Center
PSTNCentralLocal
CentralLocal
GatewayGateway
LSP 1: tráfico de voz (real time)
LSP 2: tráfico internet (best effort)
LSP 3: tráfico datos (misión crítica)
MPLS como tecnología de integración del transporte
239Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• AToM: Any Transport over MPLS• Solución para integrar cualquier tecnología de transporte sobre un Backbone único basado en MPLS• Pseudo Wire Emulation Edge to Edge (PWE3): es la evolución del AToMpara incluir
BACKBONE MPLS
FrameRelay
FrameRelay
ATM
ATM
EthernetEthernet
TDM
TDM
240Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
WDM
241Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Wavelength Division Multiplexing
Se basa en la multiplexación de portadoras ópticas – longitudes de onda, lambdas λs o colores – sobre una misma fibra óptica. Estas portadoras ópticas pueden ser flujos digitales de 155 Mbit/s hasta 10 Gbit/s (STM-64)
Se prevé la evolución hacia la conmutación totalmente óptica, mediante Routers IP con interfaces WDM o DWDM.
242Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
WDM: Características principales
• Ancho de banda del orden de 100 veces al máximo obtenible en SDH
• Independencia del formato/velocidad de la trama
• QoS, (protección óptica)
• Soporte de Optical VPN´s
• Soporte de Optical Switching (futuro)
WDM: redes “multicolor”
243Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Fibra óptica
Sin WDM
SDHFibra óptica
Con WDM
SDH
ATM VP
IP Routes
VPN óptica
λ #1λ #2
λ #3
λ #96
λ #n
Lambdas de WDM
244Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Escenarios de Despliegue de NGN
Escenarios de Despliegue de NGN
245Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
o Escenarios de evolución hacia NGNo Reemplazo de centrales de tránsitoo Reemplazo de centrales localeso Integración con redes legacyo Aplicaciones en redes móviles: reemplazo del transporte entre MSCs
246Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Integración con redes existentes
BACKBONE INTEGRADOVOZ+DATOS sobre paquetes
Acceso HFC Acceso xDSL Acceso NBcobre
Acceso NBWLL
Gateways
Areas de ClientesPOTS e ISDN porcobreAreas de ClientesNGN (voz + datos+video)
Areas de ClientesPOTS /ISDN poracceso inalámbrico
Media Gateway
ControllerFeatureServer
ServerMmedia
Celular(2G, 3G)
247Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
NGN: reemplazo del nivel de tránsito - Class 4
PSTNGWY
BACKBONE IP/ATMPSTN
PSTN - Nivel de TránsitoLayer 2 sobre SDH
GWY
SignallingGateway
SS7 SS7
SignallingGateway
Media Gateway
Controller
Reemplazo de centrales locales - Class 5
248Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Servicios suplementarios
• Llamada en espera
• Transferencia incondicional
• Transferencia sobre no contesta
• Transferencia sobre ocupado
• Transferencia no contesta / ocupado a Voice-mail
• Conferencia tripartita
• Caller ID (Identificación del número del llamante): Presentación y Restricción
• Despertador
• Llamada Maliciosa
• No molestar
• Rellamada sobre ocupado
249Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
NGN: reemplazo Class 5
CPE integrado
PSTN
BACKBONE IP/ATM
SS7
ATU-R
MGW
Red Accesoen Cobre
DSLAM
Residential Gateway
SignallingGateway
Media Gateway
Controller
250Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
NGN: reemplazo Class 5CPE no integrado
MGW
PSTN
BACKBONE IP/ATM
SS7
Red Accesoen Cobre
DSLAM
ATU-R
SignallingGateway
Media Gateway
Controller
251Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
NGN: reemplazo Class 5
ADSL + IP Phone
ATU-R
PSTN
BACKBONE IP/ATM
SS7
Red Accesoen Cobre
DSLAM
IP Phone
SignallingGateway
Media Gateway
Controller
252Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
NGN: reemplazo Class 5
Cablemódem integrado
PSTN
BACKBONE IP/ATM
SS7
REDHFC
SignallingGateway
Media Gateway
Controller
Head EndCablemodem
MGW
Residential Gateway
253Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
NGN: reemplazo Class 5
Cablemodem + IP Phone
Cablemodem
PSTN
BACKBONE IP/ATM
SS7
REDHFC
IP Phone
SignallingGateway
Media Gateway
Controller
Head End
254Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
NGN: Interconexión entre MSCs
BS
BS
BS
MSC MSC
MGC
TrunkGateway
SGW
TrunkGateway
Backbone IP
PSTN
SS7
TrunkGateway
255Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
GESTION DE LA NGN
256Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Arquitectura OSS en NGNBusiness
ManagementLayer
ServiceRequest
BillingSystem
CustomerCare
Integration/Adaptation
ServiceManagement
LayerProvisioning Accounting Fault
ManagementPerformanceManagement
ElementManagement
LayerElement Manager
MGW MGC SGW RGW DSLAM MPLSRoutersOSS: Operation Support Systems
MGW: Media GatewayMGC: Media Gateway ControllerRGW: Residential Gateway
257Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
SERVICIOS DE LA NGN
258Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Servicios de TelecomunicacionesVoz
• Servicio Básico Telefónico
• Servicios de Valor Agregado:• Caller ID• Audioconferencia• Voice Mail• Rellamada• Desvíos/transferencia• Llamada en espera• Seguimiento de llamadas• Rediscado contínuo• Directorio con discado• etc
• Servicios Centrex
• Servicios 0800
• Servicios pregagos
• Servicios de audiotexto
• Servicios DDE
• Interconexión de PABX
• Red Privada Virtual
• Servicios de Call Center
Datos
• Servicios de Internet:• Acceso Dial Up• Acceso broadband ADSL• Acceso dedicado• e-Mail• Firewalling• Web Hosting• Web Mail• Registro de Dominios• Gestión de Seguridad• Gestión de QoS• ICW• Mensajería Unificada• Multimedia streaming
• Enlaces pto a pto
• Servicios X.25
• Servicios FR
• Servicios ATM
• VPN
• VPDN
Video
• CATV
• Broadcasting
• Pay Per View
• Survellaince
• Video On Demand
• Near Video On Demand
• Videoconferencia
• Enlaces entre Estudios
• Transporte multiseñal
Servicios Convergentes• Web Call Center
• Mensajería Unificada
• Red Privada Virtual Fijo-Móvil
• Conferencia Multimedia
• Distance Learning
• Virtual Games
• Multimedia Location Based
259Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Evolución del modelo de negocios
e-Companies
Clientes
Plataformas IT
Infraestructurade redes IP
•Ingresos por Transacciones•Ingresos por alquiler de Infrastructura•Ingresos por modelo ASP
Ingresospor Abono
xxx.com yyy.com zzz.com
260Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Requerimientos de los Servicios
• La gran incógnita para el Service Provider: Cuál será la “Killer Application”???
ALGUNOS INDICIOS….
• Conectividad multimedia en tiempo real (Anymedia, Anywhere, Anytime, Any volume)
• Aplicaciones que “reconocen” al cliente (registro de patrones de uso)
• Simplicidad de uso de los servicios de red y del acceso a contenidos (interfaces que permitan una interaccion natural entre la red y el cliente).
• Personalización de la oferta a traves de Servicios de Gestión
261Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Supuestos
• Generalización de la movilidad, tanto del terminal como del cliente
• Barrera al desarrollo: incertidumbre en el despliegue de 3G
• Generalización de los servicios de tipo multimedia, esto es unacombinación de audio, imágenes, video y datos:
• Impacto sobre la capa de transporte: soporte de variosniveles de QoS para los distintos servicios
• La capa de control debe procesar llamadas asociadas a múltiples bitrates y niveles de QoS
• Roaming entre banda ancha xDSL y acceso radio 3G
262Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Entorno de Servicios NGN
Bienvenido a su NGN Service Provider
Control deRecursos
A B
Connectividad
Mediación
Base de Perfilesde Clientes
Servicio deVideoconfServicio YServicio X
Menu deServicios
Disponibles
Deseamodificarsu Paqueteactual deServicios?
Su Paquetede Servicios
Gestión deServicios
263Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Entorno de Servicios NGN
Control deRecursos
A B
Connectividad
CallControl
Localización@ Resolución
Servicio deVideoconfServicio YServicio X
• Análisis del Perfil de Cliente
• Llamada A-B con cierta QoS
• Autenticación del cliente• Presentación del Menú de Servicios
• Localización de A y B• Traducción de direcciones
de A y B • Alerting• Resource set up request
• Selección de Videoconferencia• Service control link set up
• Accounting
CallServer
Mediación
Base de Perfilesde Clientes
264Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Newtork based vs. CPE based
BACKBONE
ACCESO
AGREGACIÓN
Contenidos
CPE
CPE BASED SERVICES
NETWORKBASEDSERVICES
265Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Servicios en el Edge de la Red
INTERNETBackbone
Acceso Dial Up
Acceso Broadband(XDSL, CDM,LMDS, etc)
AccesosLegacy
ISPs EmpresasIDC
Nodo de Servicio
Nodo de Agregación(Consolida accesos de distintas tecnologías,
funciona como LAC/LNS,realiza shaping, prioriza tráfico,
puede ser Edge LSR,etc)
266Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Servicios en el Edge de la Red
BandwidthManager
VPN
Firewall
ContentFiltering
INTERNETBackbone
Acceso Dial Up
Acceso Broadband(XDSL, CDM,LMDS, etc)
AccesosLegacy
ISPs EmpresasIDC
Nodo de Servicio
267Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Web Call Centers
RUTE
O
INTE
LIGE
NTE IV
R
int
CTI int
DB int
AC
Din
tW
EB int
VOZ
DATOS
DB
PG
Agente 1 Agente 2 Agente n
PBX
ACD
Call Center 1
GW
H323
route request (datos)
Cliente con PC multimedia
IP
WEB
PG
WWW
WAN
TCP/IP
268Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Web Call Centers1) El cliente navega con una PC multimedia.
2) Llena sus datos (user, pin, etc) en la WEB e indica lo que quiere hacer (como si fuera un IVR)
3) Hace clic en PUSH TO TALK.
4) El servidor WEB de la empresa recibe el pedido y lo redirecciona al PG (peripheral gateway).
5) El WEB PG a través de la “enterprise web interface”, envía un “route request” y los datos obtenidos al ICM. (igual que el IVR)
6) Con estos datos el ICM obtiene el customer profile de la DB y junto con los datos que en tiempo real recibe de los agentes que corren en los distintos ACDs (automatic call distribution), decide el ACD que deberá atender la llamada.
7) El ICM le pasa al WEB PG la ruta seleccionada.
8) El WEB PG redirige el browser del usuario a un GW H323 y este llama al ACD.
9) El ACD conecta al agente quien a su vez recibe del ICM el profile del usuario que llamó en la pantalla de su PC.
10) Los browsers del cliente y del agente quedan sincronizados, permitiendo una sesión colaborativa.
269Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Características del tráfico multimedia
Tipo de Tráfico Métrica de la Performance QoS Características del
TráficoTipo de
distribuciónSensibilidad al
Delay
Tolerancia a pérdida de
tráfico
Impacto en el Tráfico
Total
Imágenes estáticas y documentos complejos Throughput No Half Duplex, pre-
generado Singlecast Baja (la latencia no tiene efecto)
Ninguna (la imagen debe
estar completa)
Baja a media
Video mail Throughput No Half Duplex, pre-generado Singlecast Baja (la latencia
no tiene efecto) Ninguna Media
Video training Latencia Deseable Half Duplex, pre-generado Multicast
Media (Delay de 1 a 2 segundos
tolerable)
Baja (alguna pérdida de
cuadro tolerable)
Media
Videoconferencia Latencia Si Streamed full duplexPeer-to-peer
multicast, broadcast
Alta (Delay de 250 a 500ms tolerable)
Alta (pérdida de video tolerable) Alta
Presentaciones de Video (pre-grabadas) Throughput No Half Duplex, pre-
generadoSinglecast, multicast
Media (Delay de 1 a 2 segundos
tolerable)
Alta (pérdida de video tolerable) Alta
Presentaciones de Video (en tiempo real) Latencia Deseable Streamed full duplex Multicast,
broadcastAlta (Delay de 250 a 500ms tolerable)
Alta (pérdida de video tolerable) Media
Telefonía sobre IP Latencia DeseableStreamed full o half duplex (full duplex preferible)
Peer to peer Alta (Delay de 250 a 500ms tolerable)
Media (alguna pérdida de
audio tolerable)Media
Realidad Virtual Latencia y Throughput Si Streamed ? Alta (Delay de 250
a 500ms tolerable) ? Muy alta
270Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Servicios multimedia sobre ADSL
Red deAcceso
Red ATM
DSLAM
BAS
Backbone IP MmediaServer
wwwMail
LanSwitch
ATU-R
Server
•Alta confiabilidad•Escalabilidad (miles de sesiones
simultáneas)• Software de Streaming • Motor de búsqueda• Front end HTML • Interfaces a plataformas
de e-Commerce
Cliente
•Capacidad de procesopara decoding real time
• Plug In Mmedia Player:Windows Media PlayerReal PlayerQuicktimeetc.
Backbone
• Ancho de banda garantizado por cliente• soporte de ToS• soporte de QoS (latencia, packet loss)• soporte de Multicast
Red de Acceso
• Soporte de al menos 300Kbps ds(calidad símil VHS con MPEG-4)
• líneas que soporten ADSL • Max. Factor de ocup. del cable
271Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
Modelo funcional
Capa de Aplicaciones (IT)Captura &
Codificación
Conversión a formato digitalCompresiónHW - SW (Encoders)
Almacenamiento & Gestiónde Contenido
HW: Servers MmediaSW: DBs, Motor de Búsqueda, Accounting, etc.
Entorno de Desarrollo
de Aplicaciones
• Específicas • solucionese-Com• WFM, CRM, ERP, etc.
Video
AudioVoz
Gráficos
FotosCliente
Tecnologías de Telecomunicaciones
Capa de Red
Backbone IP AccesoBanda Ancha Celular 3G
ContenidoMultimedia Interactivo
Imágens/Video sintéticasPlataformas Gráficas
ToS, QoS
Algunas fuentes en la web
272Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• VoIP tutorial: www.commweb.com/article/COM20010709S0016/1
• SIP tutorial: www.fokus.gmd.de/mobis/siptutorial/
• The SIP informer: www.sipcenter.com
• Implementaciones SIP:
• www.cs.columbia.edu/~hgs/sip/implementations.html
• www.pulver.com/sip/products.html
• H.323, SIP, MGCP: www.commweb.com/article/COM20001127S0008
• Carrier Class Gateways: www.commweb.com/article/COM20001003S0011/2
• VoIP e-book (NetIQ): www.searchnetworking.com/0,,2926,00.htm?VoIPeBooK
• SIGTRAN: http://www.ietf.org/html.charters/sigtran-charter.html
• SIP-t: (ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc3372.txt)
• Tecnologías NGN: www.searchnetworking.com
Algunas fuentes en la web – cont.
273Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004
• PINT: http://www.ietf.org/html.charters/pint-charter.html
• SPIRIT: http://www.ietf.org/html.charters/spirits-charter.html
• TRIP: http://www.ietf.org/html.charters/iptel-charter.html
• ENUM: http://www.ietf.org/rfc/rfc3761.txt
• Tecnologías DSL: www.dslforum.org