Nucleo de Red

Examen

Instituto de Ingeniera Eletrica

8 de diciembre de 2011

Indicaciones:

La prueba tiene una duracion total de 3 horas. Cada hoja entregada debe indicar nombre, numero de C.I., y numero de hoja. La hoja 1 debe

indicar ademas el total de hojas entregadas.

Se debera utilizar unicamente un lado de las hojas. Cada pregunta se debera comenzar en una hoja nueva. Todas las preguntas tienen el mismo puntaje.

Problema 1

(a) Realice una comparacion entre SCTP1 y TCP2. Explique por que se utiliza SCTP comoprotocolo de transporte de SIGTRAN3.

(b) Explique el stack de protocolos implementado para transportar un mensaje TCAP4 sobreM3UA5.

(c) Describa la arquitectura de red para conectar un nodo SS7 con un nodo IP a traves deun SGW transportando un mensaje TCAP, indicando como se va modificando el stack deprotocolos en cada nodo.

Problema 2

(a) Describa el flujo de senalizacion intercambiado entre los distintos nodos de una redSS76/IN7 al momento de establecerse una llamada del tipo freephone.

(b) Explique las funciones que cumplen los nodos SGSN8 y GGSN9 dentro de una red movilde conmutacion de paquetes.

1Stream Control Transmission Protocol.2Transmission Control Protocol.3Signaling TRANsport.4Transaction Capabilities Application Part.5Message Transfer Part 3 User Adaptation Layer.6Signaling System number 7.7Intelligent Networks.8Serving GPRS Support Node.9Gateway GPRS Support Node.

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Problema 3

Un operador telefonico ha realizado un estudio de trafico para uno de sus clientes corporativos,entre las 8 y las 18 hs de un da lunes. La siguiente grafica y tabla resumen los resultados.

Intentos: Significa la cantidad de intentos desde la PSTN hacia el numero de la empresa.Exitosas: Es la cantidad de intentos que encontraron lneas libres, y que pudieron establecersecomo llamadas.Perdidas: Es la cantidad de intentos que dieron ocupado.%Cong: = perdidas / intentos. Se puede asumir que cuando hay altos %Cong, de cada 4 inten-tos que dieron ocupado, uno es un re-intento, de un cliente que intento llamar nuevamente.MHTime = Mean Holding Time, duracion media, en segundos.

(a) Estimar la cantidad de lneas totales que tiene la empresa conectadas a la PSTN.

(b) Cuantas lneas debera tener la empresa conectadas a la PSTN para lograr porcentajesde congestion menores al 1 % en todas las franjas horarias?

(c) La empresa no esta dispuesta a tener mas que 30 lneas en total hacia la PSTN, pero insisteen bajar el porcentaje de congestion en su hora pico a menos del 1 %. Que recomendacionpodra realizarles para lograr estos objetivos?

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Problema 4

Un operador telefonico esta adecuando su infraestructura para poder brindar servicios corpo-rativos con lneas urbanas IP.

(a) Indicar por lo menos 2 protocolos de senalizacion que podra ofrecer el operador telefonicoa sus clientes corporativos. Describir las caractersticas principales de cada uno de ellosy realizar una comparacion. Para uno de los protocolos indicados, detallar los mensajesintercambiados entre el operador y el terminal corporativo para el establecimiento de unallamada entrante en la Empresa (indicar las normas y/o protocolos utilizados en cadacaso).

(b) Muchos de los clientes corporativos disponen ya de lneas del tipo E1. El operadortelefonico esta pensando en una campana de reemplazo de esta tecnologa por la de lneasurbanas IP, con dos opciones comerciales:

Servicio Standard: Costos equivalentes a la E1, garantizando la misma calidad deaudio.

Servicio Express: Costos reducidos, admitiendo menor calidad de audio.

Calcular el ancho de banda necesario entre el operador y la Empresa a nivel de la redIP para reemplazar cada lnea E1 para las dos opciones comerciales. Detalle cualquierdefinicion de diseno que tenga que realizar.

(c) A los efectos de tener una monitorizacion de la calidad de audio entregada, el operadortiene pensado realizar medidas acerca de diversos parametros operativos de la red dedatos en los enlaces con los clientes corporativos. Indique cuales son los parametros quese deberan medir en la red de datos entre el operador y la Empresa, y como se podraobtener, en funcion de estos parametros, una estimacion de la calidad de audio percibidapor los usuarios de las lneas urbanas IP.

Problema 5

(a) Describa la topologa de una red de acceso de cobre.

(b) Explique brevemente las principales caractersticas de las tecnologas utilizadas para latrasmision de datos sobre dichas redes de acceso.

(c) Cuales considera usted que pueden ser las razones que llevan a un operador a reemplazardichas redes de acceso por redes de fibra optica? Que arquitectura de red de acceso defibra optica le aconsejara implementar y como lo hara?

Problema 6

(a) Describa los elementos que componen una Central telefonica tradicional, haciendo unabreve descripcion de cada uno de ellos y sus funciones.

(b) Esta central telefonica, que consta de conmutador TST metodo antifase, desea conectarun abonado A que se encuentra conectado al conmutador T0, en el time slot 2 de la trama1 de este conmutador, con un abonado B que se encuentra conectado al conmutador TN,time slot 28, de la trama 0 de este ultimo. Haga un esquema que ejemplifique como serealiza dicha conexion y explique el funcionamiento del mismo.

(c) Si un operador desea migrar dichas centrales tradicionales a un esquema NGN, expliqueque opciones de migracion debera contemplar y en que nuevas entidades se realizan lasfunciones del conmutador tradicional.

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Solucion

Problema 1

(a) Ver laminas 20, 21 y 22 del material utilizado en la clase de Sigtran.

(b) Ver lamina 10 del material utilizado en la clase de Sigtran.

(c) Ver lamina 17 del material utilizado en la clase de Sigtran.

Problema 2

(a) Ver laminas de la 32 a la 40 el material utilizado en la clase de IN.

(b) Ver laminas 16 y 17 del material utilizado en la clase de Conmutacion de SistemasMoviles.

Problema 3

(a) Se calcula el trafico cursado en cada hora (En base a las llamadas exitosas).Se observa que la congestion se produce en los momentos de mayor trafico, siendo el pico entrelas 10 y las 11, de 16.2 E. En ese periodo, 144 llamadas fueron bloquedas. Muy probablemente,en esta hora, muchos clientes reintentaron llamar, por lo que con un % tan alto de bloqueo,posiblemente no se cumpla una de las hipotesis de Erlang (la que dice justamente que no hayreintentos).

Entre las 13 y las 14 hs. el trafico fue de 2612093600 = 15.2E, y existio 4.2 % de bloqueo (con 11llamadas que dieron ocupado). Con este valor, parece mas razonable aplicar Erlang B. Segunla tabla de Erlang B, se puede usar la columna de 5 %, y para 15.2 E, se obtiene N=20 lneas.

Si tomamos este valor (N=20), y lo aplicamos a (44336)1953600 = 22E, la teora predice un blo-queo de 2221.6425.9221.64 (30 20) + 20 = 20.84 %, que es menor al 32.5 % medido, pero explicableseguramente por los re-intentos.

Se puede tomar como una buena aproximacion que la empresa dispone de 20 lneas urbanas.

(b) El trafico maximo se da entre las 10 y las 11. Como hay alto porcentaje de congestion,de cada 4 bloqueos, 1 es un reintento. Por lo tanto, de las 144 llamadas bloquedas, se podrapensar que 36 corresponden a re-intentos.

El trafico mximo entonces entre las 10 y las 11 hubiera sido de (44336)1953600 = 22E. Con 1 %de bloqueo, se precisaran 32 lneas.

(c) Con 30 lneas y 1 % de perdida, se podra cursar un trafico de 20.34 E. Para poder atenderlos 407 (443-36) intentos con solo 30 lneas, se debera bajar la duracion media a 180 segundos,en lugar de los 195 segundos de duracion media en esa hora.

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Problema 4

(a) Los protocolos a utilizar podran ser SIP o H.323.Las caractersticas de estos protocolo se pueden ver en el material de Voz, Video y TelefonAasobre IP. Una comparacion se puede ver en la lamina 131 de la presentacion. Los diagramas

de intercambio de mensajes estan detallados en el material de Voz, Video y Telefona sobreIP.

(b) El Servicio Standard requiere usar el codec G.711, para que sea equivalente al utilizandoen las lneas E1. El Servicio Express puede utilizar codecs de ancho de banda reducido, porejemplo G.729 o G.723.1.

En cualquier caso, el ancho de banda en la red se calcula utilizando el siguiente diagrama, dondeT es la duracion de la ventana, donde hay X bytes (segun el tipo de codificacion utilizada).

Para el caso de G.711, T puede ser de 10 a 30 ms, y se puede usar el valor tpico de 20 ms, loque lleva a que X sea 160 bytes. En este caso, el ancho de banda a nivel de IP (sin considerarEthernet) es:

(160 + 40bytes) 8(bits)20ms

= 80kb/s

En el caso de G.729, tomando T = 20 ms, X es 20 bytes (G.729 es de 8 kb/s, 1 kbyte/seg). Eneste caso el ancho de banda a nivel de IP es:

(20 + 40bytes) 8(bits)20ms

= 24kb/s

Las lneas E1 tienen 30 canales de audio, por lo que los anchos de banda necesario seran:

Servicio Standard: 80kb/s 30canales = 2.4Mb/s.Servicio Express: 24kb/s 30canales = 720kb/s.

Se desprecia en estos calculos los anchos de banda de la senalizacion, y se asumen ventanasde paquetizacion de 20 ms.

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(c) La calidad de la voz sobre redes de datos se ve afectada por varios factores. Este puntoesta detallado en los modulos de Calidad de la voz y el video y Voz, Video y Telefona sobreIP. Los parametros a medir en la red son:

% Perdida de paquetes.

Demora.

Jitter.

Con estos parametros, y conociendo los codecs utilizados, se puede aplicar el E-model paraestimar la calidad de la voz percibida por los usuarios. El E-model esta descrito en el materialde Voz, Video y Telefona sobre IP.

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