diseño de una red de voz sobre ip para una empresa operadora que brinda servicios de larga...

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA

Diseño de una Red de Voz sobre IP para una Empresa Operadora que brinda Servicios de Larga

Distancia Nacional e Internacional.

TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO DE INGENIERO ELECTRÓNICO

PRESENTADA POR CHRISTIAN CHEÉ CUCALÓN

ÁNGEL MADGE ROJAS

LIMA – PERÚ

AGOSTO 2003

Resumen

En la presente tesis se analiza la factibilidad tecnológica y económica del uso

de una red de datos por parte de una empresa operadora de

telecomunicaciones, para el transporte de servicios de voz de larga distancia

nacional e internacional. Si bien la integración de las redes de voz y datos no

es un tema novedoso, el desarrollo actual de la tecnología permite llegar a

niveles altos de integración y reducción de costos sin necesidad de sacrificar la

calidad de la voz, requisito indispensable para poder brindar servicios de

telefonía en un mercado competitivo.

Para conseguir los objetivos propuestos, se realizó un trabajo de investigación

teórico-práctico que comprendió varios puntos tales como: recolección de

información de nuevas tecnologías, información de empresas operadoras en el

Perú, selección de equipos, pruebas de laboratorio, marco regulador vigente,

modalidades de servicios, costos operacionales de empresas operadoras,

aspectos económicos, etc. Para tal efecto se contó con la asesoría de

profesionales con experiencia en el área, en combinación con los

conocimientos adquiridos por los autores a lo largo de la carrera profesional.

La rentabilidad obtenida tras la integración de la red presentada en la tesis,

demuestra la factibilidad del proyecto y justifica ampliamente su ejecución. La

nueva red no solo hace un mejor uso de los recursos, sino que además cuenta

con un buen nivel de flexibilidad que la ayudará a adaptarse en forma más

dinámica y eficiente a los constantes cambios de la tecnología y el mercado.

i

ÍNDICE DE CAPÍTULOS

INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................................... 1

1 TECNOLOGÍAS ACTUALES DE TRANMISIÓN DE VOZ ............................................................ 9

1.1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 10 1.2 RED TELEFÓNICA ........................................................................................................................ 13 1.3 INTERCONEXIÓN DE CENTRALES ................................................................................................. 14 1.4 ESTRUCTURA DE LA RED TELEFÓNICA ........................................................................................ 16

1.4.1 Red complementaria .......................................................................................................... 21 1.4.2 Red urbana ......................................................................................................................... 23 1.4.3 Red Departamental ............................................................................................................ 23 1.4.4 Red internacional ............................................................................................................... 24

1.5 EVOLUCIÓN DE LA ESTRUCTURA DE LA RED TELEFÓNICA ........................................................... 26 1.6 NUEVA ESTRUCTURA DE RED ...................................................................................................... 27 1.7 PRINCIPIOS DE TRÁFICO TELEFÓNICO .......................................................................................... 29 1.8 PRINCIPIOS DE SEÑALIZACIÓN .................................................................................................... 30 1.9 PRINCIPIOS DE NUMERACIÓN ...................................................................................................... 38

1.9.1 Llamadas de larga distancia .............................................................................................. 40 1.10 PRINCIPIOS DE TARIFICACIÓN ..................................................................................................... 46 1.11 JERARQUÍAS DIGITALES .............................................................................................................. 47

1.11.1 PDH ................................................................................................................................... 47 1.11.2 SONET/SDH ...................................................................................................................... 51

2 TECNOLOGÍA DE VOIP ................................................................................................................... 60

2.1 ARQUITECTURA DEL SOFTWARE DE LA RED ................................................................................ 61 2.1.1 Diseño por capas ............................................................................................................... 61 2.1.2 El Modelo de Referencia OSI ............................................................................................. 64

2.1.2.1 Capa física ................................................................................................................................... 65 2.1.2.2 Capa de enlace de datos .......................................................................................................... 65 2.1.2.3 Capa de red ................................................................................................................................. 65 2.1.2.4 Capa de transporte..................................................................................................................... 66 2.1.2.5 Capa de sesión ........................................................................................................................... 67 2.1.2.6 Capa de presentación ................................................................................................................ 68 2.1.2.7 Capa de aplicación ..................................................................................................................... 68

2.1.3 El Modelo de Referencia TCP/IP ....................................................................................... 68 2.1.3.1 Capa de estación a red ............................................................................................................. 70 2.1.3.2 Capa de Internet ......................................................................................................................... 71 2.1.3.3 Capa de transporte..................................................................................................................... 71 2.1.3.4 Capa de aplicación ..................................................................................................................... 73

2.2 FUNCIONAMIENTO DEL PROTOCOLO IP ....................................................................................... 73 2.2.1 Formato del paquete IP ..................................................................................................... 73 2.2.2 Direccionamiento ............................................................................................................... 75 2.2.3 Enrutamiento...................................................................................................................... 76 2.2.4 ¿Por qué usar Redes IP? ................................................................................................... 77

2.3 INTEROPERABILIDAD Y CALIDAD DE SERVICIO ............................................................................ 79 2.3.1 Protocolos de Señalización ................................................................................................ 80

2.3.1.1 SIP (Session Initiation Protocol): .............................................................................................. 80 2.3.1.2 H.323 ............................................................................................................................................ 83

2.3.2 Protocolos Estándar para Transporte de Voz .................................................................... 84 2.3.3 Protocolos de Calidad de Servicio ..................................................................................... 85

2.3.3.1 DiffServ ........................................................................................................................................ 87 2.3.3.2 MultiProtocol Label Switching: MPLS ...................................................................................... 91

2.4 ALGORITMOS DE COMPRESIÓN DE VOZ ....................................................................................... 93 2.5 ALGORITMOS DE COMPRESIÓN DE CABECERAS ......................................................................... 101 2.6 TRANSMISIÓN DE FAX ............................................................................................................... 103

3 DISEÑO DE RED ............................................................................................................................... 105

ii

3.1 CARACTERÍSTICAS Y REQUERIMIENTOS DE LA OPERADORA MODELO ....................................... 106 3.1.1 Servicios ofrecidos ........................................................................................................... 107

3.1.1.1 Servicios de portador LD (Telefonía) ..................................................................................... 107 3.1.1.2 Servicios de Internet ............................................................................................................... 110

3.1.2 Requerimientos de tráfico ................................................................................................ 111 3.1.2.1 Red de Voz ................................................................................................................................ 111 3.1.2.2 Red de Datos ............................................................................................................................ 112

3.2 ARQUITECTURA DE RED ACTUAL ............................................................................................. 113 3.2.1 Dimensionamiento de la Red Actual ................................................................................ 113

3.2.1.1 Dimensionamiento de la Red de Voz .................................................................................... 113 3.2.1.2 Dimensionamiento de la Red de Datos ................................................................................. 127

3.2.2 Diagrama de Red Actual .................................................................................................. 129 3.2.2.1 Diagrama de Red de Telefonía .............................................................................................. 129 3.2.2.2 Diagrama de Red de Datos .................................................................................................... 132

3.2.3 Detalle de equipos utilizados en la red actual ................................................................. 134 3.2.3.1 Detalle de equipos utilizados para la red de Telefonía ...................................................... 134 3.2.3.2 Detalle de equipos usados para la Red de Datos ............................................................... 134

3.3 ARQUITECTURA DE LA RED INTEGRADA PROPUESTA ............................................................... 136 3.3.1 Dimensionamiento de la Red Integrada Propuesta ......................................................... 136 3.3.2 Diagrama de Red ............................................................................................................. 138 3.3.3 Detalle de equipos utilizados en la Red integrada Propuesta ......................................... 142

4 ANÁLISIS ECONÓMICO ................................................................................................................. 144

4.1 OBJETIVO DEL ESTUDIO ............................................................................................................ 145 4.2 DEFINICIÓN DE PARÁMETROS ECONÓMICOS A ANALIZAR.......................................................... 145

4.2.1 Tasa Interna de Retorno (TIR) ......................................................................................... 145 4.2.2 Relación Beneficio/Costo ................................................................................................. 146

4.3 ANÁLISIS DE INGRESOS DE LA OPERADORA MODELO ................................................................ 149 4.3.1 Ingresos por Servicios de Telefonía ................................................................................. 149 4.3.2 Ingresos por Servicios de Internet: .................................................................................. 152

4.4 ANÁLISIS DE COSTOS DE LA OPERADORA MODELO CON LA RED ACTUAL .................................. 153 4.4.1 Costos Administrativos .................................................................................................... 154 4.4.2 Costos Operativos ............................................................................................................ 157

4.4.2.1 Alquiler de Enlaces para las Redes de Voz y Datos ........................................................... 158 4.4.2.2 Costo de Tráfico ....................................................................................................................... 160 4.4.2.3 Costo de Facturación y Cobranza.......................................................................................... 165 4.4.2.4 Mantenimiento .......................................................................................................................... 167 4.4.2.5 Capacitación ............................................................................................................................. 168

4.4.3 Costos de marketing y Publicidad: .................................................................................. 168 4.5 ANÁLISIS DE LA INVERSIÓN ...................................................................................................... 169 4.6 ANÁLISIS DE COSTOS DE LA OPERADORA MODELO CON LA RED PROPUESTA ............................. 172

4.6.1 Costos administrativos ..................................................................................................... 172 4.6.2 Costos operativos ............................................................................................................. 174

4.7 EVALUACIÓN ECONÓMICA Y FINANCIERA DEL PROYECTO ........................................................ 177 4.7.1 Flujo de caja actual y proyectado ................................................................................... 177 4.7.2 Supuestos para la construcción de los flujos de caja ....................................................... 181

4.7.2.1 Flujo de Caja Actual ................................................................................................................. 182 4.7.2.2 Flujo de Caja Futuro................................................................................................................. 183

4.7.3 Parámetros de evaluación ............................................................................................... 184

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES .......................................................................................... 187

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................... 194

ANEXO A PRUEBAS DE LABORATORIO ...................................................................................... 197

A.1 ESCENARIO DE PRUEBAS SIN CARGA DE TRÁFICO ........................................................................... 199 A.1.1 Pruebas de Transmisión de voz .............................................................................................. 200 A.1.2 Pruebas de Transmisión de FAX ............................................................................................ 202

A.2 ESCENARIO DE PRUEBAS CON CARGA DE TRÁFICO ......................................................................... 203

iii

A.2.1 Pruebas de Transmisión de voz y datos .................................................................................. 204 A.2.2 Pruebas de Transmisión de FAX ............................................................................................ 206

iv

ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA 1 - GANANCIAS ANUALES DE TELEFONÍA IP .................................................................. 6 FIGURA 2 - ARQUITECTURA DE RED DE VOZ .............................................................................. 12 FIGURA 3 - JERÁRQUICO DE LAS CENTRALES DE CONMUTACIÓN ..................................... 20 FIGURA 4 - EJEMPLO DE DIVISIÓN EN ÁREAS ............................................................................ 21 FIGURA 5 - SEÑALIZACIÓN BÁSICA ISUP ...................................................................................... 35 FIGURA 6 - MULTIPLEXIÓN SDH ....................................................................................................... 53 FIGURA 7 - ENLACE EN UNA RED SONET/SDH ............................................................................ 57 FIGURA 8 - EJEMPLO DE DISEÑO POR CAPAS ............................................................................ 63 FIGURA 9 - MODELO DE SIETE CAPAS OSI .................................................................................. 64 FIGURA 10 - MODELO DE CUATRO CAPAS TCP/IP ..................................................................... 70 FIGURA 11 - FORMATO DE LA CABECERA IP ............................................................................... 73 FIGURA 12 - CLASES DE DIRECCIONES IP ................................................................................... 75 FIGURA 13 - RED DE VOZ ACTUAL ................................................................................................ 131 FIGURA 14 - RED DE DATOS ACTUAL ........................................................................................... 133 FIGURA 15 - RED INTEGRADA PROPUESTA ............................................................................... 141 FIGURA A.1 - ESCENARIO DE PRUEBAS SIN CARGA DE TRÁFICO ................................... 200

FIGURA A.2 - TELÉFONO A TELÉFONO SIN CARGA ............................................................ 201 FIGURA A.3 - TRANSMISIÓN DE FAX SIN CARGA ................................................................ 203

FIGURA A.4 - ESCENARIO DE PRUEBAS CON CARGA DE TRÁFICO ................................. 204 FIGURA A.5 - COMUNICACIÓN TELÉFONO A TELÉFONO CON CARGA ............................ 205 FIGURA A.6 - TRANSMISIÓN DE FAX CON CARGA .............................................................. 206

v

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 1.1 - VELOCIDADES DE SDH .................................................................................................. 55

TABLA 2.1 - MÉTODOS DE COMPRESIÓN Y SUS RESPECTIVOS PUNTAJES MOS ................... 97

TABLA 2.2 - RETARDO INTRODUCIDO POR LOS CODIFICADORES ......................................... 100

TABLA 3.1 - DISTRIBUCIÓN DEL TRÁFICO POR DEPARTAMENTOS ........................................ 114

TABLA 3.2 - TABLA DE DISTRIBUCIÓN DEL TRÁFICO ............................................................... 114

TABLA 3.3 - DISTRIBUCIÓN DE TRÁFICO POR CADA TIPO DE SERVICIO PORTADOR LD . 115

TABLA 3.4 - LDI VS LDN ..................................................................................................................... 115

TABLA 3.5 - DISTRIBUCIÓN DE MINUTOS LD POR DEPARTAMENTO Y SERVICIO .............. 116

TABLA 3.6 - TABLA DE DISTRIBUCIÓN DE MINUTOS ORIGEN LDI ......................................... 116

TABLA 3.7 - DISTRIBUCIÓN DEL TRÁFICO ORIGINADO POR LOS SERVICIOS DE LDN ..... 118

TABLA 3.8 - DISTRIBUCIÓN DE TRÁFICO ON NET Y OFF NET .................................................. 119

TABLA 3.9 - DISTRIBUCIÓN DE TRÁFICO ON NET PARA CADA DEPARTAMENTO .............. 120

TABLA 3.10 - TRÁFICO POR CADA UNA LAS INTERCONEXIONES CON LA PSTN ................ 122

TABLA 3.11 - FLUJO DE MINUTOS POR ENLACE .......................................................................... 123

TABLA 3.12 - CANTIDAD DE ERLANGS POR ENLACE ................................................................. 125

TABLA 3.13 - CANTIDAD DE CANALES POR ENLACE ................................................................. 126

TABLA 3.14 - CANTIDAD DE E1’S POR ENLACE ........................................................................... 126

TABLA 3.15 - CANTIDAD DE E1’S PARA INTERNET ..................................................................... 128

TABLA 3.16 - LISTA DE EQUIPOS RED DE VOZ ............................................................................. 134

TABLA 3.17 - LISTA DE EQUIPOS RED DE DATOS ........................................................................ 135

TABLA 3.18 - FLUJO DE VOZ COMPRIMIDA (VOIP) ...................................................................... 137

TABLA 3.19 - REQUERIMIENTOS DE CAPACIDAD ON NET ........................................................ 138

TABLA 3.20 - LISTA DE EQUIPOS RED INTEGRADA .................................................................... 143

TABLA 4.1 – TARIFAS TELEFONICAS PROMEDIO ........................................................................ 150

TABLA 4.2 – TARIFAS TELEFONICAS POR PAIS Y OPERADOR ................................................. 151

TABLA 4.3 - INGRESOS ANUALES POR SERVICIOS DE TELEFONIA ........................................ 152

TABLA 4.4 - COSTOS CON LA RED ACTUAL .................................................................................. 154

TABLA 4.5 - COSTOS ADMINISTRATIVOS ...................................................................................... 157

TABLA 4.6 - COSTOS OPERATIVOS DE LA RED ACTUAL ........................................................... 158

TABLA 4.7 - COSTOS DE ENLACES DE LA RED ACTUAL ............................................................ 158

TABLA 4.8 - COSTOS POR DESTINO ................................................................................................. 160

TABLA 4.9 - CARGOS PROMEDIO ..................................................................................................... 161

TABLA 4.10 - COSTOS DE TERMINACION ...................................................................................... 162

TABLA 4.11 - COSTOS DE DISTRIBUCION DE TERMINACION ................................................... 162

TABLA 4.12 - COSTOS DE TERMINACION INTERNACIONAL ..................................................... 164

TABLA 4.13 - COSTOS ANUALES DE TERMINACION ................................................................... 165

TABLA 4.14 - TARIFARIO DE FACTURACIÓN INDIRECTA .......................................................... 166

TABLA 4.15 - COSTOS DE FACTURACION Y COBRANZA ........................................................... 167

TABLA 4.16 - CATEGORIAS DE INVERSION ................................................................................... 170

TABLA 4.17 - COSTOS DE LA NUEVA RED ..................................................................................... 172

TABLA 4.18- COSTOS ADMINISTRATIVOS DE LA NUEVA RED .............................................. 173

TABLA 4.19 - COSTOS OPERATIVOS DE LA NUEVA RED ........................................................... 174

TABLA 4.20 - COSTOS DE ENLACES PARA LA NUEVA RED ....................................................... 175

TABLA 4.21 - CRECIMIENTO EN CAPACIDAD (ENLACES) .......................................................... 176

TABLA 4.22 - COSTO DE ENLACES................................................................................................... 176

TABLA 4.23 - FLUJO DE CAJA ACTUAL .......................................................................................... 179

TABLA 4.24 - FLUJO DE CAJA FUTURO ........................................................................................... 180

TABLA 4.25 - EVALUACIÓN ECONÓMICA Y FINANCIERA ......................................................... 186

1

INTRODUCCIÓN

2

Hace algunos años la única manera de hacer una llamada telefónica era

utilizando un teléfono ordinario que se conectaba a través de la Red

Conmutada de Telefonía Pública (Public Switched Telephony Network: PSTN).

Recientemente los medios de prensa han propiciado una creciente discusión

relacionada a la habilidad de realizar “llamadas gratuitas sobre Internet”. Las

primeras ofertas del servicio se llevaron a cabo con un cierto grado de

informalidad debido a la baja calidad de la voz y a la dificultad para establecer

las llamadas. Paralelamente a ello se requería que el usuario final tuviera:

Computadoras Multimedia

Una conexión Internet Activa con un Proveedor de Servicios Internet

(Internet Service Provider: ISP)

Software propietario de iguales características en ambos extremos de la

comunicación

Conocer por adelantado que la llamada se realizaría, y

Conocer de alguna manera la dirección IP del otro extremo para establecer

la comunicación.

Este proceso, obviamente engorroso, no se igualaba a ejecutar una llamada

telefónica normal. Sin embargo, con la disponibilidad de Gateways de Telefonía

basados sobre Internet (Internet Telephony Gateways), la situación cambia

sustancialmente. La tecnología actual habilita a cualquiera que cuente con un

teléfono normal o con un equipo Fax estándar, a realizar o recibir llamadas por

Internet. Hoy la ejecución de una llamada por Internet puede ser tan simple

3

como la de llamadas tradicionales y los niveles de calidad de servicio son

altamente aceptables.

Actualmente, y en todo el mundo, Internet, o más ampliamente las redes IP, es

uno de los fenómenos que capta mayor interés dentro del mundo de las

telecomunicaciones y prueba de ello, es el crecimiento experimentado en el

número de usuarios que utilizan estos servicios. El crecimiento y fuerte

implantación de las redes IP, el desarrollo de técnicas avanzadas de

digitalización de voz, mecanismos de control y priorización de tráfico,

protocolos de transmisión en tiempo real, asi como el estudio de nuevos

estándares que permitan la calidad de servicio en redes IP, han creado un

entorno donde es posible transmitir telefonía sobre IP lo que no significará en

modo alguno la desaparición de las redes telefónicas modo circuito, sino que

habrá, al menos temporalmente, una fase de coexistencia entre ambas y por

supuesto la necesaria interconexión mediante gateways, denominadas

genéricamente gateways VoIP. Si a todo lo anterior, se le suma el fenómeno

Internet, junto con el potencial ahorro económico que este tipo de tecnologías

puede acarrear, la conclusión es clara: El VoIP (Voz Sobre Protocolo de

Internet - Voice over Internet Protocol) es un tema actual y estratégico para las

empresas.

Por otra parte, en muchos países las tarifas del servicio telefónico no se

corresponden con los costos del mismo, lo que hace que resulten

excesivamente altas, sobre todo para las llamadas internacionales, lo que crea

4

una gran oportunidad para los servicios de voz sobre IP, a través de Internet,

al ser su costo muy inferior al no depender de la distancia y aplicarse tarifa

local, o utilizando una red IP privada constituida a tal efecto. La VoIP es muy

adecuada para dar un servicio de telefonía de larga distancia a bajo costo ya

que todas las llamadas se facturan como locales. Los clientes son típicamente

los carriers tradicionales, y una nueva categoría de ISP, los ITSP, nacida

específicamente para este mercado. En estos momentos, los grandes ahorros

en cuanto a la telefonía sobre IP se realizan en las llamadas internacionales.

Notemos que la telefonía por Internet no es sólo un reemplazo de la telefonía

actual sino que abre un nuevo mundo de servicios convergentes que va más

allá de solamente ofrecer servicios de telefonía. Por otro lado, la Telefonía IP

es mucho más que mover un paquete sobre una red de paquetes conmutados.

Las redes convergentes necesitan acomodar protocolos múltiples como IP,

ATM y Frame Relay. A su vez y para ser útiles a sus usuarios, las redes

convergentes deben proporcionar todos los servicios de voz existentes hoy

(derivación de llamada, conexiones de tres vías, número de emergencia, etc.) y

deben interoperar una con otra, con la Internet y con la Red Pública

Conmutada.

Una de las ventajas actuales más grandes de la telefonía por Internet es el

potencial que tiene para capturar grandes cantidades de usuarios de los que

existen en los mercados de telecomunicaciones. Independientemente de la

disponibilidad de la Telefonía por Internet, la competencia en estos mercados

5

se está incrementando exponencialmente. La desregulación y la globalización

están creando nuevos competidores a velocidades meteóricas; la telefonía por

Internet es simplemente un arma más para el atacante agresivo (o defensor)

que desea lograr una mayor participación en el mercado. La telefonía por

Internet es inevitable, le da al atacante la oportunidad de introducirse en el

mercado con un producto de alta calidad y al defensor la oportunidad de

permanecer en la vanguardia para servir adecuadamente a sus usuarios y

proteger su mercado.

En particular los segmentos de servicios de voz/ fax de larga distancia nacional

e internacional son las áreas de mayor potencial para la generación de

ganancias. Las ganancias anuales en estos mercados se miden en decenas de

billones de dólares (ver la Figura 0.1). Los comités de regulación y los

mecanismos del mercado harán que probablemente estos números bajen, pero

esta evolución tomará tiempo y aunque se lleguen a niveles de mercado más

bajos, es muy probable que aún haya sitio para ofrecer servicios con precios

muy competitivos.

6

FIGURA 1 - GANANCIAS ANUALES DE TELEFONÍA IP

1997 1998 1999 2000 2001 2002

$741$2,473

$6,844

$16,210

$34,292

$63,683

$0

$10,000

$20,000

$30,000

$40,000

$50,000

$60,000

$70,000

$

Mill.

1997 1998 1999 2000 2001 2002

Año

Fuente: Killen & Associates

Uno de los valores particulares de la Telefonía por Internet es su habilidad de

ofrecer distintos niveles de calidad, permitiendo una discriminación de precios

en el mercado por parte del usuario final. Los clientes muy sensibles al precio

pueden recibir un servicio de menor calidad a menor precio, mientras que los

clientes exigentes pueden recibir un servicio premium a mayor precio. Otro

ejemplo es el ofrecer nuevas opciones de entrega de faxes para documentos

que no tengan una alta prioridad de entrega. Los proveedores de servicios

pueden escoger lanzar una segunda rama de servicios que ofrezca diferentes

opciones.

No son sólo las razones económicas las que justifican el interés e inversiones

que se están llevando a cabo para hacer converger la red de voz y datos.

Según coinciden los expertos, una de las razones principales que actúa como

motor de esta tendencia son las aplicaciones. Hay una alta expectativa

7

relacionada a que la telefonía por Internet abra las puertas de la innovación,

por lo que se estima que rápidamente habrá disponibles nuevos servicios. La

Internet en sí tiene ciertamente un modelo que sigue este patrón, por lo que es

natural asumir que la telefonía por Internet tendrá el mismo comportamiento. El

proveedor de servicios agresivo tiene una gran opción de tener mayor cantidad

de oportunidades para incrementar su ganancia que va más allá de ofrecer

únicamente servicios básicos de voz y fax. El factor común en todos estos

servicios es el protocolo IP, que permitirá la existencia de paquetes de

servicios, transporte de datos y voz simultáneamente por el mismo acceso.

Es en ese sentido que el objetivo de la presente tesis es el de evaluar las

factibilidad tecnológica y económica de la integración de una red de voz

convencional y una red de datos en una plataforma unificada IP. Para llevar a

cabo esta evaluación, se analizará la situación de una supuesta empresa

operadora modelo de larga distancia en el mercado peruano que brinde

servicios de telefonía e Internet. Es decir, que se considerarán todas las

variables tecnológicas y económicas existentes en el entorno peruano, para

evaluar el impacto de un cambio tecnológico en la red de dicha operadora

modelo de tal manera que la convergencia de su red de voz y de datos sea

posible y rentable. La mejora tecnológica se basará en la implementación de

Gateways VoIP, de tal manera que la red de voz tradicional se convierta en

una red VoIP, ya que de esta manera se pueden aprovechar los recursos IP de

transporte de la red de datos de la empresa operadora modelo y del Internet en

general.

8

Teniendo como premisa, una empresa operadora en el entorno nacional de

telecomunicaciones, se ha hecho una exhaustiva labor de investigación para

obtener información del estado real de las empresas operadoras que brindan

servicios de voz e Internet en el mercado peruano. Para tal fin, se han llevado

a cabo entrevistas con diversos trabajadores de empresas de ese rubro, una

revisión de las regulaciones y disposiciones vigentes y obtención de

información de tráfico del Organismo Supervisor de Inversión Privada en

Telecomunicaciones (Osiptel).

La estructura de la tesis contiene seis partes básicas; el primer capítulo

contiene una revisión de las tecnologías actuales de transmisión de voz. En el

segundo capítulo se desarrollan los conceptos más relevantes de la tecnología

VoIP sobre la cual se fundamenta el cambio tecnológico. En el tercer capítulo

se tocan temas relacionados a la arquitectura de la red de la operadora modelo

antes y después del cambio tecnológico, detallando cómo la red tradicional de

voz y la red de VoIP cumplen con los requerimientos de servicios ofrecidos por

dicha empresa. En el cuarto capítulo se presenta un minucioso análisis

económico de la conveniencia de inversión en VoIP por el ahorro que conlleva

el uso de esta tecnología. En el quinto capítulo se muestran pruebas de

laboratorio con los equipos que se eligen para la implementación, donde se

muestra en forma práctica el ahorro de recursos de ancho de banda sin que la

calidad de servicio de la voz se vea afectada. Por último, se muestra un

resumen de las conclusiones que se obtuvieron en el proceso de generación de

la presente tesis.

9

1 TECNOLOGÍAS ACTUALES DE TRANSMISIÓN DE VOZ

10

1.1 Introducción

El objetivo de este capítulo es el de proporcionar una visión general de las

tecnologías de voz actuales y su evolución desde sus inicios conforme se han

venido presentando mejoras tecnológicas e incremento de la demanda.

Básicamente, se describe la evolución de tres aspectos fundamentales de una

red telefónica; la arquitectura de red, la señalización y las jerarquías digitales.

Desde que las primeras centrales manuales fueron atendidas por operadoras,

la información que intercambiaban (información de voz) estaba orientada a

conmutar, supervisar y liberar llamadas o conversaciones de abonados. Esta

transferencia poseía riqueza en cuanto a la calidad de la información, pues en

algunos casos las operadoras conocían el estado de la línea, implementando

en forma primaria algunos servicios como llamada en espera, despertador,

transferencia de llamada, etc. Cuando la cantidad de abonados comenzó a

aumentar, el realizar todas estas tareas en forma manual se fue haciendo más

difícil y, como era de esperarse, la calidad del servicio prestado fue

degradándose. Es entonces cuando hacen su aparición las centrales

automáticas, las que podían atender un número mayor de líneas. Las

operadoras fueron relegadas a servicios de larga distancia.

La señalización entre centrales fue también automatizada e inicialmente fueron

pulsos o cambios de impedancia en la línea los que transportaban la

información. A mediados de los años 50 hace su aparición un nuevo sistema: la

11

Multifrecuencia Obligatoria (MFC o R2) donde una combinación de dos

frecuencias entre seis transporta la información, principalmente numérica, y

aporta las ventajas de rapidez y seguridad por las que se generaliza

rápidamente entre las redes nacionales e internacionales del mundo. Tanto el

sistema de pulsos como el de multifrecuencia utilizan el mismo canal de habla

para señalizar. Una consecuencia de esto será que en un canal donde la

señalización no puede progresar normalmente nunca se encontrará una

conversación.

Ya en los sesenta aparecen los sistemas SPC (centrales telefónicas que tienen

una computadora central que asume las principales funciones de conmutación

gracias a programas almacenados en memorias de ferrita), que permiten

además una mayor gama de servicios que, al ser implementados en la red,

encuentran serias dificultades de implementación con la señalización

multifrecuencia. La primera solución fue la de comunicar a los procesadores de

cada central mediante una especie de módem que permitía enviar y recibir

información de señalización por ese solo canal. De esta forma tenemos, en un

primer momento, a los procesadores de cada central enlazados en una red

propia mediante módems analógicos.

La actual infraestructura de telecomunicaciones pública conmutada consiste en

una variedad de diferentes redes, tecnologías y sistemas. Gran parte de esa

infraestructura es aún la de circuitos conmutados por línea física (cobre).

Podemos definir entonces la conmutación telefónica como el proceso mediante

12

el cual se establece y mantiene un circuito de comunicación, capaz de permitir

el intercambio de información entre dos usuarios cualesquiera. La imposibilidad

de tener permanentemente conectados todos los usuarios entre sí, con

dedicación exclusiva de ciertos medios para su uso, es lo que hace necesario

el empleo de un sistema que permita establecer el enlace para la comunicación

solamente durante el tiempo que ésta dure. Los sistemas que consiguen hacer

esto con mayor eficacia son las centrales telefónicas en sus diversas

modalidades tal como se puede observar en la figura:

FIGURA 2 - ARQUITECTURA DE RED DE VOZ

El bucle local analógico es conectado a una central local. Dicha conexión

transporta tanto la voz como los mensajes de señalización de todos los bucles

de abonado. La central local se conecta mediante dos redes separadas con

centrales Tandem y con otras centrales locales. La primera transmite la

información de voz en forma de flujos de 64 Kbps multiplexados por división en

el tiempo (Time Division Multiplexing: TDM) Toda la información asociada con

13

el control es transportada por una red de señalización y control basada en

paquetes, usando el Sistema de Señalización #7 (SS7).

1.2 Red telefónica

La dependencia y relación se establecen al configurar una red telefónica,

entendiendo por tal un conjunto ordenado de medios de transmisión y

conmutación que facilitan el intercambio de la palabra entre dos abonados. Con

el tiempo, la red telefónica se ha ido convirtiendo en el soporte de prestaciones

distintas al intercambio de la señal hablada, tales como la transmisión de

señales escritas, música, textos, señales de alarma, datos en general e incluso

imágenes.

El concepto fundamental que caracteriza a una red telefónica es el sentido de

conexión entre todos los usuarios de la red, tanto a nivel geográfico local como

nacional o internacional. Todos los aparatos telefónicos, gracias al enlace que

mantienen con la central de conmutación, deben estar posibilitados para la

comunicación de unos con otros. No obstante, la interconexión entre ellos

puede presentar problemas cuando se incrementa considerablemente el

número de usuarios que dependen de una misma central. Aunque las redes

actuales se basan fundamentalmente en el empleo de medios digitales de

transmisión y conmutación, y las facilidades que estas presentan, no nos

14

tenemos que olvidar que los inicios no eran como estos y que las redes eran

analógicas.

1.3 Interconexión de centrales

Las compañías de servicio telefónico diseñan sus redes optimizando al máximo

los desembolsos para la instalación de centrales y sus medios de enlace,

considerando los gastos de mantenimiento con los que se tendrá que hacer

frente para proporcionar fiabilidad en la red de comunicaciones. La decisión de

adoptar un tipo de configuración de red depende, en gran medida, del número

de abonados a cubrir, de la ubicación geográfica de los mismos, de las

características de la zona y sus planes de expansión, de los tipos de servicios

ofrecidos o por ofrecer y de las previsiones relativas a transmisión de datos a

mediano y largo plazo. Aunque las tendencias actuales en la configuración de

centrales de abonados se centran en su instalación con elementos remotos

controlados a distancia, inicialmente las arquitecturas básicas de red se

sustentaban en los modelos de interconexión de centrales, según las

organizaciones de red tipo malla, estrella o mixta. Todos los modelos

organizativos mencionados coexisten en la actualidad en alguno de los

diversos niveles de red. Una red en malla se caracteriza porque todas las

centrales están interconectadas entre si. La configuración de red en estrella se

fundamenta en que un conjunto de centrales se conectan individualmente con

otra central, normalmente de rango superior, a la que se le encomienda la

15

misión de tránsito de llamadas o de interconexión. Se observa que el número

de enlaces necesarios en una red tipo estrella es siempre inferior al de una

estructura tipo malla, supuesta la misma carga de tráfico en ambos casos. La

conexión de las líneas del abonado a una central se realiza mediante redes

estrella, ya que cada equipo telefónico permanece conectado por un par de

hilos individualizados con la central a que pertenece. La red mixta ofrece un

tipo organizativo de red en donde coexisten las modalidades de redes en malla

y en estrella. Una red de estas características es habitual en la organización

general de una red telefónica mientras que una red tipo malla se adopta

cuando es elevado el tráfico entre centrales, cosa que hace que la red estrella

sea más apropiada cuando el volumen de tráfico es inferior. La mixta optimiza

la jerarquización de éstas al coexistir situaciones opuestas referidas al tráfico

cursado por la red.

Los principios de organización jerárquica se sustentan en consideraciones

técnicas y económicas. Tales aspectos requieren un estudio previo de la red

que englobe los puntos siguientes:

Volumen de tráfico entre centrales.

Aspectos económicos sobre costos de las centrales, medios de enlace,

canalizaciones y cables de distribución.

Análisis de rutas directas.

Condiciones técnicas acerca de las exigencias marcadas en los planes de

transmisión, conmutación, señalización y numeración.

16

Confiabilidad y calidad de la red.

Explotación y mantenimiento.

1.4 Estructura de la red telefónica

Todo equipo telefónico tiene que estar posibilitado para comunicarse con

cualquier otro situado en cualquier parte del país o del resto del planeta. Para

conseguir este objetivo es preciso disponer de una estructura de red,

entendiendo por tal el conjunto de equipos de abonado y centrales automáticas

de conmutación telefónica interconectadas entre si según unas pautas de

encaminamiento de las comunicaciones previamente fijadas. Tal como se

indicó anteriormente, la incorporación de técnicas digitales en los medios de

transmisión y en los equipos de conmutación ha permitido transformar

anteriores estructuras de red en otras más avanzadas que aportan mejores

funcionalidades al usuario del servicio telefónico. Ya se conoce que ambas

estructuras pueden coexistir en el proceso de transformación de la clásica

hacia la moderna estructura red digital. Por esta razón, añadida a la idea de

ofrecer los principales rasgos característicos de la red clásica, se comentarán a

continuación sus particularidades más significativas.

El gran número de usuarios y el alto tráfico que una red telefónica ha de poder

soportar hace que sea necesario agruparlos por áreas geográficas y hacerlos

depender de varias centrales de conmutación que tengan acceso entre sí o a

17

través de otras. Aparece entonces el concepto de "jerarquía". Dado que el

número máximo de usuarios que una central admite es limitado, mayor o

menor, dependiendo de su categoría, es necesario, una vez que éste se

supera, el concurso de más centrales de conmutación para atenderlos y,

cuando el de estas centrales es alto, se necesitan, a su vez, otras centrales de

mayor nivel para gobernar la comunicación entre ellas. La red jerárquica

corresponde a un sistema básico de interconexión de centrales que, en la

mayoría de los casos, se modifica en función de las peculiaridades del área

geográfica y del volumen de tráfico a transmitir. En estas circunstancias obligan

a crear rutas directas entre centrales que no se contemplan en la jerarquización

inicial de centrales telefónicas. El punto donde se reúnen las líneas de abonado

de todos los aparatos telefónicos de una determinada área quedaba definido

como central local. Podemos decir entonces, que el objetivo básico de una

central telefónica es establecer el enlace entre dos abonados -uno llamante y

otro llamado- que desean establecer una comunicación; para ello se debe

disponer de los medios físicos, funciones y señalización necesaria para

alcanzarlo con efectividad.

En una red jerárquica se pueden dar varios niveles pero cada central de un

nivel depende solamente de otra de nivel superior, aunque la tendencia es a

conectar a más de una asegurándose así el establecimiento de rutas entre

usuarios del servicio telefónico. Para resolver el problema de interconexión

entre centrales que tienen el mismo nivel, al objeto de no necesitar escalar toda

la estructura para establecer una comunicación entre usuarios pertenecientes a

18

centrales diferentes, se utilizan enlaces que constituyen lo que se llama red

complementaria. Ésta a veces se usa también para establecer los enlaces

entre centrales separadas por dos o más grados de jerarquía.

Atendiendo a la configuración de la red pública, tenemos la siguiente

clasificación (Ver FIGURAS 1.2 y 1.3):

Central local: A éstas se conectan todas las líneas de abonado, de tal forma

que, mediante un par físico, se une el teléfono con la central. También se le

denomina central terminal, si los abonados pertenecen a una o varias

poblaciones pequeñas, o central urbana si los abonados pertenecen a la

misma población.

Central primaria: Cuando un usuario desea comunicarse con otro que

depende de una central distinta a la suya, la comunicación se realiza a

través de los circuitos de enlace entre ambas (red secundaria), siendo

determinado éste en función del tráfico que se espera va a cursarse entre

ellas. También es denominada central de tránsito sectorial, de la que

dependen varias centrales locales situadas en la misma o en distintas

poblaciones. En ciertas redes el tráfico entre algunas centrales urbanas es

muy pequeño y ello hace que disponer de enlaces directos no sea

económicamente rentable, por lo que se utilizan las centrales primarias,

encargadas de canalizar este tipo de tráfico entre ellas. Son, por tanto,

centrales sin abonados, cuya misión es unir unas centrales con otras.

19

Central Tandem: Centrales de tránsito que sirven para cursar llamadas

entre centrales primarias, actuando como concentradores. No pertenecen a

la red jerárquica -estructura básica de comunicación entre centros de

conmutación- sino a la red complementaria -conjunto de enlaces directos no

contemplados en la red anterior.

Central secundaria: Centrales de tránsito encargadas de manejar el tráfico

entre provincias pertenecientes a la misma área de forma automática.

Tienen uniones con centrales primarias y tandem sin disponer en ningún

caso de abonados propios.

Central terciaria: Centrales que sirven para cursar llamadas entre centrales

secundarias pertenecientes a distintos Departamentos que se conectan

entre sí, formando una red en malla. Se conocen también como centrales

automáticas interurbanas o nodales, a la que se conectan varias centrales

departamentales.

Central internacional: Cursan el tráfico entre distintos países, siendo las

centrales terciarias las que se conectan. Suelen haber varias de éstas por

país.

Cada una de las centrales que constituyen la red jerárquica abarca una

determinada extensión geográfica tanto mayor cuanto mayor sea la categoría

de la central considerada. Las áreas geográficas asignadas a cada central se

denominan siguiendo la misma nomenclatura que ha servido para clasificar las

distintas categorías de la central considerada. De esta forma, se consideraba

área primaria a la superficie de dominio de la central primaria y la de sus

20

centrales locales. Lógicamente, el número de áreas primarias suele ser muy

elevado donde en cualquier país el número de centrales se cuentan por el

orden de los miles. La comunicación de abonados dependientes de dos áreas

primarias distintas se llevaba a cabo mediante la conexión a otra central de

mayor rango (la central secundaria) de la cual dependían todas las centrales de

nivel inferior incluidas en su correspondiente área secundaria. Todas las

centrales primarias dependen de una central secundaria. El área de influencia

de esta central se correspondía con un Departamento de la red telefónica. La

misión de las centrales secundarias era interconectar centrales primarias

cursando llamadas de tránsito, sin disponer en ningún caso de abonados

propios.

FIGURA 3 - JERÁRQUICO DE LAS CENTRALES DE CONMUTACIÓN

21

FIGURA 4 - EJEMPLO DE DIVISIÓN EN ÁREAS

El número de niveles de este régimen escalonado de centrales y áreas

geográficas depende de la superficie de cada país, ya que pueden existir

centrales terciarias que interconecten centrales de nivel secundario. Toda

comunicación estatal o internacional es posible dentro de una red jerarquizada

y ordenada, cosa lógica que facilita las transmisiones de todo tipo y ahorra

tiempo y dinero.

1.4.1 Red complementaria

La red jerárquica es la estructura básica de comunicación entre centros

de conmutación, pero en numerosas ocasiones se crean

encaminamientos directos, no contemplados en la red estructurada; el

22

conjunto de estas rutas directas constituye la red complementaria. El motivo

de establecer comunicaciones directas se debe a causas económicas y

de calidad del servicio: se precisan menos enlaces intermedios y

también un número inferior de equipos de conmutación. De este modo

se reducen los costos y aumenta la fiabilidad de los enlaces. La creación

de encaminamientos directos se hace precisa cuando existen altos

volúmenes de tráfico entre dos núcleos de población. La red

complementaria puede llegar a estar tan extendida como la jerarquizada.

Ambas coexisten superpuestas y facilitan alternativas de

encaminamiento, ya que dos centrales permanecen conectadas a dos

rutas distintas.

Dentro del ámbito de la red complementaria conviene citar la existencia

de centrales tandem, no consideradas en la red jerarquizada,

encargadas de realizar las funciones de tránsito para la interconexión de

centrales. Aunque se destinaban a los niveles urbano e interurbano, se

disponían especialmente para concentrar en un punto el tráfico

procedente de centrales locales dispersas en áreas urbanas extensas, lo

cual evita un gran número de enlaces entre estas centrales y su central

primaria. Actualmente también se contempla la existencia de un red

complementaria en las vigentes redes de carácter digital. Aunque la

nueva estructura de red ofrezca encaminamientos regulados, siempre

será preciso crear rutas directas entre dos puntos por el elevado tráfico

existente entre ciudades o núcleos de población concretos.

23

1.4.2 Red urbana

En la red urbana, unas ciudades precisan una sola central telefónica

atendiendo un área unicentral y otras, con mayor número de abonados,

requerían varias centrales locales y urbanas con capacidad para atender

a miles de usuarios; todas ellas dependían de una central primaria,

según las redes jerarquizadas. Normalmente, salvo en poblaciones con

más de 15 centrales urbanas, todas las centrales de una misma ciudad

estaban conectadas entre sí mediante una red de tipo malla; a esta

estructura se le denominada red urbana multicentral simple. En las

grandes áreas de población donde fuera preciso un gran número de

centrales urbanas, ante los muchos enlaces necesarios para

interconectar la totalidad de las centrales, se introducía la central tandem

urbana, sin abonados, cuya función era atender un grupo de centrales

urbanas para realizar tránsito según una estructura de red en estrella,

sin perjuicio de crear rutas directas entre ellas si fuese necesario.

1.4.3 Red Departamental

Las centrales de cabeceras de cada Provincia, que configuraban un

Departamento eran regidas por la central automática interurbana. Esta

central se fijaba en la capital de Departamento y a ella se incorporaban

las centrales urbanas y las centrales tandem interurbanas si las hubiese

24

instaladas en dicha ciudad. Según este tipo de estructura departamental, toda

comunicación entre dos abonados del Departamento sería posible; la

conexión con la central nodal a la que pertenecía aseguraba la

interconexión con el resto de Departamentos.

Es preciso recordar que enlaces directos entre este tipo de centrales

interurbanas eran frecuentes debido al elevado tráfico entre ciertos

Departamentos; circunstancias de esta magnitud obligaban a no seguir

únicamente los cauces de la red jerárquica, lo cual evitaba que la central

interurbana mantuviese solamente conexión con su central nodal. La

mayor parte del tráfico entre Departamentos se cursaba por rutas

directas de la red complementaria y se encaminaba el tráfico restante a

través de los enlaces jerárquicos con sus respectivas centrales terciarias

o nodales, estas ultimas interconectadas entre sí.

1.4.4 Red internacional

La red internacional está configurada por una parte nacional y otra de

conexión internacional con el resto de países. En la parte nacional se

cuenta con las centrales internacionales, centros de conmutación que

disponen de enlaces con otras centrales internacionales extranjeras.

También en la sección nacional de la red internacional se considera la

existencia de las rutas directas. La red jerárquica es el último

25

encaminamiento elegido en una comunicación, por considerar como camino

óptimo el establecimiento por las secciones directas de la red

complementaria.

Aunque todas las centrales secundarias (capitales de Departamento) y

terciarias (nodales) estaban conectadas a la central internacional, la

conexión de cualquier abonado al servicio internacional podía

establecerse por la llamada directa desde las primarias (cabeceras del

sector) e incluso desde centrales locales, si razones de tráfico

aconsejaban este enrutamiento. Tanto las llamadas de salida como las

de entrada internacional se encaminan en primer lugar a través de la

central internacional sobre enlaces directos, cursando el tráfico de

sobrecarga hacia la sección final internacional de la red jerárquica

convencional. Se conoce como sección nacional internacional al enlace

de dos centros internacionales dentro del mismo país y sección

internacional al conjunto de circuitos entre dos centrales de países

distintos. La comunicación entre países se consigue mediante rutas

directas con sus centros internacionales o bien, si el tráfico lo aconseja,

a través de centros internacionales de tránsito de un tercer país. En este

caso se fijan acuerdos para determinar el número de llamadas

aceptadas en cada sentido y convenir el cobro por cada operación

realizada con la red internacional de destino.

26

1.5 Evolución de la estructura de la red telefónica

La incorporación de sistemas digitales, tanto de conmutación como de

transmisión, obliga a modificar las estructuras de las redes telefónicas

analógicas existentes. Esta evolución surge ante las nuevas características y

facilidades que ofrecen los modernos equipos de central y los medios físicos

portadores que las enlazan. El inicio de digitalización de la red surgió al resultar

competitiva económicamente, en términos generales, la conmutación digital

frente a la analógica. Este tipo de conmutación ofrecía mayor facilidad en las

ampliaciones de centrales además de la reducción considerable en los costos

cuando hubiese que modificar tanto tarifas, numeración como

encaminamientos, dado que se efectúan mediante comandos. Por otro lado, el

uso de equipos digitales suponía menores costos de mantenimiento, facilidades

para incorporar nuevos servicios, apertura hacia el mercado de la red de

servicios integrados (RDSI) y una amplia relación de ventajas que pueden

resumirse en la calidad del servicio que aporta la conmutación digital.

La incorporación de equipos de estas características no debe considerarse

únicamente como una mera sustitución de los centros analógicos por los

digitales ya que dicho cambio induce a una reestructuración del esquema de

encaminamiento de la red. La estructura existente influye en la filosofía de la

red a crear y se hace preciso contar con la interconexión de las redes antigua y

nueva ante la imposibilidad de eliminar la primera de un modo inmediato. La

nueva estructura debe aprovechar al máximo la planta instalada y proporcionar

27

calidad y seguridad, posibilitando en ciertos casos la duplicación de centros y

de las rutas que los interconectan. Aunque en la red coexisten tecnologías

analógicas y digitales, se tiende a la supresión total de lo analógico para contar

con una operatividad completamente digital. Esta fase de sustitución contempla

la suspensión de instalación de cables coaxiales y la implantación de cables de

fibra óptica, pero sin dejar de considerar el paso intermedio de aprovechar los

cables coaxiales para la transmisión digital.

1.6 Nueva estructura de red

Al tomar como base las consideraciones hasta aquí apuntadas, la estructura de

una red digital es la siguiente:

En la red de tránsito, al eliminar conceptos de central secundaria y terciaria,

se reducen dos niveles a uno: aparece la central nodal. A cada nodo,

constituido por dos centrales, se conectan las centrales autónomas

incorporadas en su área geográfica de competencia.

Todos los nodos están interconectados entre sí. Respecto al área

departamental, desaparece el concepto de central primaria para ser

sustituida por el de central autónoma. A esta central se conectan centros

remotos que sustituyen a las centrales locales de abonado. Todas las

centrales autónomas se interconectan entre sí dentro del mismo

Departamento.

28

En las áreas urbanas, la nueva estructura contempla la existencia de

abonados de RDSI, así como el empleo de concentradores y multiplexores.

Los enlaces entre centros y los bucles de abonado tienden a estar

construidos mediante fibra óptica.

La configuración estructural de la red digital telefónica es fundamentalmente

una arquitectura de dos niveles: el de tránsito, constituido por las centrales

nodales y el de acceso, que integra centrales autónomas y los centros remotos

que de ellas dependen. Como se ha indicado, las centrales nodales se

organizan geográficamente de dos en dos y se conectan a todas las parejas de

centrales nodales que constituyen la red. El tráfico internacional se cursará a

través de dichas centrales, cada una de ellas conectada a dos centrales de

carácter internacional. Las centrales autónomas mantienen conexión con las

dos centrales nodales de su área nodal. Si fuese necesario, las centrales

autónomas pueden establecer enlaces directos con la central internacional. El

encaminamiento de la red nodal adopta una estrategia no jerárquica sobre la

base de la elección secuencial de rutas. Esta circunstancia permite que el

tráfico procedente de un nodo pueda desbordar sobre la ruta duplicada y

posteriormente, ante una siguiente elección, sobre otra pareja de centrales

nodales.

29

1.7 Principios de tráfico telefónico

Si tráfico es el fenómeno físico originado al intentar ocupar unos medios para el

uso de un servicio, tráfico telefónico se define como el conjunto de llamadas

telefónicas realizadas sobre un enlace, considerando su duración y número. La

bondad de un servicio público telefónico depende del trato que la compañía del

mismo efectúe con las llamadas de los usuarios. Tanto las tarifas satisfechas

por el cliente como las inversiones de la empresa que proporciona el servicio,

deberán ser equilibradas y aceptables por ambas partes. El objetivo a

conseguir en el tráfico telefónico es obtener las condiciones óptimas para

ofrecer un adecuado servicio con la mínima inversión económica; esta

exigencia se obtendrá con un correcto dimensionado de la red. Un reducido

número de centrales y enlaces proporciona un mal funcionamiento de la red e

impide el crecimiento del servicio telefónico. Por otra parte, un

sobredimensionado de los elementos que integran una red telefónica implica

altos costos, obligando a una elevación de las tarifas. En ambos casos se

genera una falta de confianza en el uso del servicio telefónico.

Se entiende por tiempo de ocupación de un enlace, el tiempo que media desde

el momento en que empieza a ser utilizado hasta que se libera. Al estado en

que permanece un sistema cuando todos sus órganos están ocupados se le

llama congestión. Llamada es la ocupación de dispositivos de conexión cuando

se produce cualquier intento de comunicación entre dos abonados. El producto

del número de llamadas durante un período concreto y su tiempo medio de

30

ocupación se define como volumen de tráfico; si los abonados conectados a

una central generan en una hora 300 llamadas de una duración media de 4

minutos, el volumen de tráfico será de 1200 minutos en el periodo indicado. Si

el valor anterior se divide entre la duración total del volumen de tráfico

considerado, se obtiene la intensidad del tráfico. Su unidad es el Erlang,

entendiendo que el valor de 1 Erlang corresponde a la ocupación continua de

un enlace. La intensidad de tráfico en ruta se interpreta como el número de

circuitos ocupados simultáneamente. Un análisis de estas unidades de tráfico

ayudará a optimizar las estructuras de red, pudiendo ofrecer así una mejor

calidad. Para dimensionar una central se estudian las variaciones de tráfico a lo

largo del año, donde el número de llamadas durante la hora de mayor tráfico se

llama la hora cargada. Una central se considerará bien dimensionada cuando

pueda atender el tráfico de la hora cargada.

1.8 Principios de señalización

La interconexión de dos abonados de la red telefónica conlleva el

establecimiento previo de un determinado lenguaje entre los terminales

telefónicos y las centrales que los interconectan y de ellas entre sí, con el fin de

encaminar la llamada hasta su destino y completar la comunicación. Este

proceso es la señalización. Se inicia al descolgar el auricular del teléfono que

produce la llamada y detectar la central un determinada señal. A partir de este

momento, la central debe identificar el número del abonado, facilitarle el tono

31

para iniciar la llamada, identificar el número del abonado de destino, decidir el

enlace de salida en función de dicho número, concretar el encaminamiento a

seguir entre las centrales de la red, avisar al abonado llamado, efectuar la

conexión (si tiene lugar), mantenerla hasta el término de la misma impidiendo la

entrada de otras llamadas y finalmente reestablecer los órganos de la

comunicación cuando haya finalizado. Como acción complementaria, los

sistemas de señalización encargados de desarrollar este proceso deben

registrar la llamada, para después proceder a la facturación de acuerdo con las

tarifas establecidas.

El establecimiento de toda conexión telefónica contempla varios tipos de

señalización según los tramos de comunicación, uno entre el abonado-central y

el inverso en el extremo opuesto; un segundo relativo a la señalización interna

del centro de conmutación y el último referido a la señalización entre centrales.

A través de la línea de abonado, la señalización se inicia con la transmisión de

señales sencillas con objeto de no encarecer el equipo telefónico, ya que se

generan en él. Estas señales, señalización didáctica, son cierres y aperturas,

impulsos de disco de una señal de 48 voltios en corriente continua suministrada

desde la central, o bien pares de frecuencias emitidas desde el teclado del

aparato telefónico, señalización multifrecuencia.

La segunda fase del proceso de señalización se origina internamente en la

central, entre los diferentes órganos que configuran cada centro de

conmutación, y depende de las propias características que identifican aquélla.

32

Para proceder a tomar un determinado enlace de salida, los equipos de

señalización elaborarán una información dirigida a la central distante o de

tránsito en función del enrutamiento elegido o disponible. La señalización en su

tercera fase se origina entre las centrales por donde la llamada ha sido

encaminada. Normalmente, los enlaces entre centrales están constituidos por

sistemas analógicos o digitales, aunque estos últimos están dominando las

modernas estructuras de redes telefónicas.

El encaminamiento de la llamada se lleva a cabo sobre sistema multiplex, tanto

analógicos como digitales, mediante el empleo de señalización denominada de

hilos E y M o por señalización por canal común. Inicialmente se dispuso la del

tipo E y M utilizada sobre sistemas de alta frecuencia analógicos donde, a

modo de resumen, puede indicarse que los hilos E y M generaban la

señalización al recibir una determinada señal (tierra), la cual provocaba la

emisión de una frecuencia que se transmitía inherente al canal de alta

frecuencia hasta el terminal distante. Actualmente, sobre sistemas digitales,

tales señales son trenes de bits representativos de los cambios de estado de la

información de señalización a transmitir.

El Sistema de Señalización #7 es un estándar global para telecomunicaciones

definido por la International Telecommunication Union - Telecommunication

Standardization Sector (ITU-T). El estándar define los protocolos y

procedimientos mediante los cuales los elementos de la Red de Telefonía

Básica (RTB) intercambian información sobre una red de señalización digital

33

para llevar a cabo el establecimiento de llamadas telefónicas convencionales e

inalámbricas, enrutamiento y control. Este tipo de señalización usa un único

canal como vía de transmisión e incorpora información de señalización relativa

a diversos circuitos de conexiones conmutadas. Puede usarse igualmente

como un sistema de transporte de información entre centrales y centros

especializados, tales como centros de gestión, de mantenimiento o centros de

inteligencia de red, o bien para otra clase de servicios suplementarios de la red.

Una de las ventajas de esta modalidad de señalización es permitir una

transmisión libre de errores por fallos de red, al disponer de procedimientos de

corrección y detección de errores en todos los enlaces. Incluye señalizaciones

redundantes y permite el re-encaminamiento automático del tráfico de

señalización ante posibles fallos de los enlaces, o para evitar desbordamientos

producidos por un excesivo número de llamadas. El SS7 es usado básicamente

para:

Establecimiento, administración y finalización de llamadas.

Servicios inalámbricos como Roaming, PCS y autenticación del abonado

móvil.

Llamadas de cobro revertido y demás servicios especiales (0800-0808).

Funcionalidades avanzadas de llamada como redireccionamiento de

llamadas, exhibición del número llamante, conferencia tripartita, etc.

La red de Señalización #7 consiste básicamente de tres tipos de puntos de

señalización: Punto de Servicio de Conmutación (Service Switching Point,

34

SSP), Punto de Transferencia de Señal (Signal Transfer Point, STP) y Punto

de Control de Servicio (Service Control Point, SCP). Cada punto de

señalización es identificado por un único Código Numérico de Punto, análogo a

la dirección IP en una red de datos IP. Cada punto de señalización posee una

tabla de enrutamiento para seleccionar el camino apropiado para cada

mensaje.

Los SSP’s son centrales que originan, terminan o conmutan llamadas. Los

STP’s son centrales que interconectan y enrutan tráfico en una red de

Señalización #7. La tarea de un STP es similar a la de un router en una red IP.

Los SCP’s son servidores centralizados de base de datos para realizar

funciones de red inteligente, tales como la traducción de números 0-800.

En lo que se refiere al direccionamiento, para que cualquier red telefónica

funcione, cada teléfono debe estar identificado por un único número. Este

direccionamiento se sostiene en una combinación de estándares nacionales e

internacionales. La recomendación E.164 de la ITU-T define un plan de

numeración internacional para redes ISDN. El plan de numeración del servicio

de telefonía internacional es un agregado de ésta recomendación. El plan de

numeración nacional de cada país debe estar en conformidad con la

recomendación E.164 y funcionar en forma conjunta y armónica con el plan de

numeración internacional.

35

El enrutamiento de la voz está muy relacionado con el plan de numeración y la

señalización anteriormente descritos. El enrutamiento permite el

establecimiento de una llamada del teléfono fuente al teléfono destino y es el

resultado de establecer un juego de tablas o reglas en cada central. Cuando se

quiere realizar una llamada, el destino deseado y el tipo de servicios

disponibles es derivado de estas tablas o reglas. Veamos a continuación los

pasos seguidos para conmutar una llamada según el protocolo ISUP (que

forma parte del SS7), ayudándonos de la siguiente figura:

FIGURA 5 - SEÑALIZACIÓN BÁSICA ISUP

Cuando se hace una llamada de un teléfono a otro que está conectado a otra

central, la central desde la cual se origina la llamada transmite un IAM (Initial

Address Message) para reservar un circuito disponible entre ambas centrales

(1a). El IAM incluye el Código de Punto de origen, el de destino, el Código de

36

Identificación del Circuito (Circuit Identification Code: CIC, en la figura es 5),

los números marcados y opcionalmente el número llamante y el nombre. En la

figura se aprecia que el IAM es re-enrutado, por el STP de la central de origen,

hacia la central de destino (1b). El mismo enlace de señalización es usado

mientras dure la llamada a menos que una falla en el enlace obligue a la central

a usar un enlace alterno.

La central de destino examina el número marcado, determina si le corresponde

y si la línea está disponible para timbrar. Si es así transmite un ACM (Address

Complete Message) a la central de origen (2a) a través de su STP para indicar

que el circuito ha sido reservado. Así mismo hace timbrar el terminal llamado y

envía la señal de timbrado a la central de origen sobre el circuito de voz. El

STP re-enruta el ACM a la central de origen (2b), la que a su vez realiza la

conexión de la línea de voz hacia el terminal que originó la llamada

completando el circuito de voz. En el terminal llamante se puede escuchar la

señal de timbrado a través del canal de voz. Cuando en el terminal llamado se

levanta el auricular, la central de destino deja de enviar la señal de timbrado y

transmite un ANM (Answer Message) a la central de origen a través de su STP

(3a). Este a su vez re-enruta el ANM a la central de origen (3b). Este verifica

que la línea del terminal llamante esté conectada al circuito reservado. De ser

este el caso, se inicia la tarifación.

Si el terminal que origina la llamada es colgado primero, la central de origen

envía un REL (Release Message) para liberar el circuito entre las centrales

37

(4a). El STP re-enruta el REL hacia la central de destino (4b). Si el terminal

llamado es colgado primero o si la línea está ocupada, la central de destino

envía un REL a la central de origen indicando la causa del mensaje. Tras

recibir el REL, la central de destino desconecta el circuito, lo declara como libre

y transmite un RLC (Release Complete Message) a la central de origen (5a)

para notificar la liberación del lado remoto del circuito. Cuando la central de

origen recibe el RLC (5b), termina la tarifación y declara el circuito como libre

en espera de otra comunicación.

Las señalizaciones que incorporan los enlaces entre centrales se asocian en un

mismo circuito digital de 64 kb/s, distinto e independiente del canal de

conversación. Cada enlace transmite unidades de señalización conformadas

por una información de usuario, de longitud variable y una información de

control, con un número de campos de longitud fija. Es posible distinguir tres

tipos distintos de dichas unidades, según contengan información de

señalización, información del estado del enlace o estén dedicadas a dar acuse

de recibo y notificación de errores de las unidades de señalización recibidas.

Estas unidades, integradas en el SS7 se configuran a partir de una base de bits

repartidos en campos.

Los bits que son intercambiados por las redes de canal común Nº 7 son:

8 bits – Parte inicial denominada bandera, 01111110

16 bits – Campo de control de errores

38

8 bits – Campo de información de señalización

8 bits – Indicador de red nacional/internacional y de mensajes internos de

servicio

2 bits – Tipo 00, de reserva

6 bits – Identifica el tipo de unidad de información

1 bit – Función de control y de acuse de recibo

7 bits – Número secuencial en transmisión

1 bit – Función de control y de ajuste de recibo

7 bits – Número secuencial en recepción

8 bits – Parte final denominada bandera, 011111110

La filosofía del sistema de señalización por canal común se basa en el

entendimiento por software entre dos centrales de conmutación y permite

incorporar al mensaje de señalización información diversa (número del

abonado que llama, estado de la red, tarifa de la conmutación, detección y

corrección de los errores de enlace, código de identificación de circuitos,...) En

una comunicación telefónica en que haya intervenido un proceso de

señalización por canal común, puede suceder que la conversación se

mantenga por un enlace de enrutamiento distinta al del enlace de señalización.

1.9 Principios de numeración

39

Para la explotación del servicio telefónico es preciso disponer de un conjunto

de normas a cumplir por la empresa operadora y los abonados, con el fin de

regular la práctica de acceso a comunicaciones telefónicas nacionales e

internacionales.

El plan de numeración recoge tales requerimientos, disponiendo cada nación

del propio. Producto de este ordenamiento, se le asigna un número a cada

abonado al servicio telefónico, diferenciado del resto de los terminales

conectados a la red. El número que identifica cada terminal telefónico ofrece

información sobre el país donde está situado, la zona geográfica y la ciudad;

abonados de dos ciudades distintas pueden tener el mismo número telefónico,

pero el hecho de incluir prefijos cuando llama uno al otro los identifica

perfectamente. A cada teléfono se le asigna un número que posibilita la

tarificación y proporciona a los equipos de conmutación el adecuado

encaminamiento para efectuar la conexión. La identificación de las primeras

cifras de una llamada advierte si es internacional, nacional, departamental o

local, y permite así a la central elegir el enlace correspondiente. Aunque los

planes de numeración tienden a ofrecer números con la menor cantidad de

cifras, no siempre resulta posible por la elevada densidad telefónica y la

diversidad de nuevos servicios que, lógicamente, precisan un número diferente

(fax, RDSI, móvil,…)

Se conoce como número internacional al conjunto de cifras asignadas a un

equipo de distinto país y está formado por el indicativo del país al que

40

pertenece, el indicativo interurbano de su zona de numeración y el número

local del abonado. A pesar que los planes de numeración son específicos de

cada país, la filosofía es la misma para todos. El usuario marca el número local

del abonado distante cuando accede a otro teléfono de la misma provincia e

incorpora un prefijo para comunicarse con un abonado nacional situado

geográficamente fuera de ella.

En cambio, para iniciar una llamada internacional desde cualquier país, es

preciso marcar en primer lugar el prefijo internacional, seguido del indicativo del

país del abonado llamado y a continuación el indicativo más el número local del

usuario que debe recibir la llamada.

1.9.1 Llamadas de larga distancia

Siempre que se hace una llamada de larga distancia, hay una cantidad

asombrosa de tecnología trabajando detrás de ella. Sin embargo, para

entender los sistemas automatizados usados hoy en día, es conveniente

mirar atrás en el tiempo para saber cómo se encaminaron alguna vez

este tipo de llamadas. Antiguamente la oficina central de la compañía de

teléfonos era construida en el centro de la ciudad, y desde allí se llevaba

un par de alambres de cobre al teléfono de cada hogar. La operadora

trabajaba en esa sede, sentada delante de una pequeña central

telefónica en donde había una colección de sockets (o entradas), uno

41

para cada teléfono de la ciudad. El procedimiento para realizar una llamada

era el siguiente: una vez que se descolgaba algún teléfono, se encendía

una luz sobre su correspondiente socket en la centralita. La operadora

conectaba un jack en este socket y le preguntaba al usuario con quién

deseaba hablar. La operadora entonces conectaba un jack al socket de

la persona con quien se deseaba hablar, le enviaba una señal auditiva

(ring) a través de la línea, y hablaba con la persona que contestaba. La

operadora entonces conectaba ambos jacks mediante un cable

permitiendo la comunicación. Cuando la operadora veía que la luz sobre

el jack se apagaba (señal indicadora que el teléfono se había colgado),

quitaba el cable que unía los dos sockets. Como vemos éste era un

sistema sumamente sencillo.

Para realizar llamadas de larga distancia con este sistema simple, la

compañía de teléfono local agregaba una línea (o múltiples líneas) para

conectarse con una oficina interurbana (o de larga distancia).

Supongamos que la persona X desea hacer una llamada de larga

distancia para hablar con la persona Y. Para hacer la llamada, X tomaba

el teléfono y le decía a la operadora el número de Y. La operadora

(llamémosle "A") se conectaba entonces con una de las líneas que iban

a la oficina interurbana y hablaba con la operadora de dicha oficina

("B"). La operadora B conectaba a su vez a la operadora A con otra

oficina interurbana -- según el código de área de la persona a llamar (Y).

La operadora A decía a la nueva operadora el número y ésta la

42

conectaba con la oficina siguiente hasta que finalmente la operadora A era

capaz de hablar con la operadora ("F") de la sede para la ciudad en la

cual vivía Y. Esta operadora F hacía la conexión con Y. Entonces la

operadora A conectaba a X con la línea interurbana y se podía tener la

conversación deseada entre X e Y. Como se puede ver, este sistema

sigue siendo notablemente simple. La llamada fue conectada por medio

de alambres directos, físicos que iban de una oficina a la siguiente. La

operadora de la oficina interurbana no perdía de vista la longitud de la

llamada y se creaba un expediente de facturación.

El primer paso hacia la automatización fue sustituir a la operadora "A"

por un interruptor mecánico. Cuando se hacía una llamada local, era el

interruptor el que hacía la conexión. Para hacer una llamada de larga

distancia, se marcaba "O" para hablar con un operador humano y éste

hacía la conexión de la llamada a través de las oficinas interurbanas

como se vio antes. Las computadoras permitieron el reemplazo de los

operadores interurbanos por los interruptores automatizados. Las

computadoras podían crear las conexiones y los expedientes de

facturación tal como un operador humano. Los alambres seguían siendo

las conexiones físicas en cada llamada, pero era la computadora la que

los conectaba en cada oficina.

Pongamos otro ejemplo. Si de Santa Mónica (California), usted marcó 1-

212-555-1234 en Nueva York, el 1 la identificó como llamada de larga

43

distancia (en este caso, nacional) diciendo al interruptor local conectar con un

interruptor interurbano. Los 212 dijeron al interruptor interurbano qué

línea interurbana tomar. Entonces los 555 dijeron a la oficina interurbana

de Nueva York con qué oficina local se debía conectar. Finalmente la

oficina local le conectaría con el teléfono de la persona con que deseaba

hablar. Las computadoras en cada oficina pasarían el número de una a

otra como datos digitales vía las líneas de datos conectadas entre los

interruptores.

Por otro lado si el número comienza por 00, se trata de una llamada de

larga distancia internacional por lo que se dirige a la central de frontera

que cada operador tiene en su país, desde donde se envía a la central

de frontera del país siguiente. La señal continúa viajando por tierra a

través de la infraestructura de los operadores internacionales y elige la

ruta más rápida: por ejemplo, una llamada a Holanda que no pueda

pasar por la red belga porque está saturada, sabe que tiene que seguir

su ruta a través de Alemania. Esto es posible porque todos los

operadores tienen acuerdos entre sí para transportar las señales. No

está de más recordar que la estructura de telefonía es piramidal: en la

base hay varias centrales locales, más arriba, un número menor de

centrales nacionales, después, unas pocas internacionales, y en la

cúspide, la central de frontera.

44

A modo de resumen, en una llamada hacia Perú desde otro país, sea cual sea

se precisa marcar por ejemplo: 00 51 54 20 26 57

00 : prefijo internacional

51 : indicativo del país

54 : indicativo departamental

20: indicativo local

2657: número local del abonado

Se estableció, a través de órganos internacionales, que hubieran 9

zonas de numeración mundial que son los siguientes.

1 – América: EEUU, Canadá y países isleños de pequeñas

dimensiones

2 – África

3 y 4 – Europa

5 – América Central y del Sur

6 – Oceanía y países isleños del Pacífico sur

7 – Países de la antigua Unión Soviética

8 – Asia occidental y Servicio Marítimo INMARSAT

9 – Asia oriental

De esta distinción se desprenden los números internacionales de cada

país: como España pertenece a Europa zona 3, país número 4, se

45

desprende el número 34. Para el caso del Perú tenemos que pertenece a la

zona 5, país número 1 dando como resultado el número 51. En el mundo

de hoy, hay dos cosas que hacen el sistema más interesante: los

alambres físicos ya no conectan las oficinas para cada llamada

telefónica. Este sistema es muy costoso. En su lugar, una línea de fibra

óptica lleva una versión digitalizada de la voz. Su voz (junto con millares

de otras) se convierte en una corriente de bytes que fluyen en una línea

de fibra óptica entre las oficinas. La diferencia en costo entre "un par de

alambres de cobre que llevan una sola conversación" y "una sola fibra

que lleva miles y miles de conversaciones" es fenomenal. Hoy cuando

Ud. hace una llamada de larga distancia, el interruptor en la oficina local

tiene acceso a una base de datos que contiene un expediente para cada

número de teléfono conectado con dicho interruptor. La base de datos

contiene lo que se llama un código PIC (Primary Interchange Carrier

code), que indica que portador de larga distancia usted ha elegido

(cuando se cambia los portadores de larga distancia, este código PIC es

el que cambia). El interruptor busca el código PIC para su número y

después conecta con un interruptor de larga distancia para su portador

de larga distancia. Los interruptores de su portador de larga distancia

encaminan la llamada al portador local de la persona con que desea

hablar, y este portador local completa la llamada hacia esa persona.

46

1.10 Principios de tarificación

La tarificación telefónica es el medio por el cual el usuario del teléfono

contrapresta económicamente a la compañía suministradora del servicio por la

utilización del mismo. Es preciso señalar que los objetivos marcados en los

planes de tarificación se fundamentan como mínimo y desde un punto de vista

económico, en hacer frente a los gastos y fuentes de financiación necesarios

para la prestación del servicio. La relación empresa-usuario debe mantener la

concepción de obtener rentabilidades razonables con la aplicación del sistema

tarifario e incluso las modificaciones necesarias para reestructuración de

tarifas. La existencia de equipos obsoletos de conmutación en la planta

telefónica dificulta estas labores e impide facilitar con detalle al abonado ciertos

datos relativos al uso del servicio. Esta variedad de opciones induce a arbitrar

un criterio común que armonice cualquier política de tarifas del servicio

telefónico. Una característica generalizada es el trato dado al concepto de paso

de contador: cada abonado tiene, en la central de donde depende su línea

telefónica, un dispositivo contador que acumula el número de pasos que

consume en cada comunicación de tal forma que, en función del destino, cada

paso avanzará con mayor o menor cadencia. Según este principio, cualquier

reestructuración de tarifas podrá traducirse en modificar la cuantía económica

asignada al paso de contador o variar la cadencia de tiempos entre pasos.

La mayoría de las administraciones rebajan sus cuotas, según ciertos horarios

en los que el tráfico disminuye; el paso también disminuye y a efectos

47

económicos para el abonado también disminuyen considerablemente. Así en

términos prácticamente generalizados, una tarifa suele constar de tres partes

diferenciadas: cuota de instalación, de abono mensual y del servicio medido. La

primera se refiere a los gastos de carácter no recuperable y se efectúa una sola

vez con motivo de la instalación inicial; la cuota de abonado supone una

cantidad fija en concepto de alquiler por la asignación de elementos de la

infraestructura de la red, independientemente del tiempo que el abonado utilice

su particularizado circuito con la central y la tercera cuota por servicio medido,

se refiere al número de llamadas realizadas y al tiempo empleado en las

mismas según el destino. Todos los abonados disponen de un contador donde

sus llamadas quedan anotadas y archivadas pendientes de facturación.

1.11 Jerarquías Digitales

1.11.1 PDH

Uno de los principales objetivos de todas las compañías telefónicas es

agrupar el mayor número posible de conversaciones telefónicas en las

líneas troncales (entre centrales); la técnica que permite hacer esto se

denomina multiplexación y puede hacerse básicamente de dos formas:

la multiplexación por división de frecuencias (FDM, Frequency Division

Multiplexing) y la multiplexación por división de tiempos (TDM, Time

Division Multiplexing).

48

La multiplexación por división de frecuencias se hace normalmente cuando las

señales son analógicas. Sin embargo, como ya hemos visto, las

compañías telefónicas transmiten generalmente la voz de forma digital;

una de las razones que les llevó a digitalizar la voz era que se podían

multiplexar canales con relativa facilidad por la técnica denominada

multiplexación por división de tiempos (TDM.)

Por el teorema de Nyquist sabemos que para digitalizar la voz se ha de

hacer un muestreo la señal con una frecuencia al menos doble que el

ancho de banda que se desea capturar. En la práctica se utilizan 8 KHz,

que corresponden a los 4 KHz de un canal telefónico (3,1 KHz útiles mas

450 Hz de margen a cada lado). Como consecuencia de esto en todo

sistema telefónico del mundo las cosas ocurren en múltiplos o 'latidos' de

125 m seg. El códec que convierte la señal analógica en digital produce

para cada muestra un número de 7 u 8 bits. Esta técnica se denomina

PCM (Pulse Code Modulation).

En el sistema de multiplexación por división de tiempos utilizado en

América del Norte y Japón el códec recibe 24 conversaciones

simultáneas y hace un muestreo cada una 8.000 veces por segundo;

cada muestra está formada por ocho bits, con lo que el códec genera

cada 125 m seg una trama formada por 193 bits (24 x 8 = 192 bits más

un bit de señalización), lo cual da una velocidad de línea de 1,544 Mbps.

Este tipo de línea se conoce como T1. En el resto del mundo se suele

49

utilizar una agrupación distinta, poniendo 30 canales de voz más dos de

señalización, con lo que se genera una trama de 256 bits cada 125 m

seg, lo cual da una línea de 2,048 Mbps (256 x 8.000 = 2.048.000) que

denominamos E1.

Del mismo modo que en FDM existían grupos de jerarquía superior

(supergrupos y grupos maestros) en TDM existen también niveles

superiores. Por ejemplo cuatro líneas E1 forman una E2 (8,848 Mbps). A

su vez cuatro líneas E2 forman una E3 (34,304 Mbps), y así

sucesivamente. La jerarquía sigue hasta llegar a velocidades de más de

500 Mbps. Cuando se multiplexan varias líneas E1 cada una lleva su

propia señalización de sincronismo, que puede no coincidir exactamente

con la de las demás. Por este motivo la jerarquía formada con este tipo

de líneas se denomina Jerarquía Digital Plesiócrona o PDH

(Plesiochronous Digital Hierarchy); plesio es un prefijo que en griego

significa próximo. Del mismo modo que no hay acuerdo entre América,

Japón y Europa respecto al primer nivel de la PDH, tampoco lo hay

respecto a los siguientes.

Conocida la velocidad de una línea es posible calcular el tamaño de

trama dividiéndola por 8.000 (recordemos que la frecuencia de muestreo

en todo el mundo es de 8 KHz); por ejemplo, una trama E2 tiene un

tamaño de 1.056 bits. La trama correspondiente a cada nivel se

construye multiplexando a su vez tramas del nivel anterior; así por

ejemplo, la trama E2 (120 canales) está formada por cuatro E1 (30

50

canales). Cada nivel añade bits de sincronismo adicionales al construir su

trama, por ejemplo, una trama E2 está formada por cuatro tramas E1 de

256 bits cada una más 32 bits adicionales.

A menudo cuando se solicita a una compañía telefónica una línea

dedicada para la transmisión de datos ésta ofrece como posibilidades las

velocidades de la PDH, ya que son las que de forma natural soportan

sus equipos, lo cual simplifica la constitución del enlace y optimiza los

recursos utilizados. Las velocidades que se suelen utilizar con más

frecuencia para la transmisión de datos son la de 64 Kbps y los niveles 1

y 3 de la jerarquía (T1 y T3 en América, E1 y E3 en Europa); dado que

hay un salto considerable entre 64 Kbps y T1 o E1 y una demanda

grande de velocidades intermedias, muchas compañías telefónicas

ofrecen servicios intermedios, denominados n x 64. Cuando la compañía

telefónica facilita una línea PDH T1, E1 o superior para transmisión de

datos la estructura de la trama la define el propio usuario, es decir, el

usuario o programa de comunicaciones dispone de toda la trama sin

tener que respetar la estructura que normalmente tiene una trama PDH

al transmitir voz. Así por ejemplo una trama E1 tiene normalmente 240

bits útiles y 16 de señalización, pero al utilizar una línea E1 para

transmitir datos los 256 bits de la trama estarán disponibles para el

protocolo a nivel de enlace de los equipos. Esto es lo que la compañía

Telefónica denomina una trama o un enlace no estructurado.

51

Aunque la PDH contempla velocidades muy elevadas, en redes de

ordenadores nunca se utilizan las superiores a 34 Mbps (en Europa) y

44 Mbps (en Norteamérica); para velocidades más elevadas se recurre a

una jerarquía superior que veremos a continuación.

1.11.2 SONET/SDH

El sistema de multiplexación PDH que acabamos de ver fue desarrollado

a principios de los sesenta por AT&T en los Estados Unidos. Un poco

más tarde, en Europa, la ITU-T (entonces CCITT) diseñó otro sistema

pero tomando decisiones diferentes en cuanto a la forma de multiplexar

los canales, lo cual produjo un sistema incompatible con el americano,

tanto en las velocidades de la jerarquía como en la estructura de las

tramas. Por su parte Japón decidió seguir la versión americana de PDH

hasta el nivel 2 de la jerarquía (6,312 Mbps) pero creó la suya a partir del

nivel 3. Hay por tanto tres sistemas incompatibles de PDH. Dicho en

pocas palabras, el sistema telefónico digital mundial basado en PDH es

un desastre. Como consecuencia de ello los enlaces telefónicos

transoceánicos necesitan el uso de costosas y caras cajas negras que

conviertan un sistema en otro.

Además de la incompatibilidad intercontinental el sistema PDH tiene

otros dos inconvenientes importantes: fue diseñado pensando en

52

sistemas de transmisión de cable coaxial y microondas y no en fibra óptica;

por consiguiente la PDH no utiliza la transmisión por fibra óptica con toda

la eficiencia que sería posible. El hecho de ser una transmisión

plesiócrona (uso de múltiples relojes en las jerarquías 2 y superiores)

impide extraer directamente canales cuando viajan en tramas de

jerarquía superior a T1 o E1. Por ejemplo para extraer (o sustituir) un

sólo canal de una línea E4 es necesario demultiplexar todos los niveles

hasta el E1 correspondiente.

Podemos sintetizar los cinco problemas principales de PDH:

Incompatibilidad intercontinental

No pensada para fibra óptica

Capacidades máximas bajas (Japón 98 Mbps, EEUU 274 Mbps,

Resto del Mundo 139 Mbps)

Carece de herramientas de gestión ni posibilidad de tolerancia a fallos

El uso de bits de relleno impide el multiplexado entre niveles no

contiguos.

Para resolver estos problemas, los ingenieros de Bellcore (laboratorio de

investigación de las compañías telefónicas en Estados Unidos)

empezaron a trabajar en 1985 en un estándar que denominaron SONET

(Synchronous Optical Network). En SONET la técnica de bits de relleno

se sustituyó por el uso de punteros que indicaban exactamente en que

bit empezaba cada una de las tramas multiplexadas; de esta forma se

53

podía acceder de forma directa a la información de un canal determinado y

extraer la información deseada sin tener que perturbar al resto de los

canales.

SONET pretendía ser una jerarquía síncrona que sustituyera a la PDH

americana por encima del nivel T3 (que era el más utilizado); la

velocidad básica que se definía con la nueva tecnología era de 49,9

Mbps, adecuada para encapsular de manera relativamente eficiente una

línea T3 (los 5 Mbps adicionales eran necesarios para información de

gestión del sistema, otro de los puntos en que SONET mejoraba

considerablemente las facilidades respecto a PDH). Sucesivos valores

se construían sencillamente como múltiplos de esta velocidad.

FIGURA 6 - MULTIPLEXIÓN SDH

E3

E1 . .

E1

E3

Conversor

electro-óptico

Codificador

(scrambler)

Multiplexor

4:1Multiplexor

4:1

OC-48cSTM-16STM-4STM-1

STM-1

STM-4

STM-4

STM-4

Tramas SDH

E3

E3

STM-1

STM-1

54

Dado que la conectividad transoceánica era uno de sus principales problemas,

Bellcore propuso a la CCITT en 1987 la adopción de SONET como

estándar internacional. La propuesta no fue bien recibida en Europa, ya

que las dos jerarquías mas utilizadas (E3 y E4) no encajaban bien en los

valores elegidos por los americanos: la E3 desperdiciaba mucha

capacidad de los 49,9 Mbps, y la E4 no cabía con la información de

gestión en 149,7 Mbps, por lo que tenía que utilizarse para su transporte

una trama de 199,6 Mbps, que de nuevo desperdiciaba mucha

capacidad. Por su parte Japón, con su sistema peculiar, tenía también

sus objeciones. Todos tuvieron que ceder en parte de sus pretensiones,

y finalmente se llegó al siguiente acuerdo: La velocidad básica de

SONET se estableció en 51,84 Mbps. Esta se denomina OC-1 (Optical

Carrier 1) para interfaz óptica y STS-1 (Synchronous Transfer Signal 1)

para interfaz eléctrica; los valores superiores son múltiplos de esta

velocidad y se denominan OC-n o STS-n donde n es el número de veces

que contiene el valor básico. No todos los múltiplos están permitidos. El

estándar internacional, que se denomina SDH (Synchronous Digital

Hierarchy) utiliza como velocidad fundamental OC-3, es decir 155,52

Mbps, y se denomina STM-1 (Synchronous Transfer Module 1). Los

valores superiores son múltiplos de esta velocidad, y se denominan

STM-n, donde n es el número de veces que contiene un STM-1. No

todos los múltiplos están permitidos.

55

Así sobre un OC-1 se transporta en América un T3, en Europa un E3 y en

Japón un 'J3.1' (32,064 Mbps); sobre un OC-3 se transporta en Europa

un E4 y en Japón un 'J3.2' (97,728 Mbps); sobre un OC-9 se transporta

en Japón un 'J4' (397,2 Mbps). En cada caso el grado de

aprovechamiento varía. La compatibilidad internacional está garantizada

por la existencia de velocidades comunes en todos los países a partir de

155,52 Mbps. A este estándar se le conoce habitualmente como

SONET/SDH. La comunicación en SONET/SDH es siempre full dúplex y

simétrica.

TABLA 1.1 - VELOCIDADES DE SDH

Señal eléctrica u óptica

Equivalencia SONET

Caudal (Mb/s)

STM-1 STS-3, OC-3 155,52

STM-2 STS-6, OC-6 311,04

STM-3 STS-9, OC-9 466,56

STM-4 STS-12, OC-12 622,08

... ... ...

STM-16 STS-48, OC-48 2488,320

... ... ...

En la tabla anterior hemos especificado las velocidades total y de datos

en cada caso. A partir de ellas podríamos calcular el tamaño de trama,

por ejemplo una trama STM-1 tiene un tamaño de 2430 bytes

(155.520.000/8.000/8) de los cuales 2349 son aprovechables; quedando

los 81 restantes reservados para información de gestión del sistema. Las

interfaces OC-3 (STM-1) y OC-12 (STM-4) que corresponden a 155,52

56

Mbps y 622,08 Mbps están especificadas en la capa física de ATM. La

velocidad de 155,52 Mbps es la más utilizada en estas redes; a menudo

se la suele referir como 155 Mbps (aunque sería más correcto decir 156

Mbps).

Un sistema SONET/SDH está formado por un conjunto de

conmutadores, multiplexadores y repetidores, todos interconectados por

fibra óptica. Si por ejemplo queremos interconectar dos ordenadores

mediante un STM-1 los enchufaremos físicamente a dos multiplexores

SDH (también llamados ADM, Add-Drop Multiplexer), que a su vez

estarán interconectados mediante dos fibras (una para cada sentido).

Según la distancia que separe los ADM’s puede ser necesario el uso de

repetidores. Se puede conectar varios multiplexores en forma de anillo,

en cuyo caso los datos viajan siempre en el mismo sentido, con lo que

se consigue comunicación full dúplex utilizando una sola fibra para

constituir el anillo; sin embargo lo normal es utilizar dos fibras y tener

una de ellas de reserva para caso de avería, con conmutación

automática en cuestión de milisegundos. Se puede hacer también

topologías más complejas, en malla, utilizando conmutadores SDH.

La fibra que une directamente dos equipos SDH cualesquiera

(multiplexores, conmutadores o repetidores) se denomina sección; a la

unión entre dos multiplexores contiguos (posiblemente a través de

repetidores) se la conoce como línea; por último la definición de un

57

camino completo de comunicación entre dos multiplexores para la

interconexión de dos equipos finales (que puede atravesar varios

repetidores y multiplexores intermedios) se llama ruta.

FIGURA 7 - ENLACE EN UNA RED SONET/SDH

Las velocidades de SONET/SDH son tan elevadas que estas

infraestructuras se utilizan normalmente para transportar múltiples

canales de datos, voz, etc. Estos pueden ser canales SDH de velocidad

inferior, por ejemplo un STM-4 transportando cuatro STM-1, o canales

PDH, o combinaciones de ambos (por ejemplo un STM-4 transportando

dos STM-1, un E4, dos E3 y 21 E1). Existen unas reglas que especifican

las capacidades máximas, que son siempre inferiores a lo que cabría

esperar de la simple suma de velocidades. Los canales que se agrupan

en uno de velocidad superior se denominan tributarios de éste.

58

La capa física de SONET/SDH se subdivide en cuatro subcapas. La más baja

se denomina subcapa fotónica y especifica las características físicas de

la luz y la fibra utilizadas, que pueden ser monomodo o multimodo y

siempre trabajan en segunda ventana. Las tres capas siguientes

corresponden a la sección, línea y ruta. La subcapa de sección se ocupa

de los enlaces punto a punto entre elementos contiguos cualesquiera

(repetidores, multiplexores o conmutadores); la subcapa de línea se

encarga de la multiplexación y desmultiplexación de tributarios entre dos

multiplexores. La subcapa de rutas se ocupa de los problemas

relacionados con la comunicación extremo a extremo. Como podemos

ver existe un cierto paralelismo entre las cuatro subcapas de

SONET/SDH y las cuatro primeras capas del modelo OSI.

Una red SONET/SDH está formada por:

Repetidores

Multiplexores llamados ADMs (Add-Drop Multiplexer). Permiten

intercalar o extraer tramas (p.e. una STM-1 en una STM-4). Permiten

crear anillos.

Digital Cross-Connect: actúan como los ADMs pero permiten

interconexiones más complejas (con más de dos puertos)

Sinteticemos entonces las seis soluciones de SONET/SDH para los

problemas de PDH:

59

El sistema americano (SONET) no es idéntico al internacional (SDH)

pero ambos son compatibles.

Define interfaces de fibra óptica

La capacidad llega (de momento) a 10 Gbps

Dispone de herramientas de gestión y tolerancia a fallos (recupera

averías en 50ms.)

Utiliza punteros; permite el multiplexado entre niveles no contiguos

Permite seguir utilizando PDH en enlaces de menor capacidad

Los sistemas de transmisión basados en SONET/SDH son la base de

las modernas infraestructuras de telecomunicaciones. Para la

transmisión de datos SONET/SDH suministra un transporte

extremadamente fiable, tanto por la baja tasa de errores de la fibra

óptica y el sistema de transmisión síncrono, como por la posibilidad de

disponer de caminos físicos redundantes con conmutación automática

en caso de avería. Algunas compañías telefónicas están poniendo a

disposición de sus grandes clientes el uso de infraestructuras

SONET/SDH, especialmente para la constitución de redes privadas

virtuales, es decir la creación de redes integradas de voz y datos de alta

capacidad.

60

2 TECNOLOGÍA DE VoIP

61

Antes de poder hablar de Voz sobre IP, es necesario explicar lo que es IP. La

abreviación IP quiere decir Internet Protocol. La versión 4 es la más usada

actualmente y es común usar el término IPv4 para referirse a ella. Cuando no

se menciona la versión, normalmente se habla de la versión 4. Es también este

el caso de la presente tesis.

Veremos a continuación algunas características de las redes IP y

describiremos los protocolos que más se usan sobre IP. Después se darán

algunas razones para el uso de IP en las comunicaciones de voz.

2.1 Arquitectura del software de la red

2.1.1 Diseño por capas

Para facilitar el diseño del software de red, se utiliza el modelo de

“Diseño por Capas”. En este modelo cada capa provee una cierta

funcionalidad, que puede ser usada por la capa inmediata superior. Hay

muchas ventajas en el uso de este modelo.

Antes que nada, el software es mucho más fácil de diseñar. Tratar de

implementar una funcionalidad deseada sin tener una base sobre la cual

comenzar o tratando de resolver todos los problemas en forma unificada

y conjunta sería sustancialmente difícil y probablemente resultaría en un

software plagado de fallas. Las mismas, gracias a la complejidad del

62

diseño, serían difíciles de encontrar. Dividiendo el software en capas, uno solo

se preocupa por implementar una funcionalidad por cada capa. Esto

eleva la eficiencia del diseño y hace más sencilla la detección de errores.

Otra ventaja es la adaptabilidad. Si se quiere hacer cambios al software,

como por ejemplo corregir una falla o mejorar algún algoritmo, sólo se

necesita modificar las capas relacionadas si la interfaz con la capa

superior se mantiene. Estrechamente relacionada con esta característica

se encuentra la portabilidad. Si las capas están bien diseñadas sólo

algunas de ellas deberán ser cambiadas para usar el software con otro

hardware de red u otro sistema operativo. Finalmente, debido a que

algunas de estas capas serán muy probablemente implementadas como

parte del sistema operativo como tal, las aplicaciones de usuario no

tienen que contenerlas, haciendo de este modo posible que su tamaño

no se incremente innecesariamente.

Para hacer posible la comunicación entre dos estaciones, es preciso que

ambas estén conectadas a algún tipo de medio físico. Toda la

información será enviada a través de este medio pero sólo la capa

inferior tendrá acceso directo a ella. Conceptualmente, sin embargo, dos

capas en diferentes estaciones pero en la misma capa se pueden

comunicar directamente. Las reglas y convenciones usadas en esta

comunicación están contenidas en el protocolo específico de dicha capa.

63

El juego completo de protocolos es llamado “Pila de protocolos”. La figura 2.1

ilustra mejor lo anterior.

FIGURA 8 - EJEMPLO DE DISEÑO POR CAPAS

Cuando una capa quiere transmitir cierta información a la capa

correspondiente en la otra estación usa las funcionalidades de la capa

que está debajo para realizarlo. Dicha capa añade algo de información,

usualmente en forma de cabecera, y usa la capa inferior para transmitir

la información. Este proceso se repite hasta que los datos son finalmente

enviados a través del medio físico.

64

Cuando estos llegan al receptor la primera capa procesa la información

pertinente y pasa los datos a la capa superior. En cada capa este

proceso se repite.

2.1.2 El Modelo de Referencia OSI

El modelo de referencia OSI (Open Systems Interconnection) posee

siete capas y fue desarrollado por la ISO (International Standards

Organization). Este modelo define únicamente la función de cada capa

sin definir, por ejemplo, qué protocolo se debe usar. En

implementaciones reales resulta que algunas de las capas están casi

vacías mientras que otras son demasiado elaboradas.

FIGURA 9 - MODELO DE SIETE CAPAS OSI

Capa de Aplicación

Capa de Presentación

Capa de Sesión

Capa de Transporte

Capa de Red

Capa Enlace de Datos

Capa Física

Capa 7

Capa 6

Capa 5

Capa 4

Capa 3

Capa 2

Capa 1

65

Sin embargo, conceptualmente el modelo es bueno y es un buen ejemplo de

un diseño por capas.

2.1.2.1 Capa física

Es la capa más baja en el modelo y la única que tiene acceso

inmediato al medio de comunicación. Es responsable por la

transferencia de bits de la fuente al destino que está conectado al

mismo medio.

2.1.2.2 Capa de enlace de datos

Esta capa usa las facilidades de la capa física para crear un canal

de comunicación más confiable. Esta capa hace posible mandar

bloques de información, llamados tramas en forma confiable de

una estación a otra.

2.1.2.3 Capa de red

Hasta ahora las capas sólo se han encargado de transportar

información entre estaciones conectadas al mismo medio. La

función de la capa de red es hacer posible el envío de paquetes a

una estación que tiene una conexión con la fuente pero que no

está conectada al mismo medio físico. Esto implica que entre los

diferentes medios físicos debe haber dispositivos que transfieren

datos de un medio a otro. Estos dispositivos son llamados

66

usualmente ruteadores o gateways. El uso de estos dispositivos hace

necesario adicionar funciones a la capa de red.

En primer lugar, que entre una fuente y un destino existan varias

rutas posibles. La capa de red debe determinar cuál usar. Estas

rutas pueden determinarse con anticipación pero también es

posible que la capa de red ajuste la información de enrutamiento

en forma dinámica para alcanzar un mejor rendimiento. Por otra

parte como el tráfico entre redes adyacentes puede ser muy

grande es posible que uno solo de estos dispositivos no sea

suficiente, convirtiéndose entonces en un cuello de botella. La

capa de red trata de lidiar con tales congestiones.

2.1.2.4 Capa de transporte

La capa anterior hizo posible el envío de los datos de una estación

a otra. En esa capa la comunicación se realizaba intercambiando

paquetes. La capa de transporte hace posible considerar los datos

como un flujo de bytes y no en términos de paquetes. La misma

capa divide la información en unidades más pequeñas y la

entrega a la capa de red. Si algunos paquetes se pierden esta

capa debe manejarlo y enviar al receptor la secuencia correcta de

bytes. Para poder seguir el rastro de los datos han sido ya

enviados y cuales no, la capa de transporte utiliza una táctica

orientada a la conexión.

67

La capa de transporte tendrá también mecanismos para el control de flujo,

para prevenir el envío excesivo de información a receptores

lentos, y mecanismos de prevención de congestión. Notar que la

capa de red posee también un mecanismo de control de

congestión. Sin embargo, la mejor manera de manejar la

congestión es prevenirla antes que suceda. Esta es la función de

la capa de transporte.

Esta es la primera capa en ser realmente end-to-end. La capa

física y de enlace de datos sólo se pueden comunicar con los

terminales vecinos. La capa de red transporta la información, paso

a paso, de la fuente al destino. Para esta capa, sin embargo, la

topología de la red se vuelve transparente al usuario.

2.1.2.5 Capa de sesión

La capa de sesión hace posible establecer sesiones entre dos

estaciones. Una sesión extiende las capacidades de la capa de

transporte con servicios adicionales. Un ejemplo de dichos

servicios es la sincronización. Durante una transferencia pueden

existir puntos de sincronismo. Si la transferencia de datos se

interrumpiera por un error, la transferencia podría ser

recomenzada desde el último punto de sincronismo en vez de

comenzar la transmisión nuevamente.

68

2.1.2.6 Capa de presentación

Esta capa toma en consideración el tipo de información que esta

siendo transferida. Esta capa podría, por ejemplo, hacer las

conversiones necesarias si una computadora esta enviando

caracteres ASCII y la otra caracteres Unicode.

2.1.2.7 Capa de aplicación

Es la capa más alta en el modelo. En esta residen la mayoría de

aplicaciones de red del usuario final. Para comunicarse dichos

programas usan sus propios protocolos. Ejemplos de tales

aplicaciones son los programas de transferencia de archivos las

que representan un terminal virtual.

2.1.3 El Modelo de Referencia TCP/IP

El IP es un protocolo usado en el modelo TCP/IP. Este fue originalmente

diseñado para su uso en ARPANET, una red militar de fines de los

sesenta. Esta red es, en verdad, la que creció para convertirse en lo que

hoy conocemos como Internet.

Debido a su orientación militar, existieron dos requerimientos principales

en su diseño. El primero fue su robustez. El Departamento de Defensa

quería que la comunicación estuviera asegurada aún cuando algún

69

ruteador o línea saliera de operación. El segundo requerimiento fue la

interoperabilidad. Como existían diferentes tipos de hardware envueltos

(redes de cobre, enlaces satelitales, etc.), se deseaba una serie de

protocolos que no sólo pudiera manejar estos tipos de hardware por

separado, sino que también hiciera posible conectarlos.

Comparado con el modelo OSI hay una gran diferencia en la forma en

que este modelo fue creado. El modelo OSI fue diseñado primero y

posteriormente se crearon los protocolos que se adecuaran al modelo.

Esto hizo al modelo OSI bastante genérico. El modelo TCP/IP, en

cambio, fue creado de la manera opuesta. Los protocolos fueron

diseñados para satisfacer los requerimientos del Departamento de

Defensa y luego de la descripción de estos protocolos surgió el modelo

de referencia. Esto quiere decir que el modelo TCP/IP en realidad no

encaja en ninguna red que no sea una red TCP/IP. Por otra parte, el

modelo por capas no es seguido en forma estricta. En el modelo TCP/IP

existen ciertas violaciones a este principio. El modelo TCP/IP tiene

cuatro capas, como se aprecia en la figura a continuación.

70

FIGURA 10 - MODELO DE CUATRO CAPAS TCP/IP

A continuación una descripción de las cuatro capas:

2.1.3.1 Capa de estación a red

Es la capa más baja del modelo. Es también llamada Capa de

Enlace o Capa de Interfaz de Red. El único requerimiento del

modelo es que esta capa debe ser capaz de transmitir y recibir los

datagramas IP que recibe de la capa superior. Se puede hacer un

paralelo con las capas física y de enlace del modelo OSI. Esto

implica que esta capa usualmente sólo es capaz de enviar

información a estaciones que estén conectados al mismo medio

físico.

Capa de Aplicación

Capa de Transporte

Capa de Internet

Capa de Estación a Red

Capa 4

Capa 3

Capa 2

Capa 1

71

2.1.3.2 Capa de Internet

Esta capa equivale a la capa de red en el modelo OSI. Su trabajo

consiste en llevar paquetes de la fuente al destino, a través de

diferentes redes de ser necesario. Sin embargo no hay garantía

de que el paquete llegue, o de que el orden de la transmisión se

respete en la recepción. Esta capa ofrece un servicio conocido

como "el mejor esfuerzo”. No hay noción de conexión en esta

capa. Los paquetes intercambiados son llamados datagramas IP,

los cuales consisten en un campo de cabecera y uno de

información.

Como en la capa de red de OSI, dispositivos intermedios,

llamados ruteadores, son necesarios para transmitir la información

a través de redes distintas. Los datagramas IP pueden ser

enviados a su destino mediante saltos de ruteador a ruteador.

Una vez más, como en la capa de red de OSI, esto implica que los

algoritmos de enrutamiento y de control de congestión son

aspectos importantes para la capa de Internet.

2.1.3.3 Capa de transporte

Para asegurar que múltiples aplicaciones puedan usar la red al

mismo tiempo, es necesario un mecanismo de nomenclatura. La

capa de Internet posee un mecanismo para identificar diferentes

estaciones, pero aun se hace necesario diferenciar entre los

72

diferentes procesos que hacen uso de la red. Esto es realizado por la capa de

transporte mediante el número de puerto. Esta capa tiene una

funcionalidad similar a la capa de transporte del modelo OSI.

El modelo TCP/IP tiene dos protocolos de capa de transporte. Uno

de ellos es el Transmission Control Protocol (TCP). Este protocolo

transforma el inseguro servicio por paquetes no orientado a la

conexión de la capa de Internet a un flujo orientado a la conexión

confiable de bytes. Es un protocolo muy importante pues le brinda

la confiabilidad a la comunicación.

El otro protocolo es el User Datagram Protocol (UDP). Este es un

protocolo para aplicaciones que no necesitan el servicio ofrecido

por TCP o quieren usar un protocolo propio. El UDP es

simplemente una extensión del IP. Es un protocolo inseguro, no

orientado a la conexión y cuya única extensión sobre el IP es la

presencia de un número de puerto y de un verificador de errores

(checksum).

73

2.1.3.4 Capa de aplicación

Como en el modelo OSI, la capa de Aplicación contiene

protocolos de aplicaciones de red. Entre estas se encuentran

aplicaciones de terminal virtual (TELNET), aplicaciones de

transferencia de archivos (FTP) y aplicaciones de correo

electrónico (SMTP).

2.2 Funcionamiento del protocolo IP

2.2.1 Formato del paquete IP

Cada paquete enviado por la capa IP se conforma de una cabecera IP

seguida por la información real a enviar. Al enviar la información el byte

más significativo es enviado primero y el menos significativo es enviado

último.

FIGURA 11 - FORMATO DE LA CABECERA IP

Versión IHL Tipo de Servicio Longitud Total

Identificación Flags Corrimiento del Fragmento

Time to Live Protocolo Checksum de Cabecera

Dirección IP Fuente

Dirección IP Destino

Opciones (no obligatorio)

0 31

74

El campo “Versión” en la actualidad tiene siempre el valor de 4. En un

futuro permitirá hacer la transición a IPv6 más sencilla. El campo IHL

(Internet Header Lenght) especifica la longitud de la cabecera en grupos

de 32 bits. La parte obligatoria de la cabecera IP consiste, como se

aprecia en la figura, en 5 palabras de 32 bits. Este por lo tanto es el

mínimo valor válido para este campo. El campo de “Tipo de Servicio”

(ToS) fue creado para proveer calidad de servicio, pero en la práctica ha

sido muy poco usado. Sin embargo para fines de brindar a la voz la

calidad requerida será necesario prestarle atención a este campo. El

tamaño del paquete IP esta especificado en el campo “Longitud Total”.

Es un campo de 16 bits por lo que la longitud máxima es de 65535

bytes. El campo “Identificación” es una ayuda para reconstruir

datagramas. Todos los fragmentos de un datagrama dado tienen el

mismo valor en este campo. El valor en este campo es incrementado

para cada datagrama enviado. Usando los campos de “Flags” y

“Corrimiento de Fragmento” la capa de Internet puede reensamblar

datagramas fragmentados. El campo “Time to Live” es usado para limitar

el tiempo de vida de un datagrama. El valor en este campo será

decrementado por cada ruteador que se encuentre en el camino.

Cuando el valor en este campo sea cero el datagrama será descartado.

El campo “Protocolo” es usado para especificar a qué protocolo

pertenece la información dentro del datagrama. Puede pertenecer al

TCP o a algún otro protocolo de control de la capa de Internet. El

75

“Checksum de Cabecera” se utiliza para verificar la recepción sin errores de la

cabecera IP. A continuación la cabecera contiene las direcciones de

fuente y destino en campos de 32 bits cada uno. Las opciones pueden

ser usadas para brindar facilidades adicionales a los datagramas IP

(timestamp, source routing, etc.).

2.2.2 Direccionamiento

Cada estación en una interconexión de redes (Internet) que usen IP,

debe tener una única dirección IP. La dirección IP es un valor de 32 bits

que puede ser clasificado de la siguiente manera:

FIGURA 12 - CLASES DE DIRECCIONES IP

Una dirección IP es normalmente mostrada en formato decimal con

puntos intermedios. Los 32 bits, que se separan en 4 grupos de 8, se

escriben en formato decimal separados por puntos.

0 Identificador de Red Identificador de Estación

1 Identificador de Red Identificador de Estación 0

1 Identificador de Red Identificador de Estación 1 0

1 Identificador de grupo Multicast 1 0

1 Reservado 1

1

0 1 1

Clase A

Clase B

Clase C

Clase D

Clase E

76

Las tres primeras clases contienen direcciones que pueden ser asignadas a

estaciones. Existen, sin embargo, algunas restricciones. Por ejemplo, el

identificador de estación no puede tomar el valor de 0 (dirección de la

red), ni el de 255 (broadcast). De las otras dos clases, sólo la clase D es

realmente usada. La clase E esta reservada para uso futuro. La clase D

especifica una dirección multicast, la que permite enviar información a un

grupo de estaciones. Es decir, un paquete es enviado a todas las

estaciones pertenecientes a un grupo multicast.

2.2.3 Enrutamiento

La capa de Internet usa la capa de enlace para poder transmitir la

información. Sin embargo, la capa de enlace puede solamente entregar

información a estaciones que estén conectadas al mismo medio. Para

poder enviar esta información a través de múltiples redes se usan los

ruteadores. Estos dispositivos conectan redes distintas y se aseguran

que los datagramas IP sean enviados a la red correcta. Explicaremos en

forma básica el mecanismo de enrutamiento.

Cuando la capa de Internet de la estación transmisora envía un

datagrama a alguna otra estación, primero examina la dirección IP de la

estación receptora. Esto es necesario porque la capa de Internet debe

comunicar a la capa de enlace a qué máquina enviar la información. Si la

77

dirección IP de destino se encuentra en la misma red la información se enviará

directamente hacia la estación destino. De no ser este el caso la capa de

Internet examina su tabla de enrutamiento. En esta tabla, de acuerdo a

la dirección IP de destino, se puede encontrar la dirección de otro

ruteador apropiado para llegar hacia la estación destino. Este ruteador

llevará a cabo el procedimiento anterior hasta que el datagrama llega a

su destino final.

Para asegurarse que las rutas escogidas sean las correctas, los

ruteadores se comunican entre si. Intercambian información de las redes

a las cuales están conectadas y de sus tablas de enrutamiento, después

de lo cual actualizan su propia tabla de modo que se obtiene la mejor

ruta para cada destino. El tipo de información y la forma en como es

intercambiada son determinados por el protocolo de enrutamiento usado.

Ejemplos de este tipo de protocolos son OSPF (Open Shortest Path

First) y BGP (Border Gateway Protocol).

2.2.4 ¿Por qué usar Redes IP?

Las redes IP tienen ciertas características no deseadas para la

transmisión de voz. Por ejemplo, el retardo de las celdas es variable y

difícilmente predecible, un mecanismo común en caso de congestión es

el descarte de paquetes, los datagramas no siguen necesariamente la

78

misma ruta para llegar de una misma fuente a un mismo destino por lo que

pueden llegar en desorden, etc. Sin embargo, transportar información de

voz en paquetes tiene algunas ventajas sobre el sistema tradicional.

Cuando se hace una llamada telefónica se reservan recursos para

construir un circuito temporal entre la fuente y el destino. El ancho de

banda usado durante toda la llamada es fijo lo que, por un lado, es una

garantía en términos de calidad de voz, pero por otro lado desperdicia

gran cantidad de ancho de banda porque durante una conversación hay

muchos intervalos en los cuales las personas permanecen calladas.

Usando Voz sobre IP estos silencios pueden ser detectados de modo

que sean descartados antes de enviarlos para ahorrar ancho de banda.

Otra ventaja es la posibilidad de compresión.

Llegado este punto una posible pregunta podría ser: Si el IP no es el

único protocolo basado en paquetes ¿Por qué usarlo específicamente?

Este protocolo fue diseñado para transporte de datos y tiene muy

limitados mecanismos para brindar calidad de servicio. La razón principal

es su amplio despliegue a lo largo del mundo. Otras alternativas son por

ejemplo Voz sobre Frame Relay (VoFR) o Voz sobre ATM (VoATM), las

cuales si bien brindan un mejor soporte para el tráfico en tiempo real,

son protocolos mucho menos difundidos.

79

2.3 Interoperabilidad y calidad de servicio

Hasta hace unos años los desarrollos realizados para comunicaciones en

tiempo real sobre las redes de datos eran propietarios, es decir, cada fabricante

producía sus protocolos, procedimientos y algoritmos propios. Esto traía como

consecuencia inmediata la no interoperabilidad entre equipos de distintos

fabricantes. Poco a poco fueron apareciendo recomendaciones y estándares

que fueron siendo adoptados por el mercado. En la actualidad una

comunicación de voz usando tecnología de VoIP, consiste básicamente en lo

siguiente:

Antes de que la transmisión de la información en tiempo real se lleve a cabo, la

conexión entre los puntos a comunicarse debe ser establecida mediante un

protocolo de señalización. Luego de este paso, la voz será comprimida

mediante algún algoritmo para luego ser encapsulada en una serie de

protocolos que se adapten a las necesidades de la transmisión en tiempo real.

Al llegar al otro lado los datos son desencapsulados, descomprimidos y pueden

ser reproducidos para el usuario final. Mientras dure la comunicación deben

existir mecanismos que controlen y monitoreen la llamada y que, una vez esta

termine, liberen los recursos utilizados. Todas estas funciones son cumplidas

en la actualidad por los protocolos RTP, RTCP, H.323, SIP, UDP, DiffServ,

MPLS y una serie de algoritmos de compresión de voz y cabeceras. A

continuación pasamos a explicar en forma más detallada en que consisten

estos protocolos.

80

2.3.1 Protocolos de Señalización

Los protocolos de señalización son usados para establecer, modificar y

terminar sesiones multimedia. A diferencia de la señalización para

telefonía convencional, sobre una red IP la señalización necesita

intercambiar información referente a requerimientos de ancho de banda,

codificadores de audio y video, capacidades de transmisión de datos,

etc. Antes de que se inicie una comunicación, es necesario estar seguro

que ambos puntos comparten las mismas capacidades. En la actualidad,

los principales protocolos que proveen estos servicios son: SIP y H.323.

2.3.1.1 SIP (Session Initiation Protocol):

SIP es un protocolo de la capa de aplicación que está siendo

diseñado por la IETF (Internet Engineering Task Force). SIP es un

protocolo basado en texto, debido a que fue derivado del

protocolo HTTP. El SIP puede ser encapsulado en TCP o UDP

(ver 2.1.2), pero en caso de usar UDP en la capa de aplicación se

deben proveer mecanismos que garanticen cierta confiabilidad. El

SIP es un protocolo que sigue el modelo cliente-servidor, lo que

en términos generales significa que un cliente hace una solicitud

(request) de un servicio y un servidor maneja la solicitud y

responde (response) con un servicio.

81

El manejo de los mensajes se puede realizar en dos modos: modo proxy y

modo de redireccionamiento. En el modo proxy, el servidor se

encarga de la localización y notificación al usuario llamado, por lo

que el proceso es transparente para el cliente. En el modo de

redireccionamiento, el servidor recibe la solicitud de contacto con

un usuario dado, pero en vez de localizarlo y enviarle la solicitud,

le envía al usuario llamante la dirección donde puede localizarlo.

El cliente debe enviar una nueva solicitud, esta vez direccionada

hacia el usuario final en vez de al servidor.

La versión actual del SIP (2.0) tiene 6 tipos de solicitudes:

INVITE: Invita a un usuario a una comunicación y establece

una nueva conexión. Es usada para identificar y localizar a un

usuario específico. Para la negociación de los parámetros de

la sesión (número de puertos, codificador de voz a usar, etc.)

usa este tipo de solicitud.

ACK: Es usada para indicar que una solicitud del tipo INVITE

ha sido aceptada.

OPTIONS: Es usada para recopilar información acerca del las

capacidades de los usuarios.

BYE: Termina una conexión entre dos usuarios.

CANCEL: Sirve para cancelar la búsqueda de un usuario.

REGISTER: Informa al servidor la actual localización de un

usuario, para que pueda ser ubicado donde se encuentre.

82

Cuando un servidor recibe una solicitud, envía una respuesta. Cada tipo de

respuesta está identificado por un código numérico. Existen 6

tipos de respuestas:

1xx: Información

2xx: Éxito

3xx: Redireccionamiento

4xx: Fallo en solicitud

5xx: Fallo en servidor

6xx: Fallo Global

El servidor mantiene informado al cliente por medio de estas

respuestas. Un listado más detallado de los códigos numéricos

puede hallarse en la especificación del SIP (RFC 2543).

Además del tipo de solicitud y del código numérico, los mensajes

SIP contienen más información. Un mensaje consiste en una línea

inicial, varios campos de cabecera, una línea en blanco y un

cuerpo del mensaje (opcional) que puede contener una

descripción de la sesión. Las sesiones se describen usando el

protocolo SDP (Session Description Protocol).

83

2.3.1.2 H.323

El H.323 es un estándar de la ITU-T. En su arquitectura cada

cliente pertenece a una zona y hay un “gatekeeper” en cada zona,

en el cual todos los clientes deben estar registrados. Dicho

“gatekeeper” brinda las funcionalidades de traducción de

direcciones y control de admisión y ancho de banda.

La especificación H.323 define 3 canales de señalización:

RAS (Registration, Admission and Status) - Canal establecido

entre el usuario y el “gatekeeper”. Es usado para registrarse y

solicitar recursos y ancho de banda para la llamada. Usa el

protocolo UDP.

H.225/Q.931 - Es el canal usado para comenzar y culminar

llamadas. También se usa para la provisión de servicios

suplementarios. Usa el protocolo TCP.

H.245 - Canal usado para transmitir información de control

durante una llamada y controlar los canales lógicos entre los

puntos finales. Usa el protocolo TCP.

En la actualidad el protocolo más usado es el H.323 (por ser más

antiguo), pero poco a poco el SIP está ganando mercado debido a

su simplicidad y su gran escalabilidad.

84

2.3.2 Protocolos Estándar para Transporte de Voz

Los requerimientos de las aplicaciones en tiempo real son diferentes a

los de las aplicaciones tradicionales, puesto que el énfasis se centra en

la disminución del retardo más que en la integridad de la información. El

protocolo TCP (Transfer Control Protocol) es utilizado para llevar a cabo

comunicaciones confiables, pero sus mecanismos de control de flujo y

detección de errores lo hacen no apropiado para transmisiones cuyo

retardo debe ser mínimo. Debido a esto se desarrolló el RTP (Real-Time

Transfer Protocol). Este protocolo puede correr sobre protocolos de

capas inferiores, con o sin orientación a la conexión, quienes se

encargan del entramado y la segmentación. Típicamente, las

aplicaciones encapsulan el RTP sobre el protocolo UDP (User Datagram

Protocol) para usar sus servicios de multiplexación y verificación de

errores. El RTP realiza las funciones de identificar el tipo de información

y marcar los paquetes con un número de secuencia y hora de envío. Hay

que notar que el RTP en sí no provee de ningún mecanismo para

asegurar la calidad de servicio y más bien confía en los protocolos de

capas inferiores para realizar tal tarea. A su vez el RTP utiliza un

protocolo llamado RTCP (Real-Time Control Protocol) que realiza un

monitoreo de la calidad de la comunicación y recopila información acerca

de los participantes.

85

2.3.3 Protocolos de Calidad de Servicio

Las redes basadas en IP serán la base de la infraestructura de la red

pública del siglo XXI y brindarán tanto servicios en tiempo real como

servicios para los cuales el retardo no sea importante. Sin embargo, el

brindarlos de manera exitosa depende de la posibilidad de proveer un

transporte confiable, predecible y diferenciado sobre IP. Con tráfico de

requerimientos muy especiales siendo transportados a través de una

infraestructura de red que por diseño es “best-effort”, el tópico de

Calidad de Servicio (Quality of Service: QoS) se vuelve clave.

Dentro de este contexto, QoS se refiere al exitoso alcance de un nivel de

calidad deseado o “clase de servicio”. Una clase de servicio se

caracteriza por un grupo de parámetros de desempeño que incluyen:

Retardo

Variación del retardo o jitter

Ancho de Banda

Pérdida de Paquetes

Estos parámetros son usados para diferenciar el nivel de calidad que

provee un servicio. Está implícita en el concepto de QoS la posibilidad

de diferenciar el tráfico hacia diferentes clases de servicio, las cuales

86

pueden ser tratadas en forma individual y predecible por los dispositivos de

red.

El principal problema con el IP clásico es que no fue diseñado para

manejar tráfico con distintos requerimientos de calidad. En una red

basada en IP todo el tráfico es tratado igual y el servicio está basado en

la disponibilidad de los recursos, sin ofrecer garantía alguna. Ante este

problema los proveedores de servicio evitaban la congestión

sobredimensionando sus enlaces de manera que el retado, el jitter y las

perdidas fueran mínimas. Esta solución es aceptable para transportar

voz sobre la red de telefonía pública, sin embargo para una red como

Internet, cuyo tráfico se duplica cada 4 meses, es prácticamente

imposible relacionar el volumen del tráfico de datos con el ancho de

banda de los enlaces a usar en una red IP. Debemos entonces usar otra

clase de mecanismos para poder llevar esta tarea a cabo de manera

eficiente.

Antes de poder entregar calidad de servicio al tráfico que atraviesa una

red, se debe implementar mecanismos que puedan separar dicho tráfico

en diferentes clases de servicio. Por ejemplo, los requerimientos de

aplicaciones como VoIP son distintos que los de fax o que los de correo

electrónico, los que son menos sensibles al retardo y ancho de banda.

Por lo tanto, tráfico con diferentes requerimientos debe ser separado en

87

diferentes categorías. Este concepto de clasificación de tráfico se conoce

como Clase de Servicio (Class of Service: CoS).

Para definir y brindar una Clase de Servicio los requerimientos tanto del

usuario como de la aplicación deben ser conocidos por la red. A su vez

la red debe ser capaz de proveer los mecanismos que logren que el

servicio alcance los parámetros de calidad requeridos. Técnicas

recientes que enfrentan este problema incluyen el manipular el campo

ToS (Type of Service) de la cabecera IP, o encapsular el paquete IP.

Estas técnicas son usadas por el DiffServ (Differentiated Services) y el

MPLS (MultiProtocol Label Switching), que se encuentran bajo revisión

en la IETF. Veremos a continuación con más detalle de qué se tratan

estas técnicas.

2.3.3.1 DiffServ

El DiffServ marca cada paquete que tenga requerimientos

especiales de servicio, permitiendo de esta manera que las

decisiones de enrutamiento sean tomadas por paquete en vez de

por sesión. Este proceso hace más eficiente el uso del ancho de

banda porque elimina la necesidad de reservar ancho de banda

ya que no se sabe cuánto se necesita exactamente.

DiffServ marca el paquete usando el campo ToS de la cabecera

IPv4. No se ciñe a la actual especificación del uso del campo ToS

(RFC 1349), sino que más bien lo renombra como el campo DS

88

(Differentiated Services), el cual incluye un subcampo de seis bits: DSCP (CD

Code Point) y dos bits actualmente no usados. El campo DSCP

lleva información acerca de los requerimientos del servicio, o

prioridad relativa del paquete IP. Usando los 6 bits, el DiffServ es

capaz de definir 64 niveles de servicio, permitiendo una mayor

granularidad. Por ejemplo actualmente están definidas las clases

de servicio:

Best Effort (RFC2474), que no da ningún tratamiento especial

al tráfico, otorgándole el ancho de banda que no está siendo

ocupado.

Expedited Forwarding (RFC 2598), usado para establecer un

servicio con ancho de banda garantizado, minimizando el

retardo y la pérdida de paquetes.

Assured Forwarding (RFC 2597), define una clase de servicio

con una garantía de entrega mayor a la del Best Effort, pero

inferior a la de Expedited Forwarding. Interiormente define

cuatro distintas clases de tráfico, cada una con tres posibles

probabilidades de descarte.

Gracias a que el DiffServ trabaja en la capa 3, la calidad de

servicio solicitada puede ser alcanzada hasta que el paquete

alcance su destino, ya que cada ruteador lee la cabecera IP.

Ahora, veamos los mecanismos que hacen posible que, una vez

89

reconocido un paquete dentro de una clase de servicio, los parámetros de

calidad deseados sean alcanzados.

Los ruteadores de borde de la red IP deben cumplir la tarea de

acondicionar el tráfico, es decir clasificar el tráfico - según

diversos criterios - y marcar el campo DS, monitorear y modificar

las características de la distribución del tráfico cuando sea

necesario, y de reforzar acuerdos de servicio entre redes IP bajo

distintas administraciones. Gracias a que son los ruteadores de

borde los que realizan esta minuciosa tarea, los ruteadores en el

núcleo ven simplificada su labor en forma considerable.

Los ruteadores de núcleo cumplen la función de leer el campo DS

y de, según la clase de servicio, distribuir los paquetes entre las

distintas colas de salida que existen en cada interfaz. Las colas de

salida proveen un alto grado de control sobre la calidad entregada

al tráfico. Cuando existe congestión en una interfaz las colas se

usan para mantener en espera, en forma ordenada, al tráfico en

exceso mientras la congestión disminuye. Para proveer diferentes

niveles de QoS a diferentes tipos de tráfico, se puede otorgar

niveles de prioridad a las colas de salida. De este modo paquetes

con distintos requerimientos de calidad pueden ser localizados en

colas separadas y ser tratados en forma distinta en una misma

interfaz.

90

Las colas de salida deben ser administradas en forma cuidadosa para prevenir

la ocurrencia de pérdida de paquetes y retardo excesivo. Estos

problemas pueden ocurrir bajo numerosas situaciones, pero la

principal razón es que hay demasiados paquetes esperando ser

enviados y muy poco espacio en la cola. WRED (Weighted

Random Early Detection) y WFQ (Weighted Fair Queuing) son

mecanismos que ayudan a lidiar con las situaciones de

congestión.

RED (Random Early Detection) trabaja con el TCP (Transfer

Control Protocol) para detectar y evitar la congestión en el núcleo

de la red. Cuando el RED detecta que los datos están llegando a

una velocidad mayor a la que pueden ser enviados, un algoritmo

es usado para descartar paquetes en forma aleatoria. Este

descarte causa que el TCP haga más lenta la transmisión de los

distintos flujos de datos desde su respectiva fuente, lo que a su

vez provoca un uso mucho más eficiente de la red. WRED ajusta

los parámetros del algoritmo de descarte para que los flujos de

datos de alta prioridad tengan una probabilidad mucho menor de

ser descartados en caso de congestión.

WFQ usa un algoritmo que provee tratamiento preferencial a los

volúmenes bajos de tráfico y permitiendo a los volúmenes altos de

tráfico obtener igualdad en la capacidad de cola restante. Este

91

proceso es usado para evitar que las ráfagas que son muy largas (en su

mayoría pertenecientes a aplicaciones que no tienen mayores

requerimientos en cuanto a retardo) causen retrasos a las ráfagas

cortas (normalmente aplicaciones de voz). Bajo el ambiente de

DiffServ el algoritmo usa los valores del campo DS para tomar

decisiones.

En resumen, el DiffServ provee un modelo de clasificación de

tráfico altamente escalable y estándar que puede ser fácilmente

administrada por los ruteadores de la red IP.

2.3.3.2 MultiProtocol Label Switching: MPLS

MPLS es una tecnología emergente que clasifica el tráfico en

diferentes flujos que pueden ser manejados en forma diferente de

acuerdo a ciertas condiciones específicas. Aunque el MPLS

puede ser utilizado para brindar distintas calidades de servicio, su

fuerza reside en su facilidad para realizar ingeniería de tráfico.

Mientras que QoS se refiere al concepto de clasificación,

priorización y administración del tráfico, la ingeniería de tráfico se

refiere al concepto de la elección de rutas y la manipulación de los

flujos.

MPLS añade a cada paquete que entra a la red una etiqueta que

permite que sea encaminado por una cierta ruta a través de la red.

92

Al salir de la red MPLS la etiqueta es removida y el paquete es enrutado por

los métodos tradicionales del IP. Una etiqueta es un valor corto de

longitud fija que se lleva en la cabecera del paquete para

identificarlo dentro de la red. Es análoga al VPI/VCI del ATM o al

DLCI del Frame Relay, porque sólo tiene significado local, no lleva

información de la cabecera de la capa de red y es usada para dar

al paquete un trato específico. El mecanismo de selección de

rutas de virtualmente todas las tecnologías de conmutación (Ej.:

ATM, Frame Relay) incluyendo al MPLS se basa en un algoritmo

de cambio de etiquetas. Los conmutadores MPLS ignoran la

cabecera de la capa de red y retransmiten el paquete usando

dicho algoritmo. Cuando llega un paquete, el conmutador utiliza el

número del puerto de entrada y la etiqueta para llevar a cabo una

búsqueda exacta en su tabla de enrutamiento. Al encontrar una

coincidencia se recupera la etiqueta de salida y la interfaz de

salida, se procede a remplazar la etiqueta de entrada y a

direccionar el paquete hacia la interfaz respectiva para ser

transmitido hacia el siguiente punto.

Bajo el esquema convencional de enrutamiento, el tráfico IP sigue

el camino más corto a través de la red; en contraste, bajo el

esquema MPLS, la ruta tomada por el tráfico IP puede ser

predeterminada configurando rutas específicas. Moviendo el

tráfico de la ruta más corta determinada por enrutamiento

93

convencional a la ruta menos congestionada, el MPLS puede equilibrar el

tráfico de la red y de esta forma mejorar la eficiencia del

enrutamiento IP. El prevenir la sobre o sub-utilización de los

enlaces de la red mejora los tiempos de respuesta y la cantidad

de tráfico cursado puede ser maximizada.

De manera similar al ATM, el MPLS utiliza un mecanismo de

señalización, como RSVP (Resource Reservation Protocol) o CR-

LDP (Constraint-based Routing Label Distribution Protocol), para

reservar recursos y establecer rutas a través de la red.

2.4 Algoritmos de compresión de voz

La conversación humana y, en general, todo lo que escuchamos se transmite

en forma analógica. La comunicación analógica, si bien puede ser ideal para la

comunicación directa, como método de transmisión no es eficiente ya que es

muy propenso al ruido. En las primeras redes telefónicas, cuando la

comunicación analógica pasaba a través de los amplificadores para elevar el

nivel de la señal, no solo se amplificaba la voz sino también el ruido. Esto

resultaba a menudo en una conexión inservible.

La transmisión digital consiste en el muestreo continuo de la señal de voz y su

transformación en datos consistentes en sólo ceros y unos. Las señales

digitales son mucho más inmunes al ruido de línea por lo que la inteligibilidad

94

de las comunicaciones puede garantizarse a grandes distancias. Cuando los

beneficios de la transmisión digital se volvieron evidentes, las redes telefónicas

migraron hacia el PCM (Pulse Code Modulation).

La modulación PCM hace un muestreo del sonido analógico 8000 veces por

segundo y convierte cada muestra en un código numérico. Según el Teorema

de Nyquist si se hace un muestreo de una señal al doble de la frecuencia

máxima de interés, es posible regresar dicha señal a su forma analógica.

Gracias a que el mayor contenido de la conversación humana se encuentra por

debajo de los 4000 Hz, una frecuencia de muestreo de 8000 Hz (una muestra

cada 125 microsegundos) es suficiente para la transmisión de voz.

Después que la onda es muestreada, ésta es convertida a una forma digital

discreta. Dicha muestra es representada por un código que indica la amplitud

de la onda en el instante en que la muestra fue tomada. El PCM usado para

telefonía usa 8 bits para codificar la voz y mediante un método de compresión

logarítmica se asignan más bits a las señales de baja amplitud. La velocidad

final de transmisión es de 64000 bits por segundo (8000 muestras/segundo x 8

bits/muestra). Ésta es la velocidad estándar para un canal de comunicación

digital telefónica.

Dos variaciones básicas del PCM de 64 Kbps son usadas: la ley A y la ley .

Ambos métodos utilizan la compresión logarítmica para lograr con tan sólo 8

bits una calidad equivalente a una modulación PCM de 12 ó 13 bits; y difieren

95

en tan solo unos mínimos detalles de compresión. En el Perú, como en

Europa, se usa la ley A.

Otro método de compresión comúnmente usado es el ADPCM (Adaptative

Differential Pulse Code Modulation). El estándar ITU-T G.726 usa el ADPCM

para codificar la señal en muestras de 4 bits, obteniéndose una velocidad de

transmisión de 32 Kbps. A diferencia del PCM, los 4 bits no representan la

amplitud de la onda al momento del muestreo, sino la diferencia en amplitud así

como la velocidad de cambio de dicha amplitud, empleándose una

rudimentaria forma de predicción lineal.

Tanto PCM como ADPCM son codificadores de “onda”, pues usan técnicas de

compresión que explotan características redundantes de la onda en sí. En los

últimos 15 años se han desarrollado nuevas técnicas de compresión que se

basan en el conocimiento que se tiene de la fuente de generación del habla.

Estas técnicas emplean procedimientos de procesamiento de señal que

comprimen la voz mandando solamente información simplificada acerca de la

excitación de voz original y de la forma del tracto vocal, requiriéndose menos

ancho de banda para transmitir dicha información. Dichas técnicas pueden ser

agrupadas como codificadores de “fuente”, y comprenden al LPC (Linear

Predictive Code), el CELP (Code Excited Linear Prediction) y el MP-MLQ

(Multipulse – Multilevel Quantization).

96

Diversos métodos de compresión de voz están estandarizados por la ITU-T en

la serie G de recomendaciones. Entre los estándares de codificación de voz

más populares están:

G.711, que usa la técnica de codificación PCM a 64 Kbps explicado

anteriormente. El formato usado por las redes telefónicas convencionales.

G.726, que usa la técnica de codificación ADPCM a 40, 32, 24 y 16 Kbps.

Algunas centrales telefónicas soportan este tipo de codificación.

G.728, que usa la técnica de codificación CELP a 16 Kbps con baja

variación de retardo. Esta codificación debe ser traducida a otro formato que

pueda ser entendido por las centrales para poder ser usado en la red

pública.

G.729, que usa la técnica de compresión CELP y permite que la voz sea

transmitida a 8 Kbps. Existen dos variaciones de este estándar, los cuales

proveen una calidad de voz equivalente al ADPCM de 32 Kbps.

G.723.1, parte de la familia de estándares H.324, puede ser utilizado para

comprimir voz u otras señales de audio a velocidades de transmisión muy

bajas. Este estándar permite el uso de dos velocidades 5,3 y 6,3 Kbps; el

primero está basado en CELP, brinda una buena calidad y flexibilidad; el

segundo está basado en MP-MLQ y tiene mejor calidad.

Como los codificadores se basan cada vez más en técnicas de compresión

subjetivas, los parámetros clásicos usados para medir la calidad de la voz

como la Distorsión Armónica Total y la Relación Señal a Ruido guardan cada

97

vez menos relación con la calidad obtenida. Es así que para medir la calidad

de la voz se usa el parámetro conocido como MOS (Mean Opinion Score). Las

pruebas de MOS consisten en un grupo grande de oyentes que dan a cada

muestra de voz un puntaje de 1 (malo) a 5 (excelente). Los puntajes son luego

promediados obteniendo en valor del MOS. Este tipo de pruebas se usa para

comparar cuan buena es la respuesta de un determinado método de

codificación a diferentes niveles de ruido, múltiples codificaciones y

decodificaciones, etc. Los datos obtenidos pueden ser usados para comparar

los métodos entre sí.

La tabla a continuación muestra el MOS obtenido para distintos codificadores

ITU-T. Se puede apreciar la relación entre varios codificadores de bajas

velocidades y el estándar PCM.

TABLA 2.1 - MÉTODOS DE COMPRESIÓN Y SUS RESPECTIVOS PUNTAJES MOS

(*) Millones de instrucciones por segundo

Método de Compresión

Velocidad de Transmisión (Kbps)

Procesamiento (MIPS)*

MOS

G.711 PCM 64 0,34 4,1

G.726 ADPCM 32 14 3,85

G.728 LD-CELP 16 33 3,61

G.729 CS-ACELP 8 20 3,92

G.729 x2 codificaciones 8 20 3,27

G.729 x3 codificaciones 8 20 2,68

G.729a CS-ACELP 8 10,5 3,7

G.723.1 MPMLQ 6,3 16 3,9

G.723.1 ACELP 5,3 16 3,65

98

Como se puede apreciar en la tabla 2.1, uno de los mayores problemas es la

distorsión de la señal debido a múltiples codificaciones y decodificaciones

(conocidas como codificaciones en tandem). Cuando una señal de voz es

comprimida usando G.729 se puede degradar del MOS 3,92 (muy bueno) hasta

2,68 (normalmente inaceptable) tras tres codificaciones en tandem).

Para entender cómo codificadores de baja velocidad como el G.726 puede

llegar a obtener un alto puntaje MOS, se debe saber como funcionan. Estudios

realizados a patrones de voz, nos muestran que un porcentaje significativo de

las comunicaciones de voz consiste en silencios prolongados interrumpidos por

ráfagas de voz las cuales están altamente correlacionadas y son repetitivas.

Basándose en lo anterior se puede sacar ventaja de los patrones de voz

usando modelos matemáticos para predecir el sonido que a continuación será

emitido. Usando el mismo modelo matemático tanto en el codificador como en

el decodificador, sería necesario transmitir solamente la diferencia entre el

sonido esperado y el sonido realmente emitido. La calidad del G.726 a 32 Kbps

es muy buena, mas, desafortunadamente, al usar velocidades menores (24, 16

Kbps) el puntaje MOS diminuye considerablemente.

Para disminuir aún más la tasa de transmisión de codificadores tales como el

G.729 y G.723.1, y seguir manteniendo una calidad de voz aceptable, es

necesario abandonar las codificaciones tipo PCM basadas en la onda. Uno de

los factores más interesantes del LPC y de otros codificadores híbridos es el

hecho que la voz real no es transmitida a través de la red. Dichos codificadores

99

sintetizan el tracto vocal (cuerdas vocales, pulmones) y un filtro sintetiza otros

componentes (boca, lengua, labios, etc.). De esta manera se disminuye en

forma dramática la cantidad de bits requeridos a comparación con el PCM. Por

ejemplo, la codificación LPC toma una muestra de voz cada 20 milisegundos,

en cambio usando PCM se hubieran tenido que tomar 160 muestras en ese

mismo lapso de tiempo.

Codificadores híbridos tales como el CELP, basados en la tecnología LPC han

añadido un análisis mejorado de la voz que suprimió en gran parte la

apariencia robótica que daban a la voz los primeros codificadores. Los

codificadores híbridos requieren sintetizadores más complejos, con 8 ó 10

parámetros que son actualizados cada 20 milisegundos. En el afán de

optimizar la calidad de voz, el CELP puede demostrar una baja calidad de

transmisión para señales que no son de voz como las músicas de espera.

Por otro lado, la compresión y posterior descompresión de la señal de voz trae

otra consecuencia a ser tomada en cuenta: se incrementa el retardo total.

Dicho retardo es considerado aceptable de no sobrepasar los 200

milisegundos. Existen dos tipos de retardo en las redes telefónicas actuales: el

retardo de propagación, causado por la velocidad de la luz ya sea en la fibra o

en el cobre; y el retardo de serialización, causado por los dispositivos que

manejan la señal de voz a lo largo de la ruta que ésta toma a través de la red.

Si bien el retardo de propagación es casi imperceptible (un cable de cobre de

21000 Kilómetros causaría un retardo de alrededor de 70 milisegundos)

100

añadido al retardo de serialización puede causar una notable degradación en

la comunicación.

El retardo de serialización es causado por varios factores: el tiempo necesario

para comprimir y descomprimir la señal de voz, el tiempo usado para mover el

paquete de voz a la cola de salida y el retardo causado por la cola misma. La

tabla 2 muestra los retardos introducidos por los distintos codificadores.

TABLA 2.2 - RETARDO INTRODUCIDO POR LOS CODIFICADORES

Método de Compresión Velocidad de Transmisión (Kbps)

Retardo de Compresión (ms)

G.711 PCM 64 0,75

G.726 ADPCM 32 1

G.728 LD-CELP 16 3-5

G.729 CS-ACELP 8 10

G.729a CS-ACELP 8 10

G.723.1 MPMLQ 6,3 30

G.723.1 ACELP 5,3 30

Existen dos parámetros relacionados al retardo: el retardo absoluto y el jitter. El

retardo absoluto, si es muy grande, interfiere con el ritmo normal de una

conversación pues le resta naturalidad y fluidez. El retardo además no es un

parámetro constante pues puede variar según el camino que sigan los

paquetes a través de la red y de la congestión de la misma. La variación del

retardo es conocida como jitter y obliga a usar un buffer de espera para evitar

discontinuidades en el flujo de voz. Si ninguna información es captada durante

un lapso determinado las tramas son reemplazadas por otras calculadas por

101

diversos métodos de predicción, basados en las últimas tramas recibidas. De

persistir esta condición (por más de 30 ó 50 ms) se produce un silencio total en

el receptor.

2.5 Algoritmos de compresión de cabeceras

Desde la publicación del protocolo RTP en el RFC 1889, ha habido un

creciente interés en usarlo para conseguir la tan deseada interoperabilidad

entre diferentes implementaciones de redes de audio y video. Sin embargo es

bastante evidente el que la cabecera de 12 bytes del RTP es demasiado

grande para una carga de solamente 20 bytes y presenta serios problemas en

líneas de baja velocidad como modems de 14,4 ó 28,8 Kbps.

El tamaño de la cabecera debe ser reducido mediante algoritmos de

compresión como se ha estado haciendo con gran éxito con las cabeceras de

TCP. La compresión puede ser aplicada a la cabecera RTP por si sola y entre

los puntos finales de comunicación o a la combinación de cabeceras IP, UDP y

RTP de enlace en enlace. Comprimir los 40 bytes que conforman la

combinación de las cabeceras provee sustancialmente más ganancia que

comprimir sólo los 12 bytes de la cabecera de RTP ya que el resultado es

aproximadamente el mismo (de 2 a 4 bytes) en cualquiera de los dos casos. La

compresión por enlace significa un mejor funcionamiento ya que el retardo y la

tasa de pérdida son menores.

102

Para la compresión de cabeceras TCP, el primer factor de reducción viene del

hecho que la mitad de los bytes en la cabecera IP y TCP se mantienen

constantes mientras la conexión se mantenga activa. Tras mandar la cabecera

sin comprimir una vez, estos campos pueden ser deducidos de las cabeceras

comprimidas enviadas a continuación. El resto de la compresión se consigue

con codificación diferencial en los campos cambiantes y de eliminar por

completo algunos campos, calculando los cambios de la longitud del paquete.

Esta longitud debe ser indicada por el protocolo de la capa de enlace.

Para la compresión de la cabecera RTP, algunas de las técnicas mencionadas

anteriormente pueden ser aplicadas. Sin embargo la ganancia principal viene

del hecho que aunque varios campos cambian en cada paquete, la diferencia

de paquete a paquete es a menudo constante y por consiguiente la derivada de

segundo orden es cero. Si tanto el compresor como el descompresor

mantienen una estadística del estado de la cabecera sin comprimir y de la

derivada de primer orden, el descompresor podrá reconstruir la cabecera

original sin pérdida alguna de información debiendo ser comunicados solo los

cambios de la derivada de primer orden.

Así como en la compresión de la cabecera TCP/IP se mantiene ésta

estadística para múltiples y simultáneas conexiones TCP, en la compresión

IP/UDP/RTP también es posible. Para dicho fin la cabecera comprimida lleva

un número entero, conocido como CID (session Context Identifier), para indicar

a cual de las múltiples sesiones pertenece el paquete.

103

2.6 Transmisión de fax

De lo dicho en las páginas anteriores se puede intuir que no todas las

tecnologías usadas para transmitir voz son aplicables a la transmisión de fax.

Por ejemplo, cuando se transmite voz se puede tolerar la pérdida de los

paquetes que tengan demasiado retardo, ya que después de haber reproducido

la señal de voz la información faltante ya no es útil; esto no es verdad en el

caso del fax ya que el retardo es un punto critico y, peor aún, dependiendo de

la información perdida la transmisión podría abortar. Esto obliga a diferenciar

las transmisiones de voz y fax para así poder darles un trato diferenciado

según sus respectivas necesidades.

La información original de fax es digital. Sin embargo, es modulada y

convertida a analógica para su transmisión en la RTB, usando 64 Kbps de

ancho de banda en ambas direcciones. Para su transmisión sobre la red de

datos se revierte esta conversión y se recupera la información digital original. Al

entregar la información al fax remoto se debe volver a convertir la información a

su forma analógica. La transmisión digital es mucho más eficiente y reduce el

ancho de banda, utilizándose un máximo de 14,4 Kbps.

Un punto importante en la implementación de una red de datos que sea capaz

de transportar faxes es el problema de la temporización inexacta de los

mensajes causados por el retardo a través de la red. Los equipos que realizan

104

la función de gateways deben compensar la pérdida de la temporización de

los mensajes para que el protocolo T.30 opere sin errores.

La pérdida de paquetes puede presentar un problema aún mayor, dependiendo

del tipo de terminal de fax o si el modo de corrección de errores esté habilitado.

Para solucionar este problema se usan dos métodos: repetir la información en

paquetes subsecuentes para que el error sea corregido por el receptor y usar

un protocolo de transporte con mecanismo de corrección de errores como TCP

para asegurar la llegada de la información a cambio de un aumento en el

retardo.

105

3 DISEÑO DE RED

106

Para iniciar el análisis de la nueva red, se va a describir primero las

características de la operadora modelo considerada en el presente trabajo. La

premisa en la que se basa la operación de la operadora modelo, es que se

trata de una empresa extranjera que ingresa al mercado peruano para ofrecer

servicios de portador o “carrier” de tráfico de voz LDN/LDI y de servicios de

Internet.

En la parte inicial de este capítulo se describirán las premisas sobre las cuales

se realizó la implementación de la red actual en cuanto a servicios soportados y

parámetros de tráfico por cada uno de ellos. Posteriormente se mostrará la

arquitectura de la red actual que soporta dichos requerimientos y por último, se

describirá la arquitectura alternativa de una nueva concepción de red que

introduce mejoras cualitativas y cuantitativas.

La condición inicial que se está considerando, es que la red actual está

operando y que por tanto el cambio tecnológico propuesto se estaría

implementando en una red existente, que es el caso más crítico para un

análisis de costo beneficio, ya que ya se hizo una primera inversión para la

arquitectura del la red actual y se estaría analizando una segunda inversión.

3.1 Características y requerimientos de la operadora modelo

La empresa modelo ha dimensionado su red actual de acuerdo a los servicios

que ha planeado ofrecer y de acuerdo a la participación en el mercado peruano

107

que ha proyectado, el último de los cuales proporciona los parámetros de

trafico requeridos para el diseño de capacidades de red.

3.1.1 Servicios ofrecidos

Los servicios que ofrece la operadora modelo son:

3.1.1.1 Servicios de portador LD (Telefonía)

Transporte general de llamadas de origen y destino nacional e

internacional. Estos servicios se ofrecen a través de 4

modalidades:

Servicio de Llamada por llamada: Mediante el marcado de un

código del tipo 19XX cualquier usuario de la red pública de

telefonía perteneciente a un Departamento donde la empresa

modelo tenga PdI (Punto de Interconexión con la PSTN),

puede efectuar llamadas LDN y LDI a ser transportadas por la

propia operadora modelo.

Según las regulaciones vigentes cualquier empresa que brinde

este servicio debe hacerlo tanto para tráfico LDN como para

LDI, es decir es una asociación indivisible de tal forma que no

pueden haber empresas operadoras que sólo brinden

servicios de LDI por ejemplo.

108

La operadora modelo tiene la posibilidad de facturar este servicio directamente

al usuario o indirectamente a través de un servicio que brinda

Telefónica del Perú de facturación indirecta. En el caso de una

operadora nueva, la opción de facturación indirecta es lo más

indicado.

Servicios mediante acuerdos de presuscripción: Es similar al

servicio de llamada por llamada. Mediante este servicio

cualquier abonado de la red pública de telefonía que haya

firmado un acuerdo de presuscripción y que pertenezca a un

Departamento donde la empresa modelo tenga PdI (Punto de

Interconexión con la PSTN), estará en la capacidad de

encaminar todas las llamadas que efectúe con destino LDN y

LDI a través de una única empresa operadora. En este caso la

operadora modelo realizará el transporte hacia el destino

seleccionado a todos los usuarios que se presuscriban a la

misma.

En este caso es usual que el tipo de facturación a los usuarios

se realice de forma directa.

Servicio de tarjetas prepago: Mediante el discado de un

número de acceso, generalmente del tipo 0800, y un código

PIN, cualquier abonado de la red pública de telefonía podrá

realizar llamadas LDN y LDI a través de la operadora modelo.

Para este fin la operadora modelo debe contar con una

109

plataforma prepago a la cual se encaminarán las llamadas de

este tipo.

Servicio de terminación de tráfico internacional: A diferencia

de las tres modalidades anteriores, este no es un servicio que

se preste a abonados de la PSTN, si no que se origina

mediante acuerdos de interconexión con empresas portadoras

internacionales para terminar tráfico en el Perú. Para tal fin,

se establecen enlaces de interconexión directos y se puede

terminar tráfico en la PSTN peruana. Lo más conveniente es

tener el telepuerto LDI donde el volumen de tráfico es mayor,

por lo cual la operadora modelo ha visto conveniente

implementarlo en Lima. El tráfico cuyo destino es un

Departamento diferente, se encaminará a través de los PdI

(puntos de interconexión con la PSTN) que se tengan

implementados a lo largo del País o a través de Telefónica del

Perú, empresa que tiene presencia en todos los

Departamentos. Es importante mencionar la diferencia de

costo de terminar tráfico en el Departamento destino de la

llamada a través de la red de la operadora modelo, y el

terminar tráfico a través de la red de Telefónica (en le primer

caso no se incurre en costos de transporte). Es por ese motivo

que la eficiencia de todos estos servicios van de la mano con

110

la estrategia de despliegue de los PdI en los Departamentos

de mayor volumen de tráfico.

Asimismo, el enlace LDI con la empresa o empresas

operadoras extranjeras servirá para encaminar el tráfico de

este tipo que se origine en Perú a través de los primeros 3

tipos de servicio de portador LD listados.

3.1.1.2 Servicios de Internet

Es un servicio de Internet sin overbooking (calidad 1:1) dirigido

principalmente al área corporativa, esto es a empresas ubicadas

en Lima y principales ciudades del Perú.

El esquema de acceso de los usuarios a la red se realiza por

medio de tecnología inalámbrica, ofreciéndose distintas

velocidades de datos según las siguientes capacidades:

64 kbps.

128 kbps

256 kbps

512 kbps

1024 kbps

2048 kbps

Asimismo se ofrecen los siguientes servicios de valor agregado:

Servicios de correo SMTP

111

Servicios de correo POP

Cuentas email

Web Hosting

Dominios Virtuales

3.1.2 Requerimientos de tráfico

Los requerimientos de tráfico para el dimensionamiento de la red que

brinde servicios de voz e Internet descritos en el ítem anterior, se basan

en las siguientes premisas:

3.1.2.1 Red de Voz

Capacidad para soportar 8 millones de minutos mensuales a

través de los tres primeros servicios de Portador LD listados

anteriormente; llamada por llamada, acuerdos de

presuscripción y tarjetas prepago. Estos servicios incluyen

tanto tráfico LDN como LDI. Esta estimación se hizo en base a

proyecciones considerando menos del 20% del flujo de tráfico1

en estas modalidades que se generan en Perú en la

actualidad.

Acuerdo con una empresa portadora de EEUU para terminar 1

millón de minutos mensuales en Perú.

1 Esta información se obtuvo mediante conversaciones con personal que labora en una de las

empresas de Telecomunicaciones más grandes de Perú

112

PdI (puntos de interconexión con la PSTN) en Lima y en las 4

Ciudades cuyos Departamentos sean los de mayor tráfico

nacional.

Es importante recalcar que la presencia de la operadora en las 4

ciudades de mayor tráfico a través de PdI’s, da la posibilidad de

abaratar costos para el transporte minutos, teniendo en cuenta

que la regulación vigente plantea un esquema de costos

Departamentales, de tal forma que las llamadas Locales son las

que se realizan dentro de un mismo Departamento, en cambio,

las llamadas entre Departamentos diferentes son de Larga

Distancia Nacional (LDN). Los costos de las llamadas obedecen a

esta segmentación, y es por eso que al tener presencia en una

ciudad la operadora modelo será capaz de transportar los minutos

por su propia red y no tener que pagar costos de transporte a otra

empresa operadora.

3.1.2.2 Red de Datos

Presencia en Lima y en 4 ciudades principales del interior del

País.

Capacidad de ofrecer hasta 5 enlaces E1 en cada

departamento y 20 E1s en Lima. (cada E1 equivale a 2Mbps o

32 canales de 64kbps).

En el caso de Lima implementar 3 nodos que se repartan la

capacidad de 20 E1s.

113

La calidad del servicio de Internet es 1:1.

3.2 Arquitectura de Red Actual

Teniendo en cuenta las consideraciones descritas en el ítem 3.1, la operadora

modelo implementó una red para soportar los servicios de voz y otra distinta

para soportar los servicios de datos.

3.2.1 Dimensionamiento de la Red Actual

El dimensionamiento de ambas redes se detalla de manera separada a

continuación:

3.2.1.1 Dimensionamiento de la Red de Voz

Las tres premisas para el dimensionamiento son:

Manejar 8 millones de minutos mensuales LDN y LDI a través

de servicios de Portador LD de la operadora modelo.

Terminar 1 millón de minutos mensuales en Perú.

PdI (puntos de interconexión con la PSTN) en Lima y en las 4

Ciudades cuyos Departamentos sean los de mayor tráfico

nacional.

114

El primer paso es la segmentación de los requerimientos según:

a. Segmentación por volumen de tráfico de cada Departamento.

b. Segmentación por volumen de tráfico comparativo entre Lima

y los 4 Departamentos que le siguen en tráfico.

c. Segmentación por tipo de Servicio Portador LD.

d. Segmentación por tráfico LDN y LDI.

En tal sentido presentamos las siguientes tablas:

TABLA 3.1 - DISTRIBUCIÓN DEL TRÁFICO POR DEPARTAMENTOS

Departamentos Porcentaje de Distribución de Tráfico

Lima y Callao 60.00%

La Libertad 5.00%

Arequipa 5.00%

Lambayeque 3.00%

Piura 3.00%

Otros Departamentos 24.00%

Fuente: En base a estadísticas de Osiptel, publicadas en su página Web.

TABLA 3.2 - TABLA DE DISTRIBUCIÓN DEL TRÁFICO (AMBITO DE LA OPERADORA MODELO)

Departamentos Porcentaje de Distribución de Tráfico

Lima y Callao 78.00%

La Libertad 7.00%

Arequipa 7.00%

Lambayeque 4.00%

Piura 4.00%


115

TABLA 3.3 - DISTRIBUCIÓN DE TRÁFICO POR CADA TIPO DE SERVICIO PORTADOR LD

Servicios LDN y LDI Porcentaje de Distribución

Preselección 30.00%

Llamada por llamada 60.00%

Tarjetas Prepago 10.00%

Fuente: Se ha realizado una proyección tomando en cuenta la información disponible en la página web de Osiptel y la magnitud de servicios de llamada por llamada existente en otros países. Es necesario hacer esa proyección ya que el servicio de llamada por llamada es relativamente nuevo y Ospitel no tiene información de su magnitud actualizada.

TABLA 3.4 - LDI VS LDN

Tipo de Tráfico Porcentaje de Distribución

LDN 88.00%

LDI 12.00%


En base a estas tablas vamos a construir la distribución de tráfico

que cumpla con los requerimientos, así como la segmentación por

Departamento y por tipo de servicio portador LD.

Usando las tablas 3.2, 3.3 y 3.4 en función al requerimiento de 8

millones de minutos LDN y LDI tenemos la tabla 3.5:

116

TABLA 3.5 - DISTRIBUCIÓN DE MINUTOS LD POR DEPARTAMENTO Y

SERVICIO

Lima y Callao La Libertad Arequipa Lambayeque Piura

Total

minutos

TRAFICO LDI

Preselección 224,640.00 20,160.00 20,160.00 11,520.00 11,520.00 288,000.00

Llamada por llamada 449,280.00 40,320.00 40,320.00 23,040.00 23,040.00 576,000.00

Tarjetas Prepago (*) 96,000.00 - - - - 96,000.00

Total 769,920.00 60,480.00 60,480.00 34,560.00 34,560.00 960,000.00

TRAFICO LDN

Preselección 1,647,360.00 147,840.00 147,840.00 84,480.00 84,480.00 2,112,000

Llamada por llamada 3,294,720.00 295,680.00 295,680.00 168,960.00 168,960.00 4,224,000

Tarjetas Prepago (*) 704,000.00 - - - - 704,000

Total 5,646,080.00 443,520.00 443,520.00 253,440.00 253,440.00 7,040,000

TOTAL LDN y LDI 6,416,000.00 504,000.00 504,000.00 288,000.00 288,000.00 8,000,000

(*) Por estrategia la Operadora Modelo sólo ha habilitado el servicio de Tarjetas Prepago en Lima,

con el objetivo de no incurrir en costos de distribución de tarjetas en Provincias.

El otro requerimiento para la terminación de 1 millón de minutos

LDI da a lugar a la Tabla 3.6, generada en base a la Tabla 3.1:

TABLA 3.6 - TABLA DE DISTRIBUCIÓN DE MINUTOS ORIGEN LDI

Departamentos Minutos

Lima y Callao 600,000.00

La Libertad 50,000.00

Arequipa 50,000.00

Lambayeque 30,000.00

Piura 30,000.00

Otros Dptos. 240,000.00

117

La arquitectura de la Red de Voz que soporta estos requerimientos está

detallada en el ítem 3.2.2.1. Dicha red tiene una topología tipo

estrella totalmente centralizada en Lima. Los puntos de presencia

en los 4 Departamentos se comunican con Lima directamente y

requieren pasar por Lima para una comunicación entre ellos.

Asimismo en Lima se encuentra también el telepuerto para el

enlace internacional. (ver FIGURA 3.1).

Teniendo en cuenta esa topología, es importante señalar que se

encuentran 4 diferentes tipos de enlace que se deben

dimensionar:

Enlaces de interconexión entre los diferentes Departamentos

que constituyen la Red de Voz de la Operadora Modelo. A

partir de este momento los llamaremos enlaces On Net, y

cada Departamento incluyendo Lima tiene uno.

Enlaces de los PdI o puntos de interconexión con la PSTN,

que en este caso son hacia Telefónica del Perú. Los mismos

están presentes tanto en Lima como en cada uno de los

Departamentos que conforman la Red de Voz.

Enlaces de interconexión con el telepuerto LDI ubicado en

Lima para la interconexión con las redes de LDI.

Enlaces de la plataforma Prepago Centralizada ubicada en

Lima.

118

Para el dimensionamiento del primer caso mencionado vamos a usar las

Tablas 3.1 y 3.5 para construir la Tabla 3.7, dónde se tiene la

distribución del tráfico originado por los servicios de LDN, donde

se discriminan los Departamentos destino de la Red de Voz:

TABLA 3.7 - DISTRIBUCIÓN DEL TRÁFICO ORIGINADO POR LOS SERVICIOS DE LDN

Dptos. Origen Lima y Callao La Libertad Arequipa Lambayeque Piura Otros Dptos.

Lima y Callao - 677,529.60 677,529.60 451,686.40 451,686.40 3,387,648.00

La Libertad 279,417.60 - 24,393.60 14,414.40 14,414.40 110,880.00

Arequipa 279,417.60 24,393.60 - 14,414.40 14,414.40 110,880.00

Lambayeque 157,132.80 13,305.60 13,305.60 - 7,603.20 62,092.80

Piura 157,132.80 13,305.60 13,305.60 7,603.20 - 62,092.80

Total 873,100.80 728,534.40 728,534.40 488,118.40 488,118.40 3,733,593.60

Esta matriz de tráfico discrimina la distribución de tráfico LDN por

origen y destino, tomando en cuenta que el origen puede ser

cualquiera de los Departamentos comprendidos en la Red de

Voz. En cambio el destino puede ser cualquier Departamento, ya

sea que pertenezca o no a la red de la operadora modelo. En ese

sentido podemos hablar de distribución de tráfico On Net y Off

Net. En la Tabla 3.8 se resume esta diferenciación:

119

TABLA 3.8 - DISTRIBUCIÓN DE TRÁFICO ON NET Y OFF NET

Dptos. Origen Departamentos On Net Departamentos Off Net

Lima y Callao 2,258,432.00 3,387,648.00

La Libertad 332,640.00 110,880.00

Arequipa 332,640.00 110,880.00

Lambayeque 191,347.20 62,092.80

Piura 191,347.20 62,092.80

El dimensionamiento de los enlaces de Lima y de los demás

Departamentos es diferente. Por tanto vamos a empezar el

cálculo por un Departamento para hacerlo extensivo a los demás

y luego se analizará el caso de Lima.

Se tomará como ejemplo el enlace del Departamento de La

Libertad ubicado en la ciudad de Trujillo. Este enlace tiene los

siguientes flujos de tráfico:

Tráfico LDN originado en el Departamento de La Libertad con

destino On Net: 332,640 minutos (Tabla 3.8). Vale aclarar

que el tráfico Off Net, al tener como destino Departamentos no

cubiertos por la Red de Voz de la operadora modelo, deben

ser devueltos a la PSTN para que los encamine.

Tráfico LDN originado en otros Departamentos de la Red de

Voz y con destino La Libertad: 728,534.40 minutos (Tabla

3.7)

120

Tráfico LDI originado en la Libertad y que debe ser

encaminado al Telepuerto LDI ubicado en Lima: 60,480

minutos (Tabla 3.5)

Tráfico LDI con destino La Libertad: 50,000 minutos (Tabla

3.6)

Luego el total de flujo de minutos por el enlace On Net del

Departamento de La Liberta es de: 1’171,654.40 minutos.

En la Tabla 3.9 se muestra el resumen de cálculo para los demás

Departamentos con excepción de Lima:

TABLA 3.9 - DISTRIBUCIÓN DE TRÁFICO ON NET PARA CADA DEPARTAMENTO

Trafico LDN Dpto Origen

Trafico LDN Dpto Destino

Trafico LDI Dpto Origen

Trafico LDI Dpto Destino

Total

La Libertad 332,640.00 728,534.40 60,480.00 50,000.00 1,171,654.40

Arequipa 332,640.00 728,534.40 60,480.00 50,000.00 1,171,654.40

Lambayeque 191,347.20 488,118.40 34,560.00 30,000.00 744,025.60

Piura 191,347.20 488,118.40 34,560.00 30,000.00 744,025.60

Para el caso de Lima, los considerandos cambian un poco,

teniendo los siguientes flujos de tráfico para el enlace On Net:

Tráfico LDN originado en Lima con destino a otros

Departamentos que conforman la Red de Voz (On Net):

2´258,432minutos (Tabla 3.8).


Voz y con destino Lima: 873,100.80 minutos (Tabla 3.7).

121

Tráfico LDN On Net cuyo destino y origen no es Lima. Al ser

Lima el centro de la Red, todas las comunicaciones pasan por

la central ubicada en Lima, y por tanto por cada comunicación

entre Departamentos, en el enlace de Lima se deben entablar

dos, una de entrada y otra de salida. Es en ese sentido, que

debemos sumar todos los minutos On Net que no pasan por

Lima en primer termino: 1’047, 974.4 minutos (Tabla 3.8 -sin

considerar Lima).

En segundo término se debe multiplicar este volumen de

tráfico por 2, por lo expuesto con anterioridad, obteniendo un

total de 2’095,948.8 de minutos.

Tráfico LDI originado en todos los Departamentos de la red de

voz excepto Lima y que debe ser encaminado al Telepuerto

LDI ubicado en Lima: 190,080 minutos (Tabla 3.5).

Tráfico LDI con destino a los Departamentos de la red de voz

excepto Lima y que deben ser encaminados desde el

Telepuerto LDI ubicado en Lima: 160,000 minutos (Tabla

3.6).

Luego el total de flujo de minutos por el enlace On Net del

Departamento de Lima es de: 5’577,561.6 minutos.

122

Para el dimensionamiento de los enlaces de interconexión con la PSTN en

cada Departamento también se realizará un análisis diferente

para el caso de Lima y para el resto de Departamentos.

En el caso de los Departamentos de la Red de Voz que no son

Lima, el flujo de tráfico es el mismo que hemos detallado

anteriormente más el tráfico Off Net que debe ser devuelto a la

PSTN por cada una de los PdIs, ya que es el tráfico que no se

puede encaminar a través de la Red de Voz. En la Tabla 3.10,

generada en base a las Tablas 3.8 y 3.9, se detallan estos

valores:

TABLA 3.10 - TRÁFICO POR CADA UNA LAS INTERCONEXIONES CON LA PSTN

Minutos del enlace

On Net Minutos Off Net

Total

La Libertad 1,171,654.40 110,880.00 1,282,534.40

Arequipa 1,171,654.40 110,880.00 1,282,534.40

Lambayeque 744,025.60 62,092.80 806,118.40

Piura 744,025.60 62,092.80 806,118.40

Como dijimos el caso de Lima es diferente, incluyendo aspectos

de flujo de tráfico del enlace de On Net pero con otras

características como se puede apreciar a continuación:

Tráfico LDN originado en Lima con destino a otros

Departamentos que conforman la Red de Voz (On Net):

2´258,432 minutos (Tabla 3.8).

123


Voz y con destino Lima: 873,100.80 minutos (Tabla 3.7).

Tráfico LDN originado en Lima que no pertenece a ninguno de

los Departamentos de la Red de Voz (Off Net) y que por tanto

debe ser devuelto a la PSTN: 3’387,648 minutos (Tabla 3.8).

Tráfico LDI originado en Lima y que debe ser encaminado al

Telepuerto LDI: 769,920 minutos (Tabla 3.5).

Tráfico LDI con destino Lima: 600,000 minutos (Tabla 3.6).

Luego el total de flujo de minutos por enlace de interconexión con

las PSTN para el Departamento de Lima es de: 7’889,100.8

minutos.

En la siguiente tabla se resumen todos los flujos de minutos por

cada uno de los enlaces:

TABLA 3.11 - FLUJO DE MINUTOS POR ENLACE

Departamento Enlace On

Net Enlace con la

PSTN Enlace Telepuerto

LDI Enlace Plataforma

Prepago

Lima y Callao 5,577,561.60 7,889,100.80 1,960,000.00 1,600,000.00

La Libertad 1,171,654.40 1,282,534.40 - -

Arequipa 1,171,654.40 1,282,534.40 - -

Lambayeque 744,025.60 806,118.40 - -

Piura 744,025.60 806,118.40 - -

Para el caso del Telepuerto, se suman el millón de minutos que

se terminarán en Perú y los 960,000 correspondientes a los

servicios de portador LDI según Tabla 3.5.

124

Para el caso del enlace a la plataforma prepago, se ha tomado en cuenta la

cantidad de minutos a través de la modalidad de tarjetas

mostrada en la Tabla 3.5 y se ha duplicado este número, teniendo

en cuenta que en una topología con prepago en serie, y por cada

canal de voz se ocupan dos canales; uno de entrada y otro de

salida desde la central de conmutación hacia el prepago.

Luego con esta tabla se van a realizar los cálculos de cantidad de

canales que debe tener cada uno de los enlaces, siguiendo los

siguientes pasos:

Determinar la cantidad de Erlangs por enlace.

Determinar la cantidad de canales por enlace.

Determinar la cantidad de E1s por enlace.

Asimismo, para realizar los cálculos de Erlangs, se realiza el

siguiente procedimiento:

Total de minutos por día = total de minutos mes / 30.

Total de minutos en la hora cargada u hora pico = porcentaje

de concentración x total de minutos por día.

Numero de Erlangs = (total de minutos en la hora cargada) /

60.

El porcentaje de concentración es la relación de la cantidad de

minutos cursados durante la hora pico respecto del total de

125

minutos cursados en todo el día. Un valor típico usado para este tipo de

análisis es de 17%2, lo que significaría que durante la hora pico,

se cursa el 17% del total del trafico del día.

TABLA 3.12 - CANTIDAD DE ERLANGS POR ENLACE

Una vez identificada la cantidad de Erlangs para cada uno de los

enlaces es fácil llegar a la cantidad de canales requeridos para

esa cantidad de tráfico. Para llevar a cabo esta labor, se debe

considerar otro factor adicional, que es el denominado Grado de

Servicio o Probabilidad de bloqueo que para redes telefónicas de

este tipo es de 1%.

Un Grado de Servicio (GoS) de 1%, significa que el

dimensionamiento de la red está desarrollado de tal forma que la

probabilidad de bloqueo en toda la red es de 1 de cada 100

llamadas.

2 El porcentaje de concentración de 17% es el que solicita Osiptel cuando convoca proyectos de

Telefonía nacional.


Net Enlace con la PSTN

Enlace Telepuerto LDI

Enlace Plataforma Prepago

Lima y Callao 526.77 745.08 185.11 151.11

La Libertad 110.66 121.13 - -

Arequipa 110.66 121.13 - -

Lambayeque 70.27 76.13 - -

Piura 70.27 76.13 - -

126

Luego usando las tablas ErlangB, que toman en cuenta los parámetros de

GoS y cantidad de Erlangs, tendremos el siguiente cuadro

resumen con la cantidad de canales de voz necesarias por

enlace:

TABLA 3.13 - CANTIDAD DE CANALES POR ENLACE





Lima y Callao 554 773 205 170

La Libertad 128 139 - -

Arequipa 128 139 - -

Lambayeque 87 90 - -

Piura 87 90 - -

Por último, sabiendo que cada E1 puede transportar 30 canales

de voz, la cantidad de E1s para cada uno de los enlaces es el

siguiente:

TABLA 3.14 - CANTIDAD DE E1’S POR ENLACE





Lima y Callao 19 26 7 6

La Libertad 5 5 - -

Arequipa 5 5 - -

Lambayeque 3 3 - -

Piura 3 3 - -

La Tabla 3.14 es el resultado final del análisis y se refleja en el

diagrama de la red expuesto más adelante en el apartado 3.2.2.1.

127

3.2.1.2 Dimensionamiento de la Red de Datos

Las premisas para el dimensionamiento son:

Presencia en 4 ciudades principales del interior más Lima.

Capacidad de ofrecer hasta 5 enlaces E1 en cada

departamento y 20 E1s en Lima.

En el caso de Lima implementar 3 nodos donde se distribuyan

los 20E1s.

Las 4 ciudades del interior del País escogidas para ser nodos de

la Red de Datos son las mismas elegidas para la Red de Voz. Es

decir:

Trujillo (La Libertad)

Arequipa (Arequipa)

Chiclayo (Lambayeque).

Piura (Piura).

Para la selección se han tenido en cuenta dos criterios, el de la

actividad comercial existente en esas ciudades y que

económicamente es más eficiente la coincidencia con las

ciudades antes seleccionadas por parámetros de tráfico de voz.

Los enlaces a dimensionar para la Red de Voz de la operadora

modelo son los siguientes:

128

Enlaces On Net: enlaces de interconexión de datos entre los

nodos ubicados en el interior del País y Lima.

Enlace de acceso: enlaces de interconexión de cada nodo con

el sistema de acceso inalámbrico.

Enlace Internet: el enlace entre el nodo de Lima y el acceso al

Backbone de Internet.

El análisis se basará en las siguientes premisas:

Relación 1:1 entre la capacidad ofrecida en cada nodo y

conectividad al Backbone de Internet.

Capacidad de Caching del Internet Farm (conjunto de

servidores para los servicios de Internet), ubicado en el nodo

de Lima que permite ahorrar hasta un 30% de tráfico de

Internet

De esta forma el cuadro resumen de la cantidad de E1s de

Internet queda determinado de la siguiente manera:

TABLA 3.15 - CANTIDAD DE E1’S PARA INTERNET

Ciudad Enlaces On Net Enlaces de acceso Enlace a Internet

Trujillo 5 5 -

Arequipa 5 5 -

Chiclayo 5 5 -

Piura 5 5 -

Lima-nodo 1 32 (*) 8 28 (**)

Lima-nodo 2 6 6 -

Lima-nodo 3 6 6 -

129

(*)El enlace On Net del Nodo Lima 1 va a concentrar los requerimientos de Internet de los

diferentes Departamentos y de los otros 2 nodos de Lima, totalizando 32 E1s.

(**)El enlace al Backbone a Internet debería ser de 40E1s, pero con en el Caching del

Internet Farm se ahorra una tercera parte como se indicó con anterioridad.

3.2.2 Diagrama de Red Actual

3.2.2.1 Diagrama de Red de Telefonía

Como se puede ver en la FIGURA 3.1, el diagrama la Red de Voz

tiene las siguientes características:

Red centralizada de topología estrella cuyo nodo principal está

ubicado en Lima.

Cada ciudad que conforma la red tiene una central de

conmutación telefónica que se interconecta por un lado a la

PSTN y por otro a una red de transporte centralizada en Lima.

La red de transporte escogida es el servicio de Larga

Distancia de Telefónica del Perú. Este servicio es ofrecido a

las operadoras de LD tal como la operadora modelo que

estamos analizando, y se soporta a través de la red SDH de

Telefónica del Perú.

A través de esta red SDH se programan circuitos virtuales

entre los diferentes Departamentos y Lima, por tanto la red es

totalmente centralizada. No se han requerido enlaces directos

130

entre Departamentos, debido a que el flujo de tráfico entre los

mismos exceptuando Lima es bajo (ver Tabla 3.7).

Se tiene un Telepuerto satelital para la interconexión con la

PSTN internacional de tal forma que el tráfico LDI entrante o

saliente se encamine por esa ruta. En el Telepuerto se tiene

un equipo compresor 1:4 para ahorrar ancho de banda

satelital.

Se tiene una plataforma prepago instalada en el nodo de Lima

e interconectada a la red a través de la central de conmutación

de Lima.

131

FIGURA 13 - RED DE VOZ ACTUAL

132

3.2.2.2 Diagrama de Red de Datos

Como se puede ver en la FIGURA 3.2 el diagrama la Red de

Datos tiene las siguientes características:


ubicado en Lima.

Cada ciudad que conforma la red tiene un Router que se

interconecta por un lado con un sistema de acceso

inalámbrico y por otro a una red de transporte IP centralizada

en Lima. En el caso de Lima, los 3 nodos se conectan también

a la misma red.

Mediante los sistemas de acceso inalámbricos se proveen los

enlaces de última milla hacia los usuarios. Este sistema

requiere línea de vista para dicha conexión.

La red de transporte IP escogida es el servicio IP VPN de

Telefónica del Perú.

El Router principal ubicado en Lima se interconecta con el

Backbone de Internet. En este caso se toma el servicio de

AT&T, el cual incluye paso por el NAP (Network Access Point),

lo cual es muy conveniente para mejorar la performance de

carga de páginas locales de Internet. AT&T trabaja con la fibra

óptica de la empresa Global Crossing.

133

FIGURA 14 - RED DE DATOS ACTUAL

134

3.2.3 Detalle de equipos utilizados en la red actual

3.2.3.1 Detalle de equipos utilizados para la red de Telefonía

Los equipos usados en la topología mostrada son los siguientes:

TABLA 3.16 - LISTA DE EQUIPOS RED DE VOZ

Nodo Marca Modelo Capacidad

1. Lima

Central de Conmutación Huawei C&C08 60 E1s

Plataforma Prepago Huawei TELLIN 6 E1s

Antena Satelital Andrew ESA-7.6m

Equipos RFT Miteq

Equipo compresor de voz Nuera Orca GX-8 16E1s

2. La Libertad


3. Arequipa


4. Lambayeque


5. Piura

Central de Conmutación Huawei C&C08 6E1s

La selección de los equipos se hizo en base a criterios de precio,

performance, soporte y compatibilidad con los estándares en el

Perú.

3.2.3.2 Detalle de equipos usados para la Red de Datos

Los equipos usados en la topología mostrada son los siguientes:

135

TABLA 3.17 - LISTA DE EQUIPOS RED DE DATOS


1. Lima

Router principal del nodo 1

Huawei Net Engine 16E 56 E1s

Dos routers para los nodos 2 y 3


Internet Farm: Servidores Proxy, POP, SMTP, DNS, AAA

Tres sistemas de acceso inalámbrico. (uno para cada nodo)

Alcatel 7385 Wireless DBS

18E1s

2. La Libertad

Router Huawei Net Engine 08E 10 E1s

Sistema de acceso inalámbrico


18E1s

3. Arequipa




18E1s

4. Lambayeque




18E1s

5. Piura




18E1s


performance, soporte y compatibilidad con los estándares de

conectividad usados en el Perú.

136

3.3 Arquitectura de la Red Integrada Propuesta

Teniendo en cuenta las mismas consideraciones descritas en el ítem 3.1, se

presentan ahora las consideraciones para implementar una única red integrada

para soportar los servicios de voz y de datos de manera simultánea.

La idea principal bajo la cual se desarrolla la integración de las redes de Datos

y Voz antes expuestas, es la de la conversión de la voz digital convencional a

VoIP y la concurrencia de los flujos de información de voz con los medios de

transmisión usados para la Red de Datos a través de pasarelas denominadas

Gateways VoIP.

3.3.1 Dimensionamiento de la Red Integrada Propuesta

Aunque se van a sobreponer las Redes de Voz y Datos, el

dimensionamiento se debe realizar de forma separada. Los cambios

básicos se van a dar en lo que respecta al tráfico de voz, ya que este

tipo de tráfico se va a comprimir. El tráfico de datos permanece

inalterable.

En las siguientes tablas se puede apreciar dichos valores:

137

TABLA 3.18 - FLUJO DE VOZ COMPRIMIDA (VOIP)


Net (*) Enlace con la PSTN



Lima y Callao 5,700 kbps 26 E1s 2,150 kbps(*) 6 E1s

La Libertad 1,500 kbps 5 E1s - -

Arequipa 1,500 kbps 5 E1s - -

Lambayeque 900 kbps 3 E1s - -

Piura 900 kbps 3 E1s - -

(*) Reducción de 1 a 8 con un adicional de 20% para evitar para garantizar QoS.

Tanto los enlaces On Net como el enlace satelital LDI de voz se

comprimirán luego de su conversión a VoIP. La razón de

compresión de los equipos usados es de 1 a 8, a lo cual se le

debe añadir un 20% de guarda para garantizar QoS. Esta

condición está sobredimensionando el enlace, pero se toma en

previsión a cualquier posible congestión que pudieran existir en la

red IP que se está usando, que en este caso es la red de

Telefónica del Perú. En este momento no se tienen evidencias de

existencia de congestiones en la red de IP VPN de Telefónica,

pero es una guarda adicional que proponemos en la tesis para

asegurar calidad de servicio en una red pública, donde los

recursos son compartidos con otros clientes. (Revisar el capítulo

de Observaciones y Conclusiones de la presente Tesis).

Asimismo, se puede apreciar que existe una considerable

reducción en la cantidad de enlaces On Net de la Red de Voz.

Ahora si tenemos que los enlaces On Net de la Red de Datos se

138

mantienen inalterables, los nuevos requerimientos para enlaces On Net serán

los siguientes:

TABLA 3.19 - REQUERIMIENTOS DE CAPACIDAD ON NET

Departamento Enlace On Net

Flujo de Voz (kbps)

Enlace On Net Flujo de Voz

(E1s)

Enlace On Net Flujo de Datos

Enlace On Net Flujo combinado

Lima y Callao 5,700 kbps 2.78 E1s 32 E1s (*) 34.78 E1s

La Libertad 1,500 kbps 0.73 E1s 5 E1s 5.73 E1s

Arequipa 1,500 kbps 0.73 E1s 5 E1s 5.73 E1s

Lambayeque 900 kbps 0.44 E1s 5 E1s 5.44 E1s

Piura 900 kbps 0.44 E1s 5 E1s 5.44 E1s

3.3.2 Diagrama de Red

El diagrama de red donde se integran las redes de voz y datos se

muestra en la FIGURA 3.3. La red propuesta tiene las siguientes

características:


ubicado en Lima.

Cada ciudad que conforma la red tiene un ruteador que se

interconecta por un lado con un sistema de acceso inalámbrico y por

otro a una red de transporte IP centralizada en Lima. En el caso de

Lima, los 3 nodos se conectan también a la misma red.

139

Mediante los sistemas de acceso inalámbricos se proveen los

enlaces de última milla hacia los usuarios. Este sistema requiere

línea de vista para dicha conexión.

Las centrales de conmutación telefónicas de cada ciudad se

interconectan a los ruteadores mediante equipos Gateways VoIP.

La red de transporte IP escogida es el servicio IP VPN de Telefónica

del Perú.

El ruteador principal ubicado en Lima se interconecta con el

Backbone de Internet. En este caso se toma el servicio de AT&T, el

cual incluye paso por el NAP (Network Access Point), lo cual es muy

conveniente para mejorar la performance de carga de páginas

locales de Internet.

Se reemplaza el telepuerto satelital y se realiza la interconexión con

una empresa operadora LD de Estados Unidos mediante Internet.

Para tal enlace, en esta empresa de Estados Unidos se cuenta con

un Gateway VoIP que hace la traslación IP para su central de

conmutación.

140

[PAGINA INTENCIONALMENTE EN BLANCO]

141

FIGURA 15 - RED INTEGRADA PROPUESTA

142

3.3.3 Detalle de equipos utilizados en la Red integrada Propuesta

Los equipos usados en la nueva topología se muestran en la Tabla 3.20.


performance, soporte y compatibilidad con los estándares de

conectividad usados en el Perú.

143

TABLA 3.20 - LISTA DE EQUIPOS RED INTEGRADA


1. Lima

Router principal del nodo 1 Huawei Net Engine 16E 56 E1s

Dos routers para los nodos 2 y 3


Internet Farm: Servidores Proxy Servidores POP Servidores SMTP Servidores DNS Servidores AAA

Tres sistemas de acceso inalámbrico. (uno para cada nodo)

Alcatel 7385 Wireless DBS 18E1s

Gateway VoiP Huawei Expert A8010 4,750 kbps/19E1


Plataforma Prepago Huawei TELLIN 6 E1s

Analizador Protocolos VoIP Agilent Internet Advisor Software J4618C

2. La Libertad

Router Huawei Net Engine 08E

Sistema de acceso inalámbrico Alcatel 7385 Wireless DBS 18E1s

Gateway VoiP Huawei Expert A8010


3. Arequipa





4. Lambayeque





5. Piura





144

4 ANÁLISIS ECONÓMICO

145

4.1 Objetivo del estudio

Este capítulo tiene como objetivo evaluar la propuesta económica y financiera

de la optimización tecnológica de la red de la Operadora Modelo detallada en

la presente tesis. Los parámetros a evaluar serán los del Valor Presente Neto

(VPN), Tasa Interna de Retorno (TIR) y la Relación Beneficio / Costo.

Para la realización del estudio de factibilidad económica es necesario el

análisis global de los costos de implementación del cambio tecnológico

propuesto. La conveniencia de éste se reflejará en las mejoras y beneficios que

se produzcan en la optimización de los recursos de comunicación.

4.2 Definición de parámetros económicos a analizar

El objetivo de un estudio económico es evaluar el impacto económico que

tendrá la nueva alternativa de red en la compañía operadora modelo. Esta

alternativa puede ser analizada mediante el uso de un modelo matemático, que

para el presente estudio se basará en la revisión de los siguientes parámetros:

4.2.1 Tasa Interna de Retorno (TIR)

La tasa interna de retorno enfoca los proyectos desde el punto de vista

del inversionista. La tasa interna de retorno es el costo crucial del dinero

con el que el proyecto llega al punto de equilibrio.

146

En su forma más simple, se puede definir la tasa interna diferencial de

rentabilidad como la tasa de interés que hace que el valor presente del

flujo diferencial de caja entre dos proyectos sea cero. Si el flujo de caja

diferencial representara una inversión seguida de su recuperación, la

tasa interna de retorno entonces es el costo de equilibrio del dinero. Si el

dinero cuesta menos que la tasa interna de retorno, la inversión

diferencial es beneficiosa. Si el dinero cuesta más, la inversión

diferencial no es beneficiosa. Sin embargo, la tasa interna de retorno no

debería ser mal interpretada como la rentabilidad de un proyecto, o de

una inversión diferencial, dado que no proporciona ninguna información

acerca de la magnitud del beneficio al costo real del dinero que tiene la

empresa.

Es importante hacer notar que el enfoque de la TIR sólo puede ser

aplicado al decidir entre dos alternativas mutuamente excluyentes.

4.2.2 Relación Beneficio / Costo

La relación entre los beneficios de una alternativa y sus costos es un

indicador económico de uso frecuente. Existen muchas formas de

razones beneficio a costo basadas en diversas definiciones de costos y

beneficios. En una de estas formas la relación beneficio a costo es

consecuente con los objetivos de la empresa operadora modelo y puede

147

ser particularmente útil para hacer presupuestos de capital. Esto es porque

permite la comparación de soluciones alternativas a distintos proyectos.

La relación beneficio a costo es una medida de eficiencia general. La

eficiencia se define como:

Eficiencia = producto/insumo = beneficio/costo

Para un flujo de caja neto (FCN) dado, el producto son los flujos netos

positivos y el insumo son los flujos netos negativos. El beneficio puede

ser definido como el valor presente neto de los flujos netos positivos de

caja, y el costo como el valor presente de los flujos netos negativos de

caja. Entonces, la relación beneficio a costo será:

Beneficio/Costo = VP (FCN positivos) / VP (FCN negativos)

Un flujo de caja neto sólo es atractivo si su valor presente neto es

positivo al costo positivo de la empresa. El VPN es el valor presente

(VP) de los flujos positivos menos el valor presente de los flujos

negativos.

148

Esta relación puede ser expresada matemáticamente:

VPN = VP (FCN positivo) - VP (FCN negativo)

o:

VP (FCN positivo) = VPN + VP (FCN negativo)

Por lo tanto,

Beneficio/costo = 1 + VPN/VP (FCN negativo)

Si esta relación es mayor que 1, la alternativa que resulta en el flujo de

caja está generando suficiente recursos de caja como para recuperar los

fondos invertidos con el retorno requerido, y para contribuir con fondos

adicionales a la empresa. Las alternativas más eficientes tendrán una

relación mucho mayor que 1 y las alternativas menos eficientes tendrán

una relación menor.

Similar a la TIR, se puede usar esta relación para indicar la alternativa

más económica de un conjunto de alternativas mutuamente excluyentes.

Sin embargo, la elección no es simplemente la alternativa con la relación

beneficio a costo más alta a partir de una alternativa de referencia. Al

149

igual que la TIR, se debe usar las razones beneficio/costo diferenciales entre

pares de alternativas.

4.3 Análisis de Ingresos de la operadora modelo

Podemos separar en dos partes los ingresos de la Operadora Modelo; los

obtenidos a través de los servicios de telefonía y los relacionados a los

servicios de Internet.

4.3.1 Ingresos por Servicios de Telefonía

Los ingresos por estos servicios son directamente proporcionales a la

cantidad de tráfico, con la salvedad que existen diferentes tipos de

tráfico y por tanto no todos los tráficos tienen los mismos ingresos.

Podemos diferenciar tres rubros principales de ingreso por tráfico para

los servicios de telefonía:

Terminación de tráfico en Perú. Los ingresos por esta modalidad se

van a obtener directamente de los acuerdos comerciales con una

empresa operador externa. Son el resultado de la multiplicación

directa de la cantidad de minutos que se cursen y la tarifa acordada.

Tráfico de LDI originado en las modalidades de preselección, llamada

por llamada y tarjetas prepago. Los ingresos por esta modalidad se

van a obtener directamente del pago de los usuarios que hagan uso

150

de estas modalidades. Obviamente cada destino LDI, tiene diferente

ingreso, pero se puede realizar el análisis en base a un tarifa

promedio.

Tráfico de LDN originado en las modalidades de preselección,

llamada por llamada y tarjetas prepago. Los ingresos por esta

modalidad se van a obtener directamente del pago de los usuarios

que hagan uso de estas modalidades. De similar manera que para los

servicios LDI, se tiene diferente ingreso dependiendo del destino, pero

se puede realizar el análisis en base a un tarifa promedio.

La siguiente tabla muestra el detalle de las tarifas promedio en soles y

sin IGV:

TABLA 4.1 – TARIFAS TELEFONICAS PROMEDIO

Rubros Tarifas (soles)

Terminación en Perú 0.71

Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDI 2.14

Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDN 0.60

Para el primer caso, tenemos que considerar que los precios que se

manejan con operadoras extranjeras son sensibles a la cantidad de

minutos que se piensa cursar. Para este caso se ha considerado la

premisa de un millón de minutos y el precio que se ha obtenido de una

empresa operadora importante del medio peruano es de US $0.20 por

minuto (el cambio considerado es de 3.5 soles por dólar).

151

Para el segundo caso, se ha hecho una comparación de precios con las

principales empresas portadoras, teniendo en cuenta una ponderación

por destinos, según se ve en el cuadro adjunto.

TABLA 4.2 – TARIFAS TELEFONICAS POR PAIS Y OPERADOR

La información de tarifas es pública, y la distribución ponderada por

destinos se ha obtenido de una empresa operadora importante del

medio peruano.

Para el tercer caso, se ha tomado en cuenta que por la generalidad de

los casos, la tarifa de LDN está alrededor de S/. 0.60.

Tomando en cuenta las tarifas mencionadas, el ingreso anual por estas

diferentes modalidades es:

Operadora Telefónica Americatel Ormeño

Destino de Larga Distancia Internacional

Horario Normal

Horario Normal

Horario Normal

Tarifa promedio

Distribución de tráfico

USA, Canadá 2.411 1.89 1.35 1.88 20.00%

Ecuador, Bolivia, Venezuela 2.411 1.95 1.53 1.96 13.00%

Colombia 2.411 1.95 1.5 1.95 8.00%

Chile 2.411 1.89 1.5 1.93 8.00%

Argentina, Brasil, México 2.411 1.89 1.5 1.93 19.00%

Resto de América 2.411 1.98 1.82 2.07 2.00%

Italia 3.142 2.32 1.65 2.37 5.00%

Alemania, España, Inglaterra 3.142 2.4 1.65 2.40 8.00%

Francia 3.142 2.48 1.65 2.42 5.00%

Resto de Europa 3.142 2.48 2.21 2.61 3.00%

Japón 3.801 2.75 1.65 2.73 3.00%

Israel 4.37 2.95 1.65 2.99 1.00%

Resto del Mundo 4.37 2.95 2.75 3.36 5.00%

Tarifa Promedio Ponderada 2.14

152

TABLA 4.3 - INGRESOS ANUALES POR SERVICIOS DE TELEFONIA

Rubros Minutos Tarifas (soles)

Ingresos Mensuales

Ingresos Anuales

Terminación en Perú 1,000,000 0.71 710,000.00 8,520,000.00

Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDI 960,000 2.14 2,425,759.04 29,109,108.48

Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDN 7,040,000 0.60 4,984,320.00 59,811,840.00

Total 8,120,079.04 97,440,948.48

4.3.2 Ingresos por Servicios de Internet:

El análisis de Internet es un poco más simple, ya que los ingresos por

este servicio tienen un único precio. Es así que el siguiente cálculo

resume dichos ingresos:

Ingreso en dólares mensual = (Numero de E1s ofrecidos) x (Precio

de venta por E1 en dólares)

= 40 x 3800

= 152,000.00

Ingreso en soles mensual = 532,000.00

Ingreso en soles anual = 6,384,000.00

El precio de venta por E1, se ha basado en los precios referenciales que

ofrecen las compañías AT&T, Impsat e Infoductos.

153

Asimismo, se considera para el presente análisis que la totalidad de la

capacidad de planta de Internet está vendida, lo cual no alterará la

evaluación, ya que esta se centra en la optimización de la Red de Voz, y

hará incluso mucho más estricto el análisis teniendo en cuenta que no se

comparten recursos de la red de datos para la nueva red integrada.

4.4 Análisis de costos de la operadora modelo con la red actual

En este apartado se consideran los costos de explotación y que a diferencia de

las inversiones son continuos o recurrentes en el tiempo. En este caso vamos a

desglosarlos de la siguiente manera:

Costos Administrativos

Costos Operativos

Costos de Marketing y Publicidad

En la siguiente tabla se presentan los costos relacionados a cada uno de estos

rubros en los que incurre de manera anual la empresa operadora modelo antes

de la inversión para la implementación de la nueva red (montos en soles y sin

IGV):

154

TABLA 4.4 - COSTOS CON LA RED ACTUAL

Rubros Montos

Costos Administrativos 16,002,000.00

Costos Operativos 73,906,521.74

Costos en Marketing y Publicidad 8,400,000.00

TOTAL 98,308,521.74

A continuación se amplían los criterios involucrados en la obtención de estos

montos.

4.4.1 Costos Administrativos

Son los costos generales de gestión. Están compuestos por diferentes

rubros, los cuales se detallan a continuación:

Personal: Es el gasto en el recurso humano de la empresa operadora

modelo. En este caso para la operación presente se está

considerando un total de 150 personas que formalmente están

incluidas en la planilla de la empresa y que gozan de los beneficios

laborales vigentes y en adición un seguro privado. La distribución de

este personal es de la siguiente manera; 90 personas en la sede

central de Lima y 15 en cada una de las 4 sedes de Provincia.

Bonos y comisiones: Es el gasto relacionado al adicional de los

sueldos fijos de la plana gerencial y el del área comercial de la

empresa. Generalmente, los bonos se dan en función a las metas

logradas durante el año.

155

Servicios de auditoria: Es el gasto que se hace en empresas de

auditoría que revisan los estados financieros de la compañía.

Generalmente los servicios de auditoría se realizan cada 3 meses

(per quarter).

Asistencia Legal Externa: Debido de lo complejo del ámbito

regulatorio de las telecomunicaciones en el Perú (licencias, contratos

entre empresas, normas, mandatos, etc), se hace necesario el apoyo

de un estudio de abogados externo. Generalmente es más eficiente

el pago periódico a un estudio de abogados que hacer el pago por un

tema en particular.

Servicios no personales: Es el gasto en personal de contratistas y/o

cooperativas que hacen trabajos eventuales o específicos para la

empresa. Por ejemplo, personal de campo de instalaciones y

mantenimiento, o personal de apoyo para las diferentes áreas,

seguridad, limpieza, etc.

Alquiler de Oficinas: Es el gasto de alquiler que considera la sede de

Lima y las cuatro sedes en Provincia.

Seguro: Es el gasto en que se incurre para la protección de los

bienes de la empresa.

Impuestos municipales: Incluyen los gastos en impuestos tanto de la

sede de Lima como las de provincia.

Call Center: La empresa operadora ha visto conveniente tercerizar el

servicio de Call Center. Las labores de este servicio son básicamente

el de brindar informes, telemaketing y canalizar pedidos y /o reclamos

156

de los usuarios a las diferentes áreas de la empresa operadora. El

gasto de este rubro está considerando un total de hasta 10

operadoras en la hora pico con un servicio de 24x7. En el costo del

servicio de Call Center se incluye el tráfico telefónico que a su vez

incluye un servicio de llamado gratuito del tipo 0800.

Energía Eléctrica: Es el gasto de energía que incluye la sede central

y las sedes de provincia.

Telefonía: Es el gasto en servicios de telefonía regulares de uso

administrativo.

Viajes: Los pasajes, estadías y viáticos del personal de la empresa

con destinos nacionales e internacionales.

Gastos Menores: Son los gastos generales menores en los que

incurre la empresa. Desde material ofimático, hasta caja chica de

cada área.

En la siguiente tabla se muestran los costos anuales de cada uno de los

rubros antes mencionados, los cuales se han calculado en base a

información obtenida de dos empresas operadoras de

telecomunicaciones del mercado peruano.

157

TABLA 4.5 - COSTOS ADMINISTRATIVOS

Rubros Costo mensual

dólares Costo anual

dólares Costo anual soles

Personal 300,000.00 3,600,000.00 12,600,000.00

Bonos y Comisiones 10,000.00 120,000.00 420,000.00

Servicios de Auditoría 3,000.00 36,000.00 126,000.00

Asistencia Legal Externa 10,000.00 120,000.00 420,000.00

Servicios no personales 5,000.00 60,000.00 210,000.00

Alquiler de Oficinas 15,000.00 180,000.00 630,000.00

Seguro 3,000.00 36,000.00 126,000.00

Impuestos municipales 1,000.00 12,000.00 42,000.00

Call Center 20,000.00 240,000.00 840,000.00

Energia eléctrica 5,000.00 60,000.00 210,000.00

Telefonía 3,000.00 36,000.00 126,000.00

Gastos Menores 1,000.00 12,000.00 42,000.00

Viajes 5,000.00 60,000.00 210,000.00

Total 381,000.00 4,572,000.00 16,002,000.00

4.4.2 Costos Operativos

Son los gastos generales de operación. Están compuestos por diferentes

rubros, los cuales se detallan a continuación:

Alquiler de Enlaces para las Redes de Voz y Datos

Costo de Tráfico.

Costos de Facturación y Cobranza.

Mantenimiento.

Capacitación.

En la siguiente tabla se puede apreciar la contribución en el gasto de

cada uno de estos rubros al año (precios en soles y sin IGV)

158

TABLA 4.6 - COSTOS OPERATIVOS DE LA RED ACTUAL

Rubros Costo anual

Alquiler de enlaces 32,224,080.00

Costo de trafico 37,726,041.74

Costo de facturación y cobranza 3,074,400.00

Mantenimiento 840,000.00

Capacitación 42,000.00

Total 73,906,521.74

4.4.2.1 Alquiler de Enlaces para las Redes de Voz y Datos

Para la Implementación de las redes de voz y datos ha sido

necesario rentar enlaces de otros operadores, ya que el costo de

inversión en una red propia es demasiado alto. La empresa

elegida para proveer los enlaces entre Lima y las cuatro sedes en

Provincia fue Telefónica del Perú. Asimismo, se tiene un enlace

de Internet por fibra óptica y otro satelital para la conexión con la

PSTN internacional. En la siguiente tabla se sumarizan todos los

tipos de enlaces con los que se cuenta:

TABLA 4.7 - COSTOS DE ENLACES DE LA RED ACTUAL

Tipos de Enlaces

Número de E1s

Precio por E1

Total Mensual Dólares

Total Mensual Soles

Total Anual Soles

Enlaces de voz- On Net 35 11,000 385,000 1,347,500.00 16,170,000.00

Enlaces de voz-PSTN 42 820 34,440.00 120,540.00 1,446,480.00

Enlace de datos 64 n/a 253,000.00 885,500.00 10,626,000.00

Enlace internet 28 3,100 86,800.00 303,800.00 3,645,600.00

Enlace satelital 2 4,000 8,000.00 28,000.00 336,000.00

Total 767,240.00 2,685,340.00 32,224,080.00

Los precios por E1 se sustentan de la siguiente manera:

159

Enlaces de voz On Net: Es el total de enlaces de voz de

interconexión entre los diferentes Departamentos de la red de

la empresa operadora modelo y Lima según lo detallado en el

Capítulo 3. El precio considerado por E1 es el que cobra

Telefónica del Perú para empresas operadoras para pasar a

través de su red SDH. Este precio es diferente según la

distancia, teniendo en cuenta a Lima como origen. El precio

final es un monto que se obtuvo ponderado las diferentes

sedes de la empresa operadora modelo, ya que este es un

costo que depende de la distancia.

Enlaces de voz por la PSTN: Es el total de enlaces de voz de

interconexión con la PSTN según lo detallado en el Capítulo 3.

El precio considerado es el que cobra Telefónica del Perú por

alquiler del enlace que va de sus oficinas a cada uno de los

nodos de la operadora modelo para la interconexión entre las

centrales de conmutación.

Enlaces de datos: Es el total de enlaces de datos según lo

detallado en el Capítulo 3. El precio considerado es el que

cobra Telefónica del Perú por el alquiler de su red IP VPN. El

precio también es sensible a la distancia teniendo en cuenta la

siguiente distribución por ciudad (alquiler mensual en dólares ):

160

TABLA 4.8 - COSTOS POR DESTINO

Ciudad Enlaces E1 On

Net Costo por Enlace

E1 Costo Total

Trujillo 5.00 8,000.00 40,000.00

Arequipa 5.00 9,000.00 45,000.00

Chiclayo 5.00 8,000.00 40,000.00

Piura 5.00 8,000.00 40,000.00

Lima-nodo 1 32.00 2,000.00 64,000.00

Lima-nodo 2 6.00 2,000.00 12,000.00

Lima-nodo 3 6.00 2,000.00 12,000.00

Total 64.00 253,000.00

Enlaces de Internet: El costo que se ha considerado se basa en

los precios por volumen que ofrecen empresas como Global

Crossing, Impsat y AT&T.

Enlaces satelitales: El costo que se ha considerado es el precio

por Mhz de empresas operadoras satelitales que tienen

cobertura en Perú y EEUU. Se tomaron en cuenta los precios

de las empresas operadoras satelitales Panamsat, Satmex y

Telesat (precios de referencia en banda Ku).

4.4.2.2 Costo de Tráfico

Así como los ingresos por tráfico son directamente proporcionales

a los minutos que se cursan el la red, los costos también lo son.

Otra similitud es que los costos son variables con respecto a los

destinos.

Para el análisis de los costos tráfico de terminación podemos

trabajar sobre los mismos tres rubros que se analizaron en el ítem

de ingresos para tráfico de la compañía:

161

Terminación de tráfico en Perú.

Tráfico de destino LDI originado en las modalidades de

preselección, llamada por llamada y tarjetas prepago.

Tráfico de destino LDN originado en las modalidades de

preselección, llamada por llamada y tarjetas prepago.

Se va a realizar un análisis para llegar a los cargos promedio para

cada uno de los rubros mencionados. La siguiente tabla muestra

el detalle de los cargos promedio en soles y sin IGV:

TABLA 4.9 - CARGOS PROMEDIO

Rubros Tarifas (soles)

Terminación en Perú 0.12

Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDI 1.20

Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDN 0.27

Para llegar a las tarifas promedio mostradas, se ha partido de la

siguiente información:

Cargos de terminación y transporte en la PSTN: el pago por

estos costos se hacen efectivos a la empresa con la que se

está interconectado. En el presente caso, la operadora modelo

está interconectada a Telefónica del Perú. Los costos de

terminación están regulados por el Osiptel, y son los siguientes

(precios en dólares y sin IGV):

162

TABLA 4.10 - COSTOS DE TERMINACION

Cargos de Tránsito y Terminación

Cargos Dólares

Descripción

Terminación 0.01208 Cargo por minuto real

Originación 0.01208 Cargo por minuto real

Transporte 0.07151 Cargo por minuto redondeado

Tránsito 0.00554 Cargo por minuto real

Cargo de Retribución 0.0043 Cargo por minuto real

Se puede apreciar que algunos cargos están vinculados a

tráfico real y otros a tráfico redondeado al minuto, por lo que

para efectos de nuestro análisis vamos a tomar en cuenta un

factor de 18% adicional para convertir los minutos reales en

redondeados. (Este criterio es típico para hacer estos análisis,

y ha sido provisto por una empresa operadora del medio).

Distribución de tráfico On Net y Off Net: este criterio es

importante por que el tráfico cuyo destino sea un Departamento

dentro de la red de voz de la operadora modelo (On Net) no

tendrá cargos de transporte a través de la PSTN, lo que si

ocurrirá en caso contrario. En la siguiente tabla se muestra la

distribución:

TABLA 4.11 - COSTOS DE DISTRIBUCION DE TERMINACION

Rubros % tráfico On Net % tráfico Off Net

Terminación en Perú 76.00% 24.00%

Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDI 100% 0%

Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDN 46.97% 53.03%

163

Esta información es proveniente de los análisis de distribución de tráfico

realizados en el Capítulo 3.

En base a esta información vamos a construir los escenarios y

determinar las tarifas promedio para cada uno de ellos:

Costo por minuto de terminación en Perú:

o On Net: Cargo de terminación.

o Off Net: Cargo de terminación + Cargo de transito + Cargo

de transporte x factor de redondeo.

Costo por minuto preselección/llamada por llamada/tarjetas –

LDI:

o On Net: Cargo de Originación + Cargo de Retribución +

Cargo de Terminación en el extranjero.

o Off Net: no se da este tipo de tráfico ya que al ser el

destino LDI y la originación un Departamento donde

forzosamente la operadora modelo tiene PdI, no hay un

flujo de tráfico a través de la PSTN.

Costo por minuto preselección/llamada por llamada/tarjetas –

LDN:

o On Net: Cargo de Originación + Cargo de Retribución +

Cargo de Terminación.

164

o Off Net: Cargo de Originación + Cargo de Retribución +

Cargo de Terminación + Cargo de transito + Cargo de

transporte x factor de redondeo.

El único parámetro faltante para poder llegar a los cargos

promedio es el Cargo de terminación en el extranjero, el cual se

hallará con un procedimiento similar al empleado en el ítem 4.1.1,

donde se trabajó con una tabla con los Cargos de terminación

internacionales y la distribución de tráfico ponderado para cada

destino:

TABLA 4.12 - COSTOS DE TERMINACION INTERNACIONAL

Cargos de terminación internacional

Cargos por minuto en dólares

Distribución de tráfico

USA, Canadá 0.051 20.00%

Ecuador, Bolivia, Venezuela 0.185 13.00%

Colombia 0.12 8.00%

Chile 0.035 8.00%

Argentina, Brasil, México 0.13 19.00%

Resto de América 0.435 2.00%

Italia 0.09 5.00%

Alemania, España, Inglaterra 0.08 8.00%

Francia 1.65 5.00%

Resto de Europa 0.7115 3.00%

Japón 1.65 3.00%

Israel 1.65 1.00%

Resto del Mundo 1.3 5.00%

Cargo Promedio Internacional 0.3257

165

Ahora, resumiendo la información mostrada podemos hallar que los costos

anuales por terminación de tráfico para la operadora modelo son

(precios en soles):

TABLA 4.13 - COSTOS ANUALES DE TERMINACION

4.4.2.3 Costo de Facturación y Cobranza

La empresa operadora ha visto la conveniencia de recurrir a los

servicios de facturación indirecta que la regulación vigente

establece como un servicio obligatorio que debe brindar

Telefónica del Perú como operador dominante. Mediante este

servicio Telefónica incluye en sus recibos telefónicos los recibos

de la empresa operadora modelo y realiza la cobranza respectiva.

Los costos en que se incurren están dados por el siguiente

tarifario que proporciona Telefónica del Perú (en dólares sin IGV):

Rubros Minutos Tarifas Costos

Mensuales Costos Anuales

Terminación en Perú 1,000,000 0.12 117,814.31 1,413,771.74

Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDI 960,000 1.20 1,149,708.00 13,796,496.00

Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDN 7,040,000 0.27 1,876,314.50 22,515,773.99

Total 37,726,041.74

166

TABLA 4.14 - TARIFARIO DE FACTURACIÓN INDIRECTA

Total de Recibos Emitidos en el mes

Por Recibo Por Registro

Desde Hasta Emitido Recaudado Procesado Rechazo Definitivo

1 75,000 0.065 0.145 0.014 0.011

75,001 125,000 0.051 0.122 0.013 0.01

125,001 175,000 0.041 0.111 0.012 0.009

175,001 Más 0.039 0.1 0.011 0.008

En base a información obtenida de una empresa operadora

peruana, se han tomado en cuenta las siguientes consideraciones

para hacer una aproximación a los costos en los que se incurriría

con el volumen de tráfico que maneja la operadora modelo:

Duración de las llamadas: 5 minutos promedio. Por tanto de los

8 millones de minutos mensuales, se tendrán 1´600,000

llamadas o registros.

Número de llamadas por recibo mensual: 4 en promedio. Es

decir que cada uno de los usuarios realizará en promedio 4

llamadas al mes, por lo que si tenemos 1´600,000 llamadas, el

total de recibos mensuales es de 400,000.

Tomando en cuenta estos valores podemos llegar a la siguiente

tabla que resume los costos de facturación y cobranza:

167

TABLA 4.15 - COSTOS DE FACTURACION Y COBRANZA

Cantidad Costo

Mensual Dólares

Costo Mensual

Soles

Costo Anual Soles

Total de registros 1,600,000 17,600.00 61,600.00 739,200.00

Total de recibos 400,000 55,600.00 194,600.00 2,335,200.00

Total 73,200.00 256,200.00 3,074,400.00

4.4.2.4 Mantenimiento

El gasto en mantenimiento tiene diversos rubros, pero todos

tienen el mismo objetivo básico que es el de asegurar el correcto

funcionamiento de los equipos y de mantener en óptimas

condiciones las diferentes instalaciones.

En lo que respecta al correcto funcionamiento de los diversos

equipos, se están incluyendo los contratos de mantenimiento y

soporte con los diferentes proveedores a los cuales se les compró

dicho equipamiento.

Para estimar el gasto de mantenimiento en general, se ha

realizado una proyección en base a información que se ha

obtenido de diversas empresas operadoras peruanas, tomando

en cuenta la red actual de la empresa operadora modelo.

Esta estimación estaría alrededor de los 20,000 dólares

mensuales, lo que representan 840,000 soles anuales.

168

4.4.2.5 Capacitación

Los gastos en capacitación son muy importantes en todas las

áreas de la empresa, ya que mientras el personal se encuentre

más preparado y actualizado podrá llevar a cabo sus labores de

manera más eficiente. En lo que respecta a los gastos de

capacitación se incluyen tanto los necesarios para el personal

directivo y operativo

Para poder estimar un costo de capacitación se ha usado el

mismo criterio que para los gastos de mantenimiento, es decir se

ha extrapolado la información recopilada de empresas operadoras

peruanas al supuesto de la operadora modelo considerada en el

presente estudio. Es así que se considera un gasto mensual de

1,000 dólares o su equivalente anual de 42,000 soles.

4.4.3 Costos de marketing y Publicidad:

Para el tipo de negocio que tiene la operadora modelo, los gastos en

marketing y publicidad son una necesidad sobre todo en lo que respecta

a las campañas para los servicios de telefonía. En ese sentido las

campañas publicitarias deben ser constantes ya que el mercado de larga

distancia bajo las modalidades en las que trabaja la empresa se mueve

a través de dos factores:

169

Difusión de producto.

Agresividad en los precios de terminación LDN y LDI.

En tal sentido, estos dos factores están relacionados a campañas de

publicidad.

Para este objetivo, la empresa operadora realiza gastos mensuales en

los principales medios televisivos, de radio y periódicos.

Para dimensionar el gasto relacionado a las campañas publicitarias se

ha seguido el mismo criterio que para los rubros de mantenimiento y

capacitación, y se ha hecho una proyección de 200,000 dólares

mensuales o su equivalente anual de 8’400,000 soles.

4.5 Análisis de la inversión

Las inversiones o costos iniciales vienen definidas por los gastos que se hacen

una sola vez, destinados a la adquisición de equipos con su correspondiente

soporte lógico e infraestructura, cuya característica principal a efectos

económicos es que su vida suele ser larga.

Las principales categorías de los costos de inversión son las siguientes:

170

TABLA 4.16 - CATEGORIAS DE INVERSION

Rubros Inversión (dólares)

Inversión (soles)

Equipamiento 239,000.00 836,500.00

Licencias de Software 100,000.00 350,000.00

Centro de Gestión 50,000.00 175,000.00

Implementación 30,000.00 105,000.00

Repuestos 20,000.00 70,000.00

Transporte, gastos aduana 15,000.00 52,500.00

Gastos varios 5,000.00 17,500.00

Instalación de enlaces 3,000.00 10,500.00

Analizador VoIP 100,000.00 350,000.00

Total 562,000.00 1,967,000.00

Gastos de capital del equipo: Son las cantidades pagadas al fabricante por

la totalidad del equipo, control, señalización, terminales conectores y de

facturación. Es decir todo el Hardware y software necesario para la

operación incluyendo la redundancia. Asimismo el equipo tiene una garantía

de 2 años.

Licencias de Software: el software necesario para la puesta en marcha se

ha colocado como un rubro a parte por el significativo monto que involucra,

pero viene a estar dentro de los elementos necesarios para la operatividad

del sistema.

Gastos en el Centro de Gestión: Incluye el costo del hardware y software

para manejar el equipo. Esto incluye PC o Workstation y conexión con el

equipo así como las licencias de software respectivas.

Gastos de Implementación: Costos de instalación, supervisión, pruebas, etc.

en conjunto con el fabricante para dejar operativos los sistemas.

171

Gastos en repuestos: Costo total de las piezas de repuesto que se suelen

comprar por adelantado.

Gastos en transporte y aduana: Son los gastos involucrados en el traslado

del equipo desde sus fábricas de origen en el extranjero hasta su punto final

de instalación.

Gastos varios: Se incluyen los costos de obras civiles para el

acondicionamiento del lugar de instalación, alimentación eléctrica, aire

acondicionado si fuera necesario, equipos para los nuevos ingenieros, etc.

Gastos de instalación de enlaces: Telefónica del Peru como proveedor de

los servicios de conectividad tiene una tarifa de $600 dólares por punto. Si

consideramos los 5 puntos donde se tiene que hacer las instalaciones

tendremos el total indicado en la Tabla 4.15.

Gasto en equipo de monitoreo: Un analizador VoIP es necesario para poder

monitorear diversos parámetros importantes para asegurar una buena

calidad de los servicios de voz.

Los gastos por capacitación ocasionados por el entrenamiento del personal

para la instalación, supervisión, explotación, mantenimiento y administración

del sistema y la enseñanza a terceros de estas funciones, no se está

considerando como inversión, si no que se carga al primer año de operación.

172

4.6 Análisis de costos de la operadora modelo con la red propuesta

Aparte del análisis de la inversión necesaria para la implementación de la

nueva red propuesta, se debe considerar los nuevos factores de costo que van

a estar involucrados a consecuencia de ella. En una primera revisión se va a

poder apreciar que la conveniencia de la nueva propuesta de red, no se basa

en un incremento de los ingresos de la operadora modelo, si no en una

reducción de sus costos. En el siguiente cuadro se puede apreciar dicha

reducción:

TABLA 4.17 - COSTOS DE LA NUEVA RED

Rubros Montos

Costos Administrativos mensuales 16,422,000.00

Costos Operativos 58,799,282.52

Costos en Marketing y publicidad 8,400,000.00

TOTAL 83,621,282.52

Se puede apreciar que los rubros que han variado son los costos

administrativos y los operativos, los cuales se detallan a continuación:

4.6.1 Costos administrativos

En la siguiente tabla se pueden apreciar los nuevos gastos para cada

uno de los rubros:

173

TABLA 4.18- COSTOS ADMINISTRATIVOS DE LA NUEVA RED

Rubros Costo

mensual Incremento

mensual Nuevo gasto

dólares Gasto anual

dólares Gasto anual

soles

Personal 300,000.00 7,000.00 307,000.00 3,684,000.00 12,894,000.00

Bonos y Comisiones 10,000.00 2,000.00 12,000.00 144,000.00 504,000.00

Servicios de Auditoria 3,000.00 0.00 3,000.00 36,000.00 126,000.00

Asistencia Legal Externa 10,000.00 0.00 10,000.00 120,000.00 420,000.00

Servicios no personales 5,000.00 0.00 5,000.00 60,000.00 210,000.00

Alquiler de Oficinas 15,000.00 0.00 15,000.00 180,000.00 630,000.00

Seguro 3,000.00 0.00 3,000.00 36,000.00 126,000.00

Impuestos municipales 1,000.00 0.00 1,000.00 12,000.00 42,000.00

Call Center 20,000.00 0.00 20,000.00 240,000.00 840,000.00

Energía eléctrica 5,000.00 1,000.00 6,000.00 72,000.00 252,000.00

Telefonía 3,000.00 0.00 3,000.00 36,000.00 126,000.00

Gastos Menores 1,000.00 0.00 1,000.00 12,000.00 42,000.00

Viajes 5,000.00 0.00 5,000.00 60,000.00 210,000.00

Total 381,000.00 10,000.00 391,000.00 4,692,000.00 16,422,000.00

Los gastos que se han incrementado son:

Personal: Teniendo en cuenta un requerimiento de 4 ingenieros

adicionales a los ya existentes. Se ha considerado un sueldo mensual

de 1,500 dólares que incluyen los beneficios de ley y la consideración

de un total de 14 sueldos al año.

Bonos y Comisiones: Es la parte variable del nuevo personal teniendo

en cuenta si llegan o no a los objetivos que les plantee su jefatura.

Energía Eléctrica: Teniendo en cuenta que al contar con más

equipamiento debe existir un mayor consumo de energía.

174

4.6.2 Costos operativos

Los gastos operativos también varían, pero en este caso se reducen. Se

puede decir que la inversión realizada impacta fuertemente en los gastos

operativos, y tal como se puede apreciar en el siguiente cuadro, dicho

impacto se da básicamente en el alquiler de los enlaces, aunque

también hay un diferencial incremental menor en el rubro de

mantenimiento.

Asimismo, también hay un incremento adicional en el rubro de

capacitación pero sólo para el primer año, relacionado al costo de

capacitación necesario para la operación de los nuevos equipos. Dicho

monto corresponde a US $20,000.

TABLA 4.19 - COSTOS OPERATIVOS DE LA NUEVA RED

Rubros Costo anual soles

Alquiler de enlaces 16,906,840.78

Costo de trafico 37,726,041.74

Costo de facturación y cobranza 3,074,400.00

Mantenimiento 1,050,000.00

Capacitación 42,000.00

Total 58,799,282.52

175

4.6.2.1 Alquiler de Enlaces para las Redes de Voz y Datos

En la siguiente tabla se muestran los nuevos costos por

involucrados en el alquiler de los diferentes enlaces para la nueva

red:

TABLA 4.20 - COSTOS DE ENLACES PARA LA NUEVA RED

Tipos de Enlaces

Número de E1s

Precio por E1

Total Mensual Dólares

Total Mensual

Soles

Total Anual Soles

Enlaces de voz On Net 0.00 11,000.00 0.00 0.00 0.00

Enlaces de voz-PSTN 42.00 820.00 34,440.00 120,540.00 1,446,480.00

Enlace de datos 63.13 n/a 278,048.83 973,170.90 11,678,050.78

Enlace Internet 29.05 3,100.00 90,055.00 315,192.50 3,782,310.00

Enlace satelital 0.00 0.00 0.00 0.00

Total 16,906,840.78

Se pueden apreciar varios cambios con respecto a la estructura

de costos de la red actual, los cuales se detallan a continuación:

Enlaces de voz On Net: Desde que la red integrada usa VoIP

sobre los enlaces de datos, no es necesario alquilar enlaces de

voz a Telefónica del Perú.

Enlaces de voz por la PSTN: Este rubro se mantiene, y

consiste en la misma cantidad de enlaces antes mencionados.

Enlaces de datos: Este rubro crece teniendo en cuenta que la

ampliación de capacidad es necesaria para la convergencia del

176

flujo de datos anterior y el actual. En las siguientes dos tablas

se muestra dicho crecimiento en capacidad y costo:

TABLA 4.21 - CRECIMIENTO EN CAPACIDAD (ENLACES)

Ciudad Enlaces On Net-

VoIP (E1’s) Enlaces On Net -

datos (E1’s) Total

Enlaces

Lima y Callao 2.78 44.00 46.78

La Libertad 0.73 5.00 5.73

Arequipa 0.73 5.00 5.73

Lambayeque 0.44 5.00 5.44

Piura 0.44 5.00 5.44

Total E1s 5.13 64.00 69.13

TABLA 4.22 - COSTO DE ENLACES

Ciudad Total

Enlaces Costo por

Enlace Costo

dólares Costo soles

Costo anual soles

Lima y Callao 46.78 2,000.00 93,566.41 327,482.42 3,929,789.06

La Libertad 5.73 8,000.00 45,859.38 160,507.81 1,926,093.75

Arequipa 5.73 9,000.00 51,591.80 180,571.29 2,166,855.47

Lambayeque 5.44 8,000.00 43,515.63 152,304.69 1,827,656.25

Piura 5.44 8,000.00 43,515.63 152,304.69 1,827,656.25

Total 69.13 278,048.83 973,170.90 11,678,050.78

Enlaces de Internet: El enlace de Internet también presenta un

incremento por cuanto el enlace satelital se deja de usar para

establecer la conectividad con la PSTN de EEUU, y en su lugar

se utiliza un enlace virtual a través de Internet con la voz en

formato VoIP.

Enlaces satelitales: Se dejan de utilizar.

177

4.6.2.2 Gastos de mantenimiento

En este rubro el incremento no es significativo y está en relación

directa a que se tiene nuevo equipamiento y se deben pagar los

costos mensuales de soporte y mantenimiento para dichos

equipos.

4.7 Evaluación económica y financiera del proyecto

La rentabilidad económica se ha determinado en base al ahorro proyectado por

el Flujo de Caja para un horizonte de evaluación de 5 años, para lo cual se

realizó la comparación entre las utilidades netas del antes y después de la

implementación de red de la operadora de larga distancia nacional e

internacional.

4.7.1 Flujo de caja actual y proyectado

Todos los valores correspondientes a los ingresos operativos, egresos

operativos y costos fijos se sintetizan en el Flujo de Caja Proyectado.

Los resultados de Flujo de Caja de efectivo antes y después de la

implementación del sistema, que se muestra en las tablas 4.23 y 4.24

arrojan un saldo positivo para todo el periodo considerado.

Adicionalmente en el cuadro 4.23 se incluye la depreciación de los

elementos considerados en la Estructura de Inversión.

178

El saldo económico de caja muestra en general valores acumulados positivos,

por lo que no existirá problema de liquidez durante la implementación del

sistema.

179

TABLA 4.23 - FLUJO DE CAJA ACTUAL

Año 0 Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5

Total Ingresos 103,824,948.48 103,824,948.48 103,824,948.48 103,824,948.48 103,824,948.48

Total Egresos 98,308,521.74 98,308,521.74 98,308,521.74 98,308,521.74 98,308,521.74

Depreciación

Amortización

Utilidad antes del Impuesto

5,516,426.74 5,516,426.74 5,516,426.74 5,516,426.74 5,516,426.74

Impuesto General a la Renta

1,654,928.02 1,654,928.02 1,654,928.02 1,654,928.02 1,654,928.02

Utilidad Neta 3,861,498.72 3,861,498.72 3,861,498.72 3,861,498.72 3,861,498.72

Flujo de Caja después de Impuestos

3,861,498.72 3,861,498.72 3,861,498.72 3,861,498.72 3,861,498.72

Flujo de Caja 0 3,861,498.72 3,861,498.72 3,861,498.72 3,861,498.72 3,861,498.72

180

TABLA 4.24 - FLUJO DE CAJA FUTURO


Total Ingresos 103,824,948.48 103,824,948.48 103,824,948.48 103,824,948.48 103,824,948.48

Total Egresos 83,866,282.52 83,621,282.52 83,621,282.52 83,621,282.52 83,621,282.52

Total Inversión 1,967,000.00

Depreciación 393,400.00 393,400.00 393,400.00 393,400.00 393,400.00

Amortización 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Utilidad antes del Impuesto

19,565,265.96 19,810,265.96 19,810,265.96 19,810,265.96 19,810,265.96

Impuesto General a la Renta

5,869,579.79 5,943,079.79 5,943,079.79 5,943,079.79 5,943,079.79

Utilidad Neta 13,695,686.17 13,867,186.17 13,867,186.17 13,867,186.17 13,867,186.17


14,089,086.17 14,260,586.17 14,260,586.17 14,260,586.17 14,260,586.17

Capital/Valor Residual 1,967,000.00

Flujo de Caja -1,967,000.00 14,089,086.17 14,260,586.17 14,260,586.17 14,260,586.17 14,260,586.17

181

4.7.2 Supuestos para la construcción de los flujos de caja

Para la construcción de los flujos de caja actual y proyectado mostrados

en las tablas 4.23 y 4.24, se han asumido ciertos supuestos que sin

quitarle rigurosidad a la evaluación, simplifican de cierta manera los

procesos de cálculo. Estos supuestos son los siguientes:

El flujo de caja de la red actual ya viene operando y los equipos ya se

encuentran depreciados.

No se están considerando procesos inflacionarios durante el periodo

considerado.

No se consideran ni ingresos ni costos incrementales durante el

periodo considerado.

Las cifras de ingresos y costos se han trabajado en soles sin IGV.

La tasa de costo de oportunidad que se ha considerado es de 15%.

La inversión se ha realizado con recursos propios, por lo cual no hay

ningún préstamo involucrado y por tanto no se consideran

amortizaciones

Con el objetivo de ser más rigurosos, no se está considerando valores

residuales de la inversión al finalizar el periodo de 5 años de análisis.

La depreciación de los equipamientos para el flujo de caja futuro se

ha tomado en cuenta en 5 años, según las normas vigentes.

182

No se considera amortización en el flujo de caja futuro ya que se está

considerando que la inversión se ha cubierto con recursos propios de

la empresa operadora sin incurrir en ningún préstamo.

4.7.2.1 Flujo de Caja Actual

Los siguientes parámetros son los que se han considerado en el

Flujo de Caja Actual de la tabla 4.23:

Total del Ingresos: de acuerdo a los ingresos anuales de la

operadora modelo (ver acápite 4.3).

Total de Egresos: de acuerdo a los costos anuales de la

operadora modelo con la red actual (ver acápite 4.4)

Depreciación / Amortización: según los supuestos no se

considera en el análisis.

Utilidades antes del Impuesto: Ingresos menos los Egresos.

Impuesto General a la Renta: es el 30% de las utilidades.

Utilidad Neta: Utilidades menos el impuesto general a la renta.

Flujo de Caja después de impuestos: en este caso igual que

la utilidad neta.

Flujo de Caja: en este caso igual que el flujo de caja después

de impuestos.

183

4.7.2.2 Flujo de Caja Futuro

Los siguientes parámetros son los que se han considerado en el

Flujo de Caja Futuro de la tabla 4.24 de acuerdo a la mejora

tecnológica:

Total del Ingresos: se sigue considerando los mismos ingresos

anuales que tiene la red actual (ver acápite 4.3).

Total de Egresos: de acuerdo a los costos anuales de la

operadora modelo con la mejora de red (ver acápite 4.6).

Total Inversión: es el gasto necesario para la implementación

de la mejora tecnológica aplicado en el año cero del periodo

analizado (ver acápite 4.5).

Depreciación: el total de la inversión se deprecia en 5 años

Amortización: no se considera como se explica en los

supuestos mencionados en 4.7.2.

Utilidades antes del Impuesto: son los Ingresos menos los

Egresos y menos Depreciación.

Impuesto General a la Renta: es el 30% de las utilidades.

Utilidad Neta: utilidades menos el impuesto general a la renta.

Flujo de Caja después de impuestos: utilidad neta más

Depreciación.

Capital / Valor Residual: no se considera como se explica en

los supuestos mencionados en 4.7.2.

Flujo de Caja: en este caso igual que el flujo de caja después

de impuestos.

184

4.7.3 Parámetros de evaluación

La Evaluación Económica y Financiera presentada en la Tabla 4.25

detalla la diferencia entre las tablas de flujo de caja actual y futura (4.23

y 4.24 respectivamente). El flujo de caja diferencial así obtenido nos va a

permitir calcular los parámetros económicos que nos permitirán evaluar

la conveniencia de la inversión. Para el cálculo de dichos parámetros se

han usado las fórmulas descritas en el acápite 4.2.

El primer parámetro a analizar es el Valor Actual Neto (VAN), cuyo valor

es de S/. 32,743,223.59, considerando una tasa de Costo de

Oportunidad de Capital del 15% anual. Esta cifra refleja un apreciable

incremento patrimonial neto.

La relación Beneficio / Costo, alcanza un valor de 17.65 y la Tasa Interna

de Retorno (TIR) es de 521% anual. Estos indicadores reflejan la

viabilidad económica de la implementación de la operadora, dado que en

el primer caso es superior a la unidad:

Relación Beneficio / Costo = 17.65 > 1,

Esto quiere decir que la implementación del sistema está generando

suficientes recursos de caja para recuperar los fondos invertidos con el

185

costo de capital requerido (15%), y para contribuir con fondos adicionales a la

empresa.

En el segundo caso el TIR es mayor que el costo de oportunidad de

capital considerado:

TIR = 521% > 15%, por tanto la implementación es beneficiosa.

186

TABLA 4.25 - EVALUACIÓN ECONÓMICA Y FINANCIERA


Utilidad antes del Impuesto 14,048,839.22 14,293,839.22 14,293,839.22 14,293,839.22 14,293,839.22

Impuesto General a la Renta 4,214,651.77 4,288,151.77 4,288,151.77 4,288,151.77 4,288,151.77

Utilidad Neta 9,834,187.45 10,005,687.45 10,005,687.45 10,005,687.45 10,005,687.45


10,227,587.45 10,399,087.45 10,399,087.45 10,399,087.45 10,399,087.45

Capital / Valor Residual 1,967,000.00

Flujo de Caja -1,967,000.00 10,227,587.45 10,399,087.45 10,399,087.45 10,399,087.45 10,399,087.45

187

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

188

Las observaciones y conclusiones a las que se ha llegado con el desarrollo

del presente trabajo son los siguientes:

La tecnología VoIP no es nueva, y aunque su desarrollo ha sido

vertiginoso en los últimos años, no tiene todavía una amplia difusión en

las compañías operadoras de servicios de telecomunicación a nivel

mundial, lo que también se ve reflejado en la realidad peruana. Esta

situación se vuelve incluso más excluyente si consideramos empresas

operadoras de telecomunicaciones que trabajen en esquemas de VoIP

sobre Internet como Backbone principal. La presente tesis, demuestra

que la tecnología VoIP actualmente existente puede satisfacer los

requerimientos de calidad de una empresa de operadora para servicios

de voz a través de Internet, y a la vez ser económicamente factible

tomando como marco de referencia la realidad peruana.

La migración de una red de voz tradicional a una red integrada como la

que se propone, equivale a la migración de una red de conmutación de

circuitos a una red de conmutación de paquetes. La segunda red utiliza

de manera más eficiente los recursos de la red, sobre todo en lo

referente a las comunicaciones On Net, ya que no es necesario definir

circuitos virtuales entre las diferentes ciudades, si no que los paquetes

se encaminarán, según una dirección IP, al destino que les corresponda.

189

Una característica básica de una red de conmutación de paquetes

donde se integren servicios de voz y de datos, es la capacidad de

priorización de los primeros sobre los segundos. Los equipos Gateway

elegidos, así como los equipos que integran la red IP VPN de Telefónica

del Perú, son capaces de manejar la priorización de servicios requerida.

En referencia al comentario anterior, en el diseño de la tesis se están

considerando dos tipos diferentes de Backbone; la red IP VPN de

Telefónica del Perú, que es una red pública donde se contrata una

capacidad para cada uno de los puertos que componen la red, y el otro

que es la conexión a Internet internacional, donde no se puede saber a

ciencia cierta si todos los componentes de esa red tienen la capacidad

de priorización de calidad de servicio. Debido a esta situación, es que en

el segundo caso, es de vital importancia contratar un servicio de Internet

sin over booking (Calidad 1:1), de tal manera que incluso en las horas

más cargadas de Internet el ancho de banda contratado esté

garantizado. Asimismo y por consideraciones estrictamente de diseño,

se ha considerado un sobredimensionamiento del 20% para los enlaces

VoIP con el objetivo de tener un margen adicional que garantice la

calidad de servicio que se brinda a través de los enlaces de voz. Se

puede observar asimismo que incluso considerando este exceso, el

proyecto es altamente rentable.

190

Uno de los componentes fundamentales de la tesis ha sido el análisis de

la realidad peruana sobre la cual una empresa operadora extranjera

ofrece servicios de voz y datos. Una de las conclusiones que se ha

tenido como resultado de tal análisis, es que para que una empresa

pueda competir en el mercado actual debe invertir mucho capital, es

decir en nuestra realidad es difícil la existencia de empresas operadoras

pequeñas o medianas. Esta situación es más marcada en los servicios

de telefonía, sobre todo por los costos de interconexión que se debe

pagar a la operadora dominante (Telefónica de Perú) de acuerdo a las

regulaciones vigentes. Se puede ver que la empresa operadora modelo

es rentable, pero dicha rentabilidad va en función a la cantidad de capital

que ha invertido y del cual dispone para la operación.

El análisis de tráfico para el dimensionamiento de la red y el costeo de

los servicios se ha realizado en base a proyecciones. La intención no es

que estas proyecciones sean 100% exactas, ya que incluso en una red

real se parte de proyecciones para un estudio de factibilidad

(requerimientos, dimensionamiento y plan de negocio) y luego en base a

la operación se ajustan los parámetros de tráfico reales. Sin embargo

con el objetivo de ser lo más riguroso posible, se ha recurrido a diversas

fuentes de información de empresas operadoras existentes en Perú,

para tratar que el presente estudio sea lo más cercano a la realidad.

191

El análisis económico arroja un flujo de caja diferencial altamente

atractivo. El mayor impacto se da en el ahorro que se consigue al migrar

los enlaces tradicionales de la red de voz y su reemplazo con enlaces de

datos en una red integrada. Esta situación se debe a que los enlaces de

datos son más económicos y que adicionalmente la tecnología de VoIP

provee una compresión de recursos de tal manera que los servicios de

voz usan menor capacidad de ancho de banda para cada uno de los

enlaces.

El costo de capital considerado para el análisis de rentabilidad ha sido

del 15%, lo cual es más elevado que el que se puede conseguir a través

de instrumentos financieros tradicionales, y con lo cual estaríamos

asegurando un análisis económico más riguroso.

Dentro del ámbito competitivo en el que se encuentra el mercado de las

telecomunicaciones, y debido a la reducción del costo al que conlleva el

uso de la tecnología de VoIP, la empresa operadora tendría margen

como para reducir el costo de sus tarifas, de tal manera que sus

ingresos aumenten comparativamente al generar mayor demanda y que

se beneficie también al usuario final.

En las pruebas de laboratorio (ver Anexo A) pudo comprobarse la

importancia del manejo del tráfico (algoritmos de calidad de servicio)

para la inteligibilidad de la voz en escenarios de carga. De no realizarse

192

una configuración adecuada de los equipos la calidad podría disminuir

considerablemente.

La reducción de gastos en el alquiler de enlaces es el mayor impacto del

cambio tecnológico, ya que se reducen los recursos de ancho de banda

para los servicios telefónicos. Semejante reducción también hubiera

podido ser posible mediante la utilización de compresores de voz entre

los conmutadores y los nodos SDH, sin embargo esta solución seguiría

usando enlaces SDH que son un poco más caros que los de VoIP y lo

más importante es que hubieran carecido de flexibilidad, ya que seguiría

trabajando en un esquema de conmutación de circuitos.

Una observación general del uso de servicios de telefonía sobre VoIP,

es que cuando en el futuro una gran cantidad de casas cuenten con una

computadora personal conectada a Internet a tiempo completo, la

comunicación entre estas casas (sin importar el lugar geográfico de las

mismas ni la duración de la comunicación) sería gratuita (es decir,

estaría incluida en la tarifa plana del acceso a Internet) y la red de voz tal

como la conocemos pasaría poco a poco a ser obsoleta. Tecnologías

para llevar a cabo esa meta ya existen (como el xDSL), y las empresas

cuyo rubro principal es la comunicación de voz deberán encontrar un

nicho de mercado adecuado dentro de este contexto para poder

sobrevivir.

193

En la industria de las telecomunicaciones, todo se desarrolla con mucha

velocidad. Es por lo tanto de esperar que el ancho de banda disponible

en las redes se hará más y más grande. Esto será de gran ayuda para

expandir las aplicaciones de VoIP. Cuando la capacidad suficiente se

encuentre disponible, aún video y audio de alta calidad podrán ser

transmitidos por una misma red.

194

BIBLIOGRAFÍA

195

1. CASNER & JACOBSON, “Compressing IP/UDP/RTP Headers for Low-

Speeds Serial Links”, RFC 2508, IETF, Febrero 1999,

http://www.ietf.org/rfc/rfc2508.txt

2. CHUCK SEMERIA, “Multiprotocol Label Switching - Enhancing Routing in

the New Public Network”, Juniper Nertworks, 2000

3. FRED HALSALL, "Comunicación de Datos, Red de Computadoras y

Sistemas Abiertos", 4ta Edición, Addison Wesley, 1998.

4. JON DAVIDSON, “Voice over IP - Design Implementation Guide”, 1998,

Cisco Systems.

5. JORI LIESENBORGS, “Voice over IP in networked virtual environments”,

2000; http://lumumba.luc.ac.be/~jori/thesis/onlinethesis/contents.html

6. JOSE M. HUIDOBRO - RAFAEL CONESA, "Sistemas de Telefonía",

Paraninfo, 2000

7. Performance Technologies, “SS7 Tutorial”, 2003,

http://www.pt.com/tutorials/ss7/

http://lumumba.luc.ac.be/~jori/thesis/onlinethesis/contents.html

http://www.pt.com/tutorials/ss7/

196

8. RAMNATH A. LAKSHMI-RATAN, “The Lucent Technologies Softswitch -

Realizing the promise of convergence”, Bell Labs Technical Journal - April

June 1999, pg 176-177

9. Agilent Technologies, "IP Quality of Service - Agilent Technologies Router

Tester - Application Note”, 2000,

http://www.agilent.com/comms/RouterTester

10. CARLOS HERMIDA BARRAL, "Planificación Económica en

Telecomunicaciones: Guía para Directivos", Colección Gestión -1990

11. CARLOS URIEGAS TORRES, "Análisis Económico de Sistemas en la

Ingeniería", 2da Edición, Limusa, 1987.

http://www.agilent.com/comms/RouterTester

197

ANEXO A PRUEBAS DE LABORATORIO

198

Antes de llevar a cabo el despliegue de la red se consideró conveniente hacer

pruebas para confirmar el correcto funcionamiento del equipamiento propuesto.

Tales pruebas se realizaron en un laboratorio, simulando lo mejor posible la

topología que habría de utilizarse en la nueva red.

Los equipos utilizados fueron:

Gateway de voz: Quidway A8010 Expert

Conmutador de voz: Huawei C&C08

Ruteador: Huawei Quidway 3600

Terminales telefónicos: Panasonic KX-TS5LX-W

Terminales de FAX: Samsung SF 4100

En el laboratorio se cuenta con varios enlaces punto a punto Frame Relay3. El

CIR4 de cada PVC5 fue de 64 Kbps, con velocidades de acceso a 128 Kbps.

Durante las pruebas se utilizaron velocidades de acceso bajas para poder

saturar con facilidad el enlace y poner a prueba la prioridad y calidad de

servicio (QoS) que los equipos a utilizar brindan a la voz en situaciones de

congestión.

3 Protocolo estándar de las telecomunicaciones de la capa de enlace de datos. Maneja múltiples circuitos

virtuales.

4 Committed Information Rate. Velocidad a la cual una red Frame Relay transmite información bajo

condiciones normales de trabajo, es promediada en un periodo muy breve de tiempo. Se mide en bits por

segundo, es uno de las medidas que se utilizan para tarificar el servicio.

5 Permanent virtual circuit. Circuito virtual establecido en forma permanente. Economiza tiempo y ancho

de banda necesario para el establecimiento de los circuitos virtuales.

199

Esta configuración ha permitido también evaluar el nivel de compresión al que

puede llegar el equipo propuesto utilizando los distintos algoritmos vistos en el

capítulo 3, sin deteriorar la calidad de la voz.

Las pruebas fueron realizadas utilizando los algoritmos G.723 y G.729 (ver

capítulo 2), sin embargo los gráficos mostrados a continuación sólo muestran

los resultados obtenidos con el G.723 a 6,3 Kbps, debido a que fue el que

mostró mejor respuesta. Hay que tomar en cuenta que esta velocidad es

medida antes de añadirle la cabecera TCP/IP así que la velocidad real es

ligeramente mayor.

Hay que tener presente que tanto para las comunicaciones de voz como para

las transmisiones de fax, el análisis de la calidad es meramente cualitativo y

por ende subjetivo; es decir depende mucho del punto de vista de quien lo

juzgue. Es imposible cuantificar en forma exacta el error cometido durante el

proceso de digitalización, compresión, transmisión y posterior recomposición de

la información, por cuanto se debe llegar a un consenso entre diversas

opiniones al juzgar y comparar los resultados obtenidos al cambiar la

configuración de los equipamientos utilizados.

A.1 Escenario de pruebas sin carga de tráfico

El escenario seleccionado para las pruebas fue el que se muestra en la figura

de la página siguiente:

200

FIGURA A.1 - ESCENARIO DE PRUEBAS SIN CARGA DE TRÁFICO

1 2 3

4 5 6

7 8 9

* 8 #

1 2 3

4 5 6

7 8 9

* 8 #1 2 3

4 5 6

7 8 9

* 8 #

1 2 3

4 5 6

7 8 9

* 8 #

PBX PBX

IP

ROUTER ROUTERGATEWAY GATEWAY

Las centrales telefónicas se configuraron con abonados analógicos de prueba y

se conectan con los respectivos gateways a través de interfaces E1. Los

gateways a su vez se conectan con los ruteadores mediante interfaces

Ethernet (10 Mbps) y estos últimos son conectados entre sí a través del enlace

Frame Relay.

Con el escenario descrito se realizaron comunicaciones telefónicas analógicas

sin incluir tráfico en las interfaces WAN de los ruteadores con el objetivo de

conocer el ancho de banda utilizado por cada comunicación.

A.1.1 Pruebas de Transmisión de voz

Procedimiento

Utilizando los terminales telefónicos Panasonic conectados a la central

C&C08, se procedió a realizar llamadas de uno a otro extremo del

circuito.

201

Resultado

Las comunicaciones se realizaron sin retardos y con buena calidad de

voz.

En la figura A.2 se aprecian dos señales graficadas en el tiempo

correspondientes al DTE (tráfico enviado desde el terminal telefónico

hacia la red) y al DCE (tráfico enviado desde la red hacia el terminal

telefónico). Los periodos en los que el flujo de información disminuye en

el siguiente cuadro, corresponden a silencios en la conversación ya que

el algoritmo de compresión optimiza el uso de canal al no enviar

información en los periodos de silencio. El máximo ancho de banda

utilizado por la conversación no es mayor al 10% del ancho de banda

total (128 Kbps).

FIGURA A.2 - TELÉFONO A TELÉFONO SIN CARGA

DCE

DTE

TIEMPO

Porcentaje

de

Utilización

10

0

8

2

4

15 30105 2520

202

DCE: Data Communication Equipment (equipo gateway) DTE: Data Terminal Equipment (equipo telefónico)

A.1.2 Pruebas de Transmisión de FAX

Procedimiento

En dos de las líneas analógicas situadas a ambos extremos del circuito

se conectaron terminales de FAX. Se enviaron tres imágenes distintas

entre los terminales para comparar la calidad de la transmisión.

Resultados

Se realizaron varias transmisiones de FAX con buenos resultados. La

calidad de las imágenes enviadas fue muy similar a la de las

transmitidas por la red de telefonía convencional.

Se puede apreciar una asimetría en los flujos de información

característicos de las comunicaciones por Fax.

203

FIGURA A.3 - TRANSMISIÓN DE FAX SIN CARGA

DCE

DTE

TIEMPO

Porcentaje

de

Utilización

10

0

8

2

4

15 30105 2520

A.2 Escenario de pruebas con carga de tráfico

El escenario es similar al descrito en el apartado A.1, solamente se necesita

añadir computadoras con servidores FTP a ambos lados del circuito para poder

saturar el ancho de banda. Al realizarse en forma simultánea transferencia de

archivos en ambas direcciones es posible esforzar al máximo el enlace

llenándolo de información en el momento de la comunicación de voz.

204

FIGURA A.4 - ESCENARIO DE PRUEBAS CON CARGA DE TRÁFICO

En un inicio no se utilizó la reserva de recursos (RSVP) ni se programaron las

colas de memoria (WFQ) en los ruteadores Quidway. Se congestionó el enlace

WAN con el 100% de utilización mediante la transferencia de archivos (FTP) y

se realizaron las llamadas telefónicas respectivas. El resultado fue que las

comunicaciones no tenían la calidad adecuada.

Luego se configuraron los ruteadores con las características de RSVP y WFQ

con los siguientes resultados:

A.2.1 Pruebas de Transmisión de voz y datos

Procedimiento

Utilizando los teléfonos conectados a la central C&C08, se procedió a

realizar llamadas de uno al otro extremo del circuito.

1 2 3

4 5 6

7 8 9

* 8 #

1 2 3

4 5 6

7 8 9

* 8 #1 2 3

4 5 6

7 8 9

* 8 #

1 2 3

4 5 6

7 8 9

* 8 #

PBX PBX

IP

GATEWAY GATEWAYROUTERROUTER

PCPC

205

Resultados

Las comunicaciones se realizaron sin problemas y con buena calidad de

voz. A pesar de tener el enlace saturado, como se puede apreciar en la

figura A.5, en la que se está utilizando cerca del 100% del ancho de

banda total del enlace, la calidad de voz no se deterioró ni tampoco se

notó ningún retardo en la línea. Este es justamente el resultado que se

buscaba, comprobándose el correcto funcionamiento de la asignación de

prioridad a los paquetes de voz con respecto de los paquetes de datos.

FIGURA A.5 - COMUNICACIÓN TELÉFONO A TELÉFONO CON CARGA

DCE

DTE

TIEMPO

Porcentaje

de

Utilización

100

0

80

20

40

15 30105 2520

206

A.2.2 Pruebas de Transmisión de FAX

Procedimiento

En dos de las líneas analógicas situadas a ambos extremos del circuito

se conectaron sendos terminales de FAX. Se enviaron tres distintas

imágenes entre los terminales para comparar la calidad de la

transmisión de FAX combinada con la transmisión de datos.

Resultados

Se transmitió FAX con buenos resultados. La calidad de las imágenes

enviadas fue muy similar al obtenido usando la red de telefonía

convencional. Como se aprecia en la figura A.6, también el enlace se

encuentra con un porcentaje de utilización cercano al 100%.

FIGURA A.6 - TRANSMISIÓN DE FAX CON CARGA

DCE

DTE

TIEMPO

Porcentaje

de

Utilización

100

0

80

20

40

15 30105 2520

diseño de una red de voz sobre ip para una empresa operadora que brinda servicios de larga...

Documents