seminario sobre next generation networks maestría en ... › bibliotecas › evolu_redes ›...

Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004

Seminario sobreNext Generation NetworksMaestría en TelemáticaUniversidad del Azuay

Cuenca – Ecuador

Noviembre 2004Ing. Victor Arrieta

CONTENIDOS

2Seminario sobre Next Generation NetworksIng. Victor Arrieta – Nov 2004

Introducción: •La evolución de las redes de Telecomunicaciones hacia la próxima generación de redes. •Convergencia de redes y servicios de telecomunicaciones. •Definición de la NGN•Drivers y Enablers de la evolución hacia NGN

Voz sobre IP: •Modelo general de llamada en voz paquetizada•Protocolos necesarios para implementar VoIP•Reseña general de los protocolos para VoIPÑ•H.323•Servicios ”clásicos” de VoIP con H.323•SIP•MGCP, Megaco/H.248•Comparación entre SIP y H.323.•Protocolos SIP-t, SIGTRAN•Requerimientos de numeración para servicios de VoIP: estándares TRIP – ENUM•Interworking de servicios PSTN: estándares PINT y SPIRIT de la IETF

CONTENIDOS


Calidad en VoIP: principales factores que afectan la calidad de la voz sobre IPModelo general de la NGN:

• Concepto de Red Tradicional vs NGN• Arquitecturas centralizadas vs distribuídas.• Descripción funcional de las capas del modelo NGN y las tecnologías

involucradasCapa de Control de la NGN:

• La función de Media Gateway Control y Signalling Gateway• Protocolos y Modelo de Llamada• Interworking entre MGCs via H.323, SIP-t y MGCP

Capa de Adaptación:• Media Gateways, funciones y arquitecturas• Codecs y requerimientos de ancho de banda en IP• Ejemplos de dimensionamiento: cálculos de ancho de banda agregado en

función del tráfico y los parámetros de codificación de la voz.

CONTENIDOS


Capa de Acceso:•Tecnologías de acceso de banda ancha para implementar NGN•Soluciones cableadas:

•ADSL, ADSL2•VDSL, VDSL2•Arquitecturas PON-FTTX•Arquitectura HFC – Cablemodem

•Soluciones inalámbricas:•LMDS•WiFi (IEEE 802.11)•Wi-Max (IEEE 802.16)

Capa de Transporte: •Introducción a MPLS•La tecnología MPLS como solución de transporte multiservicio en NGN.•VPNs MPLS•Traffic Engineering en MPLS•Pseudo Wire Emulation Edge to Edge (PWE3): una solución para integrar el transporte sobre un backbone único.•Soluciones WDM

CONTENIDOS


Gestión de la NGN: la arquitectura OSS en NGNEscenarios de Despliegue de la NGN:

•Migración IP del tráfico de voz en el nivel de tránsito PSTN•Implementación de servicios Class 5

Servicios en NGN:•Evolución del modelo de negocios •Requerimientos de los servicios de próxima generación•Entorno de Servicios NGN – autogestión de servicios•Servicios ”Network Based” vs “CPE Based”•Web Call Centers: un ejemplo de servicio NGN•Multimedia: requerimientos de tráfico•Modelo funcional de servicios multimedia


DRIVERS Y ENABLERS DE LAREVOLUCIÓN HACIA NGN

Redes y Servicios


PSTN

PLMN

RED DE DATOS

Redes de TV

Convergencia: el último objetivo


RED INTEGRADA

MULTISERVICIO

Hacia una nueva generación de Redes


PSTN

PLMN

RED DE DATOS

Redes de TV

RED INTEGRADA

MULTISERVICIO

Convergencia de redes y servicios


Redesde datos(Paquetes)

Redesfijas

(Circuitos)

Redesmóviles

(Circuitos)TecnologíaCapacidad de procesamiento

ServiciosIntegración

Time to market

Redesde datos(Paquetes)

Redesfijas

(Circuitos)

Redesmóviles

(Circuitos)

CFM

3 GAcceso Dial-upWeb Call Center

IP telephonyNGN

NGN

CFM: Convergencia Fijo-Móvil

3G: 3ra. Generación Móvil

NGN: Next Generation Network

Servicios de Telecomunicaciones


Voz• Servicio Básico Telefónico

• Servicios de Valor Agregado:• Caller ID• Audioconferencia• Voice Mail• Rellamada• Desvíos/transferencia• Llamada en espera• Seguimiento de llamadas• Rediscado contínuo• Directorio con discado• etc

• Servicios Centrex

• Servicios 0800

• Servicios pregagos

• Servicios de audiotexto

• Servicios DDE

• Interconexión de PABX

• Red Privada Virtual

• Servicios de Call Center

Datos

• Servicios de Internet:• Acceso Dial Up• Acceso broadband ADSL• Acceso dedicado• e-Mail• Firewalling• Web Hosting• Web Mail• Registro de Dominios• Gestión de Seguridad• Gestión de QoS• ICW• Mensajería Unificada• Multimedia streaming

• Enlaces pto a pto

• Servicios X.25

• Servicios FR

• Servicios ATM

• VPN

• VPDN

Video

• CATV

• Broadcasting

• Pay Per View

• Survellaince

• Video On Demand

• Near Video On Demand

• Videoconferencia

• Enlaces entre Estudios

• Transporte multiseñal

Servicios Convergentes• Web Call Center

• Mensajería Unificada

• Red Privada Virtual Fijo-Móvil

• Conferencia Multimedia

• Distance Learning

• Virtual Games

• Multimedia Location Based


Drivers NGN

• Necesidad de ampliar la oferta de Servicios, ofreciendo cada vez másvalor agregado (no vender solamente commodities)

• Servicios basados en CPE (inteligencia en el edge de la red)• Servicios basados en inteligencia de Red (inteligencia en el core)

• Integración de soluciones

• Optimizar Costos de O&M para sobrevivir al nuevo escenario competitivo

• Despliegue de Servicios en tiempos cada vez menores (“time to market”)


Enablers NGN

• Disponibilidad de Tecnologías de Redes de Alta Capacidad basadas en conmutación de paquetes.

• Nuevas soluciones para el acceso (banda ancha wireline y wireless)

• Nuevas soluciones de SW para desarrollo de servicios


Proyección del tráfico global de Telecomunicaciones

Voz

Datos deMisión Crítica

Datos“Best Effort”

2000 2001 2002 2003 2004 2005 20061999

Gbps

Convergencia y NGN


Tres tipos de convergencia están impulsando al concepto NGN:

• Convergencia de Voz y Datos

• Convergencia de Redes Fijas y Móviles

• Convergencia del transporte óptico y de la conmutación de paquetes

Servicios y Redes Convergentes


Backbone

• Multiservicio: Voz (fija y móvil), Video, Audio, Datos

• Infraestructura de transporte común a todos los servicios

• Integrada con redes legacy

• Arquitectura abierta para el desarrollo de servicios

Servicios de Datos sobre la PSTN


AccessServer

WebServer

Mail Chat

INTERNET

InternetServiceProvider

PSTN

Función Interworkingentre Circuitosy Paquetes

Conmutación de circuitos


Se asigna a cada aplicación un circuito para su uso exclusivo.Las aplicaciones activas no pueden utilizar lugar vacío que dejan otras aplicaciones

VozDatos

LANLAN

Datos

Ancho de banda libre

No se hace un uso óptimo del ancho de banda

Circuitos Dedicados

• Retardo bajoconstante

Apto aplicaciones real time (voz, video)

Conmutación de paquetes


Las aplicaciones activas pueden utilizar el ancho de banda libre no utilizado por otras aplicaciones

VozDatos

LANLAN

Datos

Ancho de banda libreCada “porción” de información posee una etiqueta que indica a que conexión particular corresponde (Circuito lógico)

• Retardomayor que ctos.constante

No apto aplicaciones real time (voz, video)

Offload post switch


CentralLocal

PSTN

Backbone IP

INTERNETAccessServer

WebServer

Mail Chat

ISP

Tráfico de Voz

Tráfico de Datos

Offload pre switch


ATU-R

CentralLocal

DSLAM

PSTN

Backbone IP

INTERNET

ATMBroadband

AccessServer

WebServer

Mail Chat

ISP

Tráfico de Voz

Tráfico de Datos

DSLAM: Digital Subscriber Line Access MultiplexerATU-R: ADSL Termination Unit Remote


Introducción a VoIP


Modelo de Llamada en PSTN

PSTN PSTNSS7

Off Hook

Dial Tone

DTMF Initial Address Message Initial Address Message Set Up

AlertingAddress Complete MessageAddress Complete MessageRinging

Off HookAnswer MessageAnswer MessageConnect

Connect ACK

Disconnet Release Release Disconnet

ReleaseRelease CompleteRelease CompleteRelease

Release ACK


Modelo de Llamada para Voz Paquetizada

PSTN PSTNSS7

Red de Paquetes

Gateway GatewayGatewayController

Mensajes de señalización implementadossegún el protocolo definido entre Gateway Controllers

y Gateways


PSTN + IP: El primer paso hacia la convergencia

Elemento de RedConvergente

• Funcionalidad Class 5

• Acceso + Concentración + Ruteo

• Interworking de protocolos(SS7, INAP, IP, etc.)

• Soporte de Servicios Integrados(voz+datos+video)

• “Carrier Class”

PSTN CentralLocal

AccessServer

RED DE DATOSIP


Escenarios de Interworking PSTN-IP

PSTN REDIP

IWF


Protocolos necesarios para VoIP

• Señalización (Signalling Protocol)

• Se requiere un protocolo para ubicar a los clientes, establecer, modificar y terminar las sesiones (llamadas).

• H.323; H.248, SIP/SDP, SGCP, MGCP, MeGaCo

• Transporte de la información (Media Transport Protocol)

• Requerido para el transporte de la información (voz/video) paquetizada

• Se emplea RTP (Real Time Transport Protocol) para la información de usuario, y TCP/UDP como protocolo de Transporte

• Protocolos soporte

• Necesarios para AAA(Authentication, Authorization, Accounting), soporte de QoS, roaming, etc.

• AAA: RADIUS (Remote Access Dial In User Service), Diameter (2RADIUS), QoS: RSVP (Resource reservation Setup Protocol), DNS (Domain NameSystem), etc


H.323

Recomendación H.323. ITU-T


• La recomendación H.323 establece los requerimientos técnicos paracomunicaciones multimedia sobre LAN sin mecanismos de Calidad de Servicio

• H.323 define un conjunto de entidades de red, métodos de codificaciónde video y audio, y como se emplean las recomendaciones H.225RAS, Q.931 y H.245 para el control y establecimiento de llamadas y el intercambio de capacidades entre terminales.

• H.323 es un estandar en constante evolución (v1, v2, v3, actualmente en discusión v4)


Interworking PSTN-IP

TerminalIP PSTNRED IP IWF

(Gateway)TerminalPSTN

IWF Signalling

AdaptationCanal de SeñalizaciónQ931

TCP

IP

L2

PHY

IP

L2PHY

IP

L2

PHY

Q931

TCP

IP

L2

PHY

Q931

Q921

D

PHY

Q931

Q921

D

PHY

El gateway se presentaa la PSTN como un terminal ISDN


Interworking PSTN-IP



Q931

IWF Signalling

Adaptation

Canal de Señalización

TCP

IP

L2

PHY

IP

L2

PHY

IP

L2

PHY

Q931

TCP

IP

L2

PHY

MTP 3

MTP2

PHY

N ISUP

MTP 3

MTP2

PHY

N ISUP

El gateway se presentaa la PSTN como un nodode red


Interworking PSTN-IP: Plano de Control



IWF Media ControlH.245

TCP

IP

L2

PHY

IP

L2

PHY

IP

L2

PHY

H.245

TCP

IP

L2

PHY

B

PHY

B

PHY

Interworking PSTN-IP: Plano de Usuario




IWF Canal de VozRTP

UDP

IP

L2

PHY

IP

L2

PHY

IP

L2

PHY

RTP

UDP

IP

L2

PHY

B

PHY

B

PHY

Esquema general de VoIP con H.323


Gatekeeper

Red IPEndpoint

Endpoint PSTNGateway

MCU

Entidades H.323 y sus funciones


Gatekeeper

Red IPTerminal

Endpoint PSTNGateway

MCU

Terminal H.323:Es un endpoint que provee comunicación bidireccionalen real time con otro terminal H.323Puede ser una PC multimedia con soft phone o un IP Phone

Gatekeeper H.323:Provee traducción de direccionesa los gateways, terminales y MCUs, en su zona de dominio.Provee gestión centralizada paraautenticación, ruteo, CDR, y ancho de banda.Su despliegue es opcionalEs una aplicación de software que puede correr sobre PC o un Servidor High End. También puede integrarse en un gateway o un terminal

Gateway:Es un endpoint que provee adaptaciónentre la red de paquetes y la red conmutada de circuitos. Establece y finaliza llamadas entre terminalesH.323 y no H.323

MCU (Multipoint Control Unit):Establece llamadas en conferencia, entre tres o más terminales y/ogateways H.323

Endpoint:Es la definición genérica de unTerminal, Gateway o MCU.Puede llamar y ser llamado. Inicia y termina los streams de datos de usuario

Modelo de llamada en H.323, sin Gatekeeper


Endpoint 1 Endpoint 2

Set Up

H.225 (TCP Port 1720)Alerting/Connect

Capabilities Exchange

Open Logical Channel

Open Logical Channel ACK

H.245 (TCP Port dinámico)

RTCP

RTP

RTPRTP

RTP

RTCP

Media TransportUDP

Modos de operación H.323


H.22

5 RAS

H.225 RAS

Gatekeeper

Red IP

EndpointEndpoint

RTP/RTCP

Modo Ruteo Directo



Gatekeeper

Red IP

EndpointEndpoint

RTP/RTCP

H.22

5 RAS

+ Ca

ll Sign

alling

H.225 RAS + Call Signalling

H.245

H.225 ruteado por GatekeeperH.245 ruteo directo



H.225 y H.245 ruteado por GatekeeperGatekeeper

Red IP

EndpointEndpoint

RTP/RTCP

H.22

5 RAS

+ Ca

ll Sign

alling

+

H.24

5

H.225 RAS + Call Signalling +

H245

Mensajes H.225 RAS


• Gatekeeper Discovery (GRQ/GCF/GRJ):

– Un endpoint determina un Gatekeeper sobre el cual registrarse.

• Gatekeeper Registration/Unregistration (RRQ/RCF/RRJ, URR/UCF/URJ):

– El endpoint se registra en el Gatekeeper, proveyendo su dirección y alias.

• Admission (ARQ/ACF/ARJ):

– El endpoint envia un pedido de admisión al Gatekeeper, que es el encargado del control de admisión, que puede basarse en la disponibilidadde ancho de banda, o en la cantidad simultánea de llamadas que soporta. Para admitir la llamada se pueden emplear criterios relacionados con restricciones horarias, o sobre el gateway destino, etc.

• Bandwidth Request (BRQ/BCF/BRJ):

– El endpoint solicita un ancho de banda para la llamada, y el Gatekeeper decide en base al máximo de ancho de banda en la LAN establecido paracomunicaciones H.323.

Mensajes H.225 RAS


• Location Request (LRQ/LCF/LRJ):

– Un endpointo un Gatekeeper solicitan la ubicación de otro endpoint, en base a su alias (por ejemplo su número telefónico). El Gatekeeper consultadoresponde resolviendo la dirección asociada al alias.

• Disengage (DRQ/DCF/DRJ):

– Al concluir una llamada, los endpoints involucrados envían un Disengage Request al Gatekeeper para informar la finalización de la comunicación.

• Information Request (IRQ/IRR):

– Consulta de estado.

• Non Standard Message (NSM):

– Mensaje fuera del estandar

• Request in Progress (RIP):

– Un Gatekeeper responde a un endpoint, indicando que el pedido se encuentraen progreso

• Resource Availability (RAI/RAC):

– Un Gateway indica la disponibilidad de recursos al Gatekeeper con un mensajeRAI, y este confirma la recepción con un mensaje RAC

Servicios suplementarios en H.323


La recomendación ITU-T H.450 especifica los siguientes servicios suplementarios:

• H.450.2. Call transfer • H.450.3. Call Diversion Services

» Call forwarding on Busy » Call Forwarding on no Reply» Call Forwarding unconditional» Call deflection

• H.450.4. Call hold • H.450.5. Call park and call pickup• H.450.6. Call waiting• H.450.7. Message waiting indication• H.450.8 Name identification

» Calling Party Name Presentation and Restriction» Connected Party Name Presentation and Restriction» Alerting Party Name Presentation and Restriction,» Busy Party Name Presentation and Restriction.

Stack de protocolos H.323


IP

UDP TCP

RTP

RTCP

H.225.0Terminal toGK signaling

(RAS)

H.225.0Señalización

deLlamada

H.245Señalización

deCanalLógico

H.323 Control del Terminal y Gestión

G.nnn (audio)H.261 (video)H.263 (video)

Aplicacionesde Audio/

Video

Interface LAN

Protocolos H.323


– H.225 RAS (Registration, Admission, and Status) - utiliza transportesobre UDP para transmitir registración, admisión, cambios de ancho de banda y mensajes de status.

– H.225 Call Signaling (Q.931) - utiliza transporte sobre TCP paraestablecimiento y terminación de llamada. Es un subconjunto de losmensajes Q.931 empleados en ISDN.

– RTP (real-time transport protocol) - utiliza transporte sobre UDP paratrasmitir la información de usuario (voz digitalizada) en la forma de un stream, una vez establecida la llamada y el canal lógico.

– H.450 - define la señalización entre endpoints para los serviciossuplementarios

– H.235 - define la señalización para autenticación de usuarios y entididades, y el encriptado de los datos.

– H.225 Anexo G - define la señalización entre gatekeepers de borde en dominios diferentes, para declarar las direcciones que alcanzan en susdominios.

– H.341 - define la MIB (Management Information Base) para controlar y gestionar una red H.323

Secuencia de una llamada en H.323


Negociación yConfiguración

H.245

RenegociaciónH.245

FinalizaciónH.225Q.931

InicializaciónH.225 RAS

SeñalizaciónH.225 RAS

Q.931

Configuracióny aperturade canales

H.245

Admisión en

GatekeeperH.225 RAS

Establecimiento de una llamada en H.323


Endpoint 1 Endpoint 2GatekeeperRegistration Request Registration RequestRegistration Confirm Registration Confirm

Admission RequestAdmission Confirm

SetupCall Proceeding

AlertingConnect

Terminal Capability SetTerminal Capability Ack

Open Logical ChannelOpen Logical Channel

RTP voice packetRTP voice packet

Admission RequestAdmission Confirm

RAS

Q.931

H.245

Voice

RAS

Q.931

H.245

Voice

RAS

Q.931

Servicios de Voz sobre IP


CentralLocal

CentralTransito

CentralTransito

CentralTransito

CentralLocal

Toll By PassGatekeeper

Gateway GatewayConmutaciónde

Circuitos

Conmutaciónde

Paquetes

Servicios de Voz sobre IP


Telefonía sobre LAN/WAN

EmpresaSitio 2

EmpresaSitio 1 Central

Local

CentralTransito

CentralTransito

CentralTransito

CentralLocal

PABX PABX

IPPhone

IPPhone

GatewayGateway

Gatekeeper

Operación Inter-Zona


Red IP

Gatekeeper 1 Gatekeeper 2

Gateway Gateway

PSTN

SignallingGateway

SignallingGateway

Zona Administrativa 1 Zona Administrativa 2

ARQ

LRQ

LCF

ACF

ARQACF


Session Initiation Protocol

Breve reseña histórica de SIP


• Creado a mediados de los ’90 por un grupo de investigación del departamento de Ciencias de Computadoras de la Univ. de Columbia, liderado por HenningSchulzrinne.

• La idea original era definir un estándar para el control de sesiones multimedia entre múltiples clientes (MMUSIC: Multi-party Multimedia Session Control). Posteriormente, se quita la referencia al tipo de “media” o contenido de la sesión, lo que finalmente le da a SIP un alcance amplio, permitiendo establecer sesiones de cualquier tipo (voz, datos, video, mensajería instantánea, web, etc)

• La primera especificación de SIP se emite en 1999: RFC 2543

• En 2001, la IETF emite el estándar actual de SIP: RFC 3261.

• Actualmente desplegado por varios proveedores de servicios en Norteamérica y Europa, con foco en servicios de VoIP y multimedia, tanto para el mercado residencial como para el mercado de empresas.

VoIP en IETF: SIP


• Es un protocolo de señalización de sesion end to end, basado en el modelocliente-servidor

• El modelo SIP se basa en protocolos estándar de Internet: SMTP y HTTP, paraestablecer y terminar llamadas de voz sobre redes IP. Provee el control para el establecimiento de comunicaciones (sesiones) de voz entre dos o más peers conectados en IP.

• Las sesiones se establecen mediante SDP (Session Description Protocol) y pueden operar en modo unicast o multicast.

• SDP se emplea para la descripción de las sesiones, permite a los peers establecer los parámetros de una determinada comunicación o sesión (tipo de codec de audio/video, dirección IP destino, número de puerto, etc.).

• El protocolo SDP es en realidad una especificación del formato de texto(basado en ANSI) para describir una sesión.

• Soporta mobilidad del usuario, mediante el redireccionamiento de las sesioneshacia la ubicación actual del cliente.

• La señalización puede montarse sobre TCP o UDP.

Funciones provistas por SIP


• Traducción de nombres y ubicación del cliente

• Negociación entre peers para definir los features soportados en la sesión

• Gestión de los participantes en una llamada (conferencia, transferencia, hold)

• Gestión de los features de una llamada durante su duración (ej: establecervideo una vez establecida la comunicación de voz)

Entidades SIP


• User Agent:– Aplicación que contiene un UAC (User Agent Client) y un UAS (User Agent

Server)– UAC: inicia el request SIP– UAS: envia respuestas al request

• Proxy Server:– Puede comportarse como cliente o como servidor: acepto los pedidos de

otros servidores, los responde o los remite a otros servers– Responde a los pedidos de sesión del UA (INVITE), enviando un query al

Registrar Server para obtener la información de direccionamiento del UA destino. Luego re-envía el pedido de iniciar sesión directamente al UA destino, o hacia otro Proxy Server si el UA destino pertenece a otro dominio.

• Redirect Server:– Acepta pedidos de clientes y retorna direcciones. No puede iniciar

llamadas como un Proxy Server, o recibirlas como un User Agent.– Este componente SIP permite que los Proxy Servers enviar mensajes

INVITE hacia dominios externos.

Entidades SIP – cont.


• Registrar Server:– Servidor que acepta pedidos de registro. Contiene la base de datos de los

clientes (User Agents) dentro de un Dominio. – Este servidor es el responsable de recuperar y enviar las direcciones IP

de los participantes de la sesión, así como otras informaciones pertinenteshacia el Proxy Server.

– Mantiene la información de ubicación del cliente (similar al HLR de las redes móviles).

Proxy Server, Redirect Server y Registrar Server pueden implementarse sobre una plataforma hardware común.La mobilidad de usuario se logra a través del Proxy Server y el RedirectServer

Entidades SIP


User Agent

UAC

UAS

SIP NetworkServer

Red IP

Inicia la Llamada

Responde la Llamada

Controla la Señalización asociada a las llamadas

SIP, provee resolución denombres y ubicación de

clientesTres tipos definidos:

• Proxy Server (Stateless o Statefull)

• Re-Direct Server• Registrar Server

Implementableen HW o SW

UAC: User Agent Client

UAS: User Agent Server

Métodos SIP


• INVITE : Iniciar una sesión (la descripción de la sesión va incluídaen el cuerpo del mensaje)

• ACK : Confirmación de la respuesta final a un INVITE

• BYE : Terminar una sesión

• REGISTER : Registrar un cliente con un servicio de ubicación

• OPTIONS : Comunicar capacidades soportadas

• CANCEL : Cancelar un request en progreso

• INFO: se emplea para envio de información, ej. tonos DTMF

• REDIRECT: se emplea para redireccionar una sesión hacia otro endpoint (ej. Implementación de anuncios de red)

Códigos de respuestas SIP


• Son tomados de HTTP, con formato xyz, frase en texto

Algunos ejemplos:

• Informativos– 100: Trying (equivalente a call proceeding en Q.931)– 180: Ringing (equivalente a alerting en Q.931)– 181: La llamada está siendo derivada

• De confirmación– 200: OK

• Redirección– 300: dirección resuelta con más de una opción– 301: cliente destino se ha mudado permanentemente– 302: cliente destino mudado temporariamente

Códigos de respuestas SIP


• Error de Cliente– 400: error en request (sintaxis)– 401: se requiere autenticación– 404: user not found

• Error de Servidor– 500: Error en Servidor (HW o SW) – 501: Servicio no implementado en el servidor

• Errores Globales– 600: Ocupado– 603: El cliente no acepta la llamada

Direccionamiento SIP


• Se emplean URLs para definir la ubicación de un usuario, bajo el formato user@host, donde user puede ser un número telefónico (E.164)

• En el mensaje INVITE se especifican las direcciones del llamante y del llamado, bajo el formato– From: userA@host1 – To: userB@host2

SIP URIs (Uniform Resource Indicators)


• El formato de las direcciones es idéntico al empleado en e-mail: usuario@dominio

• Existen dos esquemas de URI:– Sip:[email protected] es una SIP URI (formato

definido en RFC 2543)– Sips:[email protected] es una URI segura en SIP

• Esquema introducido en RFC 3261• Requiere TLS (Transport Layer Security, RFC 2246)

sobre TCP como transporte para seguridad• Dos tipos de SIP URIs:

– AOR (Address Of Record): identifica un usuario• Sip:[email protected] (se requiere un servidor DNS para

ubicar los servidores SIP en el dominio bell.ca)– Contact (identifica un dispositivo, usualmente bajo la

forma de un Fully Qualified Domain – FQDN):• sip:[email protected] o sip:[email protected]

Descripción de la sesión en SIP


• Para la descripción de la sesión se emplea el protocolo SDP (Session Description Protocol, definido en RFC 2327)

– Describe el tipo de media (Audio, Video, Data)

– Se transporta en el cuerpo de los mensajes SIP

– Es un protocolo basado en texto ANSI

• El empleo de SDP en SIP se basa en el modelo Offer/Answer modelsegún RFC 3264

Transporte de la información de usuario en SIP


• El transporte de media se realiza mediante RTP (Real Time Protocol, definido en RFC 3550)

• RTP agrega un encabezado basado en bits con la siguienteinformación:

– Tipo de media – Timestamp– Tipo de Codec– Número de secuencia

• Se emplea el protocolo RTCP para el intercambio de información de participantes de la sesión y reportes de calidad.Locating SIP Servers (use of DNS) is in RFC 3263

Modelo básico de llamada en SIP


Invite

Trying (100)

Ringing (180)

200 (OK)

ACK

Endpoint1 Endpoint2

RTP/RTCP

BYE

BYE

200 (OK)

200 (OK)

Modelo de llamada Proxy en SIP


Endpoint1 Endpoint2

SIP Proxy Server

Invite

Trying (100)

Ringing (180)

200 (OK)

ACK

BYE

BYE200 (OK)

200 (OK)

Invite

Ringing (180)

200 (OK)

ACK

BYE

BYE

200 (OK)

200 (OK)

RTP/RTCP

Establecimiento de sesiones en un único Dominio


EndpointUsuario A Endpoint

Usuario B

SIP Proxy Server

Dominio A

SIP Registrar Server

Dominio A

1) IN

VITE

usua

rio B

2) Query: ubicación del usuario B

3) Respuesta: dirección SIP del usuario B

4) INVITE proxy al usuario B

5) 200 OK6) 2

00 O

K

RTP/RTCP7) Sesión establecida via flujos RTP

Dominio X.com

Establecimiento de sesiones entre Dominios


EndpointUsuario A

EndpointUsuario B

SIP Proxy Server

Dominio X

SIP RedirectServer

1) IN

VITE

usua

rio B

2) Query: ubicación del

usuario B en dominio Y

3) Respuesta: direcció

n del

Proxy S

erver d

ominio Y.com

4) INVITE proxy hacia Proxy Server del dominio Y.com

8) 200 OK10) 2

00 O

K

RTP/RTCP11) Sesión establecida via flujos RTP

Dominio X.com

SIP Proxy Server

Dominio Y

SIP RegistrarServer

Dominio X SIP RegistrarServer

Dominio Y

Dominio Y.com

5) Query: ubicacióndel usuario B

6) Resp: dirección de B

7) INVITE proxy

al usuario B

9) 200 OK

Ventajas de SIP


• Los mensajes SIP están basados en texto, con lo que resultan simples de leer y “debugear”. La programación de nuevos servicios es simple y muy intuitiva paralos desarrolladores.

• SIP utiliza encripción MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) de la misma forma que los clientes de e-mail, lo que permite lanzar aplicaciones asociadas a una sesión en forma automática.

• SIP hace uso de estándares maduros de Internet, tales como DNS, RTP, RSVP, RADIUS, etc. Esto implica que no se requieren nuevos servicios IP para soportar SIP.

• No depende de la capa de transporte (es un protocolo agnóstico respecto a la tecnología de transporte, puede ser IP, o ATM).

• Puede utilizar UDP (User Datagram Protocol) o TCP (Transmission Control Protocol) como protocolo de capa 4.

• Extensiones definidas fácilmente, lo que implica capacidad para agregar nuevos servicios sin impacto sobre la infraestructura SIP pre-existente (ej. Equipos SIP legacy simplemente ignoran métodos nuevos)

Comparando SIP con H.323


SIP H.323

Recomendaciones IETF Estándares ITU-T

Protocolo simple con inteligencia distribuída en los terminales (end points), posibilita el despliegue de aplicaciones IP.

Especificación amplia, incluyendo codecs y medio de transporte de paquetes via RTP

Deja los aspectos de confiabilidad y calidad a la capa de transporte

Asume redes sin calidad de servicio,overhead innecesario

Familia de mensajes basados en texto simple - reuso de protocolos para web y e-mail

Formato binario que no se adapta a Internet, agrega complejidad

Permite extensiones estándar para implementar funciones específicas

Extensiones basadas en elementos y soluciones propietarias

Sistema de direccionamiento jerárquico basado en URL, con gran escalabilidad

Direccionamiento no escalable

Retardo mínimo - esquema de señalización simple

Posibilidad de retardos de hasta 8 segundos

Comparando SIP con H.323


SIP H.323

Servicios tipo IP Centrex Servicios tipo IP Centrex

Soporte de bifurcación de llamadas (call fork)

No soporta bifurcaciónd de llamada

Posibilidad de implementar perfiles de usuario

No aplicable

Posibilidad de implementar Mensajeria Unificada

No aplicable

Gestión de presencia No aplicable

Capacidad de mezcla de "media"ej. IVR

No soporta mezcla de "media" dentro de una sesión

Basado en URLs, puede embebirse en browsers web y en herramientas de correo electrónico

No está basado en URL

Se integra fácilmente con MGC controlando múltiples MG - interworking entre MGCs

Difícil integración con la PSTN

Interacción multimedia Servicios estructurados sobre la voz

Ejemplos de SIP call flows


• Call Setup – Successful• Call Attempt - Unsuccessful • Call Hold• Call Transfer• Registration• Presence Subscription• Presence Notification• Instant Message Exchange

• La información detallada de los distintos mensajes (Métodos) SIP, así como el detallede Call Flows se encuentra en la RFC 3655 (http://www.faqs.org/rfcs/rfc3666.html)

• Los call flows para el caso del interworking con la PSTN se presentan en la RFC 3666 (http://www.faqs.org/rfcs/rfc3666.html)

http://www.faqs.org/rfcs/rfc3666.html

SIP-t


• SIP-t definido en RFC 3372

• Es un mecanismo que emplea SIP como protocolo de interconexión entre IP y la PSTN.

• Pensado para implementar servicios típicos de la Red Inteligente sobre un entorno IP.

• Permite que la señalización 7 pueda traducirse en mensajes SIP, para asegurar la transparencia de servicios PSTN.

• SIP-t define funciones SIP que cumplen los requerimientos de interconexión ISUP (ISDN User Part)

SIP-t: Requerimientos de interconexión


Requisitos de Interconexión Funciones SIP

Disponibilidad de información ISUP

Encapsulado de ISUP en el cuerpo del mensaje SIP

Enrutamiento de mensajes SIP con dependencias ISUP

Translación de la información ISUP en el encabezado SIP

Transferencia de señalización ISUP en mitad de la llamada

Uso del método INFO para señalización en mitad de llamada (DTMF relay)

SIGTRAN


• Desarrollado por el grupo de transporte de señalización de la IETF para resolver el transporte de señalización en paquetes de la PSTN sobre redes IP, tomando en cuenta los requerimientos funcionales y de performance de la señalización PSTN.

• Para posibilitar el interworking con la PSTN, las redes IP deben ser capaces de transportar protocolos de señalización tales como Q.931 o mensajes ISUP – SS7 entre nodos IP, tales como un SG, MGC o MG.

• Ejemplo de aplicaciones SIGTRAN: acceso remoto dial up a Internet, interworking de telefonía IP con la PSTN

• Ver http://www.ietf.org/html.charters/sigtran-charter.html

Interworking de servicios: PINTs


• PINT (PSTN and Internet Interworking): permite invocar servicios de la PSTN a través de pedidos IP.

– Ejemplo: un cliente SIP Java se puede embeber en un Java servleten un servidor web. El cliente SIP envía un pedido para establecer una llamada telefónica en la PSTN.

– Dado que el cliente Java es “liviano” y puede embeberse en distinto tipo de dispositivos de usuario, SIP es la solución ideal para el segmento IP de la señalización.

– Se emparenta con INAP (Inteligent Network Application Protocol) en la PSTN

• Actualmente se enfoca en implementar acceso web a contenido de voz, y aplicaciones click-to-call.

• Ver PINT chapter en: http://www.ietf.org/html.charters/pint-charter.html

Interworking de servicios: SPIRITS


• SPIRITS (Service in the PSTN-IN Requesting Internet Service): es una iniciativa que ataca el problema de la interoperabilidad de señalización entre IP y la PSTN, con foco en el pedido de servicios de red IPoriginados en pedidos de la PSTN-IN.

• Ejemplo clásicos de SPIRITS: – IWC (Internet Call Waiting): la central pública detecta que el cliente está

conectado a internet via dial up, de modo que al recibir una llamada entrante para dicho cliente, re-envía la llamada hacia la red IP, y notifica al cliente de que tiene una llamada. El cliente puede optar entre atender la llamada, rechazarla o enviarla a la casilla de voz.

– Internet Caller ID

– Internet Call Forwarding

• Ver SPIRITS chapter en http://www.ietf.org/html.charters/spirits-charter.html

ENUM


• El sistema de numeración telefónica está definido en la recomendación UIT-T E.164, que establece un formato de hasta 15 dígitos, único a nivel global.

• A medida que se desplieguan servicios de comunicaciones basados en SIP, los usuarios emplean dispositivos SIP (IP phones, Soft clients, etc), cada uno con una dirección SIP URL asociada. SIP puede transportar números telefónicos usando la URL tel: número E.164.

• Un nuevo requerimiento: asociar un número E.164 con un recurso en Internet, para soportar servicios convergentes basados en el estado de “presencia” del usuario.

• ENUM es un estándar definido en la RFC 3761 (http://www.ietf.org/rfc/rfc3761.txt) que presenta un esquema paraingresar números telefónicos en un DNS de Internet para que cualquieraplicación, incluyendo SIP, pueda descubrir recursos disponibles para un número telefónico global único.

http://www.ietf.org/rfc/rfc3761.txt

ENUM – cont.


• Una entidad SIP (UA o Proxy Server) efectuará la traducción de númeroen el dominio, y a través de resolución clásica DNS, descubre un recursoDNS que proveerá la dirección SIP a la cual el número discado puede ser alcanzado.

• ENUM es una herramienta de convergencia para traducir númerostelefónicos en direcciones de Internet usadas por servicios de telefoníaIP y por redes móviles de tercera generación como UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service).

• Mediante ENUM se introduce un nuevo paradigma: quita la decisión de ruteo de las llamadas telefónicas del entorno de las centrales públicas, y la pone en manos del usuario. Cualquiera que use ENUM será capaz de redireccionar sus llamadas telefónicas hacia direcciones específicas de Internet (determinadas por el usuario) bajo el formato de las direcciones de correo electrónico.

• Al ser independiente del proveedor de servicios, ENUM introduce también la portabilidad numérica.

ENUM – recursos en la web


• Ver ENUM chapter en: http://www.ietf.org/html.charters/enum-charter.html

• Whitepaper: Provisionando servicios ENUM (http://www.sipcenter.com/sip.nsf/html/WEBB5YHNAJ/$FILE/ENUM_Service.pdf)

• Productos y servicios ENUM: http://www.sipcenter.com/sip.nsf/html/ENUM+Services

• Artículo: ENUM en camino a la madurez, Mayo 7 2004 http://www.sipcenter.com/sip.nsf/html/ENUM+on+its+way+to+maturity

• Herramienta look up ENUM: https://secure.dns-hosting.info/enum_lookup.phtml

http://www.sipcenter.com/sip.nsf/html/ENUM+Services

http://www.sipcenter.com/sip.nsf/html/ENUM+on+its+way+to+maturity

TRIP


• Telephony Routing over IP, definido en RFC 3219 (http://www.ietf.org/rfc/rfc3219.txt)

• Cuando un número telefónico no posee una dirección SIP asociada, la red enruta la llamada hacia un gateway que conecta a la PSTN. En un ambiente de interconexión entre redes de distintos proveedores de servicio, los recursos de la red deben disponer de un mecanismo para descubrir cual es el gateway correspondiente para un determinado número telefónico.

• TRIP es un protocolo de dominio inter-administrativo para publicar la “reachability” de destinos telefónicos entre location servers, y para publicar atributos de las rutas hacia dichos destinos.

• Está diseñado para permitir a los proveedores de servicio el intercambio de información de ruteo para evitar la duplicación de gateways.

• Emplea protocolos estándar de Internet, tales como BGP y OSPF.

• Ver TRIP chapter en: http://www.ietf.org/html.charters/iptel-charter.html


Calidad en VoIP

Parámetros que influyen en la QoS de VoIP


• Relativo a la Red:– Retardo de Transmisión (propagación, procesamiento en routers),– Packet loss,– variación del retardo de transmisión (jitter),– Ruido

• Relativo al equipamiento :– Capacidad de procesamiento y cálculo (en PCs, routers y gateways)– Potencial compartimiento de la capacidad de proceso con otras aplicaciones(en

PCs)– Tiempo de procesamiento de la voz (codificación, transcodificación,

paquetización)– Tipo de codec (delay y distorsión),– Número de frames por paquete IP– Capacidad de los buffers para jitter– Propiedades acústicas de los terminales (acoplamiento entre el micrófono y el

parlante en manos libres)

Modelo ITU-T R vs MOS (Mean Opinion Score)


MuyMuy satisfactechosatisfactecho

SatisfechoSatisfecho

AlgunosAlgunos usuariosusuarios no no satisfechossatisfechos

MuchosMuchos usuariosusuarios no no satisfechossatisfechos

CasiCasi todostodos loslos usuariosusuariosinsatisfechosinsatisfechos

No No recomendadorecomendado

Satisfacción del Usuario100

Valor de R MOS

9094

4.34.4

80 4.0

3.670

60 3.1

2.650

1.00

Metrica de la calidad en VoIP


• Retardo de transmisión end to end (Delay)

• Inteligibilidad (MOS)

• Tasa de pérdida de paquetes

• Variación del retardo de transmisión (jitter)

• Perturbaciones por eco

Efecto del retardo en la calidad de voz


Calidad en función del retardo y el tipo de codec


Midiendo el MOS con G.113


• La recomendación G.113 de la UIT-T provee un modelo básico para unamedición indirecta del MOS en una red de VoIP.

• Bajo ciertos supuestos, es posible medir el factor de Impairment producidopor el equipamiento (por ejemplo, a nivel del Trunk Gateway) y derivar el MOS correspondiente.

Modelo de Impairment total según G.113


Impairment total extremo a extremo = Itot = Io + Iq + Idte + Idd + Ie

Impairment Causado por

Io ruido en el circuito o sonoridad no optima

Iq Distorsión por cuantización PCM

Idte Eco del emisor

Idd Retardo excesivo

Ie Compresión en el codec

Impairment por retardo


• G.113 provee valores para Idd en función del retardo total:

Retardoen mseg Idd

150 0

200 3

250 10

300 15

Impairment causado por el Codec


• G.113 también provee valores para Ie:– G.711: Ie = 0– G.729: Ie = 10

• El valor real de Ie depende de la tasa de pérdida de paquetes:

05

101520253035404550

PacketLoss(%)

Ie

G.711G.729

Como es lógico esperar, Ie es

mayor para G.729

Ie para los codecs más comunes


Codec type Reference Operating rate kbit/s

Ie value

PCM (Note) G.711 64 0 ADPCM G.726, G.727 40 2 G.721(1988), G.726,

G.727 32 7

G.726, G.727 24 25 G.726, G.727 16 50 LD-CELP G.728 16 7 12.8 20 CS-ACELP G.729 8 10 G.729-A + VAD 8 11 VSELP IS-54 8 20 ACELP IS-641 7.4 10 QCELP IS-96a 8 21 RCELP IS-127 8 6 VSELP Japanese PDC 6.7 24 RPE-LTP GSM 06.10, Full-rate 13 20 VSELP GSM 06.20, Half-rate 5.6 23 ACELP GSM 06.60,

Enhanced Full Rate 12.2 5

ACELP G.723.1 5.3 19 MP-MLQ G.723.1 6.3 15

Modelo simplificado


• Un modelo simplificado puede obtenerse a partir de los siguientes supuestos:– Impairments causados por el ruido en el circuito y por la distorsión de

cuantización pueden asumirse como despreciables (Io = 0, Iq=0)– El Eco del emisor puede eliminarse mediante la implementación de

canceladores de eco (Idte = 0)• Bajo estos supuestos, el impairment total está dado por:

– Itot = Idd + Ie• Un factor de expectativa humana (A) también puede considerarse:

– Icpif = Itot – A, donde Icpif es el factor de impairment calculado

Medida indirecta del MOS


• Midiendo Idd e Ie, la calidad de voz puede derivarse de la siguiente tablaprovista en G.113:

Icpif Calidad de Voz

5 Muy buena

10 Buena

20 Adecuada

30 Caso límite

45 Caso límite excepcional

55 Innaceptable


Evolución hacia NGN

La transición de la industria


• Tráfico predominante: Voz, banda angosta

• Redes TDM

• Ancho de banda por conexión limitado y predefinido

• Calidad de servicio garantizada

• Alto costo de infraestructura

• Redes propietarias con Inteligencia Centralizada

Pasado/Presente

• Tráfico predominante: Multimedia, banda ancha

• Redes de Paquetes - IP

• Ancho de banda flexible, adaptado bajo demanda

• Distintos niveles de calidad, en función de la aplicación

• HW y SW con costos decrecientes

• Redes basadas en estandarsabiertos, con inteligencia distribuída

Futuro

Concepto de Red Tradicional


Planode

Control

Plano deConexión

Señalización,Control de LlamadasLógica de Servicio basada en el conmutador

Negociación de conexión,conmutacióny transporte

Plano de

Servicio

Lógica de ServiciosRed Inteligente

Conmutador clásico TDM

• Arquitectura TDM, no optimiza recursos en un entorno dominado por datos

• Servicios embebidos en el Conmutador

• Interfaces Propietarias• Lento desarrollo de servicios

Concepto NGN


Planode

Control

Plano deConexión

Señalización,Control de LlamadasLógica de Servicio basada en el conmutador

Negociación de conexión,conmutacióny transporte

Plano de

Servicio

Lógica de ServiciosRed Inteligente

Conmutador clásico TDM

Plano de Control

Plano de Conexión

Plano de Servicio • Separación de las funciones por capas

• Conmutación y transporte de paquetes

• Interfaces Abiertas

• Flexibilidad para introducir nuevos servicios

• Interoperable con redes legacy

Concepto NGN


Plano de Control

Plano de Conexión

Plano de Servicio

CallControl

Conmutación de Paquetes

Servidores de Aplicación

Interfaces EstándarAbiertas

Arquitectura Centralizada vs. Distribuida


PSTNLICLICLICLIC TrunkInterfacesMatriz de

Conmutación

ControlCentralizado

SS7

Switch C5

IP

Gateway

Gateway Gateway

Gateway

GatewayController

SS7

PSTN

Arquitectura de Control Distribuído


Conmutación dePaquetes

Arquitectura NGN: Inteligencia

Distribuída en la Red

CentralLocal

Arquitectura TradicionalPSTN: Inteligencia localizada

en las centrales


Nuevo Paradigma: “e-World”

Inteligencia de Red

Gestión de conexiones multimedia(video+audio+datos)

Interworking entre distintastecnologías de cliente en entornos multiconference

Download al cliente de plug-ins(applets/scripts)

Gestión on line de QoS yancho de banda

Paradigma “e-World”

Movilidad

Gestión de Conexionesentre clientes

Paradigma Tradicional

NGN: elementos en juego


Clientes

Aplicaciones

Infraestructurade

Transporte Unica

Diversidadde

Acceso y Terminales


Modelo de Referencia NGN

NGN: Modelo de Referencia


NGN

Aplicación

Control/Señalización

Transporte

Adaptación

Acceso

• Soporta los servicios de la NGNprincipalmente la integraciónvoz + datos + multimedia, sobre

APIs abiertas (posible desarrollode Proveedores de SW)

• Conmutación de Paquetes(IP o ATM).

• Integración Voz + Datossobre infraestructura comúnde transporte/conmutación.

• Provee la adaptación entreredes legacy y la NGN.

• Implementación centralizadao distribuída.

• Provee las conexionesde cliente de forma integrada(voz + datos)

• Principales desarrollos sobreCablemodem y ADSL

• Responsable por el establecimiento y terminación de comunicacionesentre peers.

• Controla los elementosde la capa de transporte, vía distintos protocolos(MGCP, SGCP, H323).

• Interactúa con la redde señalización Nro 7.

Tecnologías soporte para NGN


• VoIP• VoATM• VoDSL• ADSL-ADSL2• VDSL-VDSL2• Cablemodem• LMDS• Wi-Fi• Wi-Max• MPLS• POS• WDM• GbEth/Metro Ethernet• H.323• SIP• MGCP• SGCP• H.248etc...

NGN e IP Telephony


Inteligencia centralizadaen el MGCProtocolos:

MGCP, H248

NGN

Inteligencia distribuída enlos endpointsProtocolos:H.323 y SIP

IP Telephony

Protocolos en NGN


• MGCP: Media Gateway Controller Protocol (resulta de la integración de IDCP con SGCP)

• ITU: H.248

• IETF: MeGaCo (básicamente MGCP con soporte de ATM y streaming de video)

MGCP / Megaco


• MGCP: Media Gateway Controller Protocol (resulta de la integración de IDCP con SGCP)

• H.248 (ITU-T)• Originalmente desarrollado para resolver la integración entre VoIP

y SS7 (H.323 no escala para una implementación masiva de servicios PSTN)

• En el modelo MGCP se retira la función de control de señalización del gateway y se la implementa sobre el Media Gateway Controller(MGC).

• La función de señalización puede implementarse en un componente dedicado, el Signalling Gateway (SG) que provee el interworkingentre la red de señalización nro. 7 y la señalización IP.

• Resulta una arquitectura de múltiples Media Gateways controlados por el MGC.

• Megaco (IETF): es una mejora del MGCP que provee mayor escalabilidad (múltiples Trunk Gateways con miles de E1-T1s)

Arquitectura MGCP / Megaco


• La arquitectura MGCP-Megaco propone la separación entre la inteligencia de control y la información de usuario (media)

• Se basa en un esquema Cliente-Servidor, donde el MGC tiene absoluto control sobre el MG, y éste simplemente ejecuta los comandos (envía tonos DTMF, aplica un determinado codec, ejecuta algoritmos de cancelación de eco, etc.)

• Una diferencia fundamental frente al modelo SIP, que se basa sobre un esquema peer-to-peer

• El MGC envía comandos al MG para conectar canales TDM con flujosRTP hacia la red de paquetes.

• Se emplea SIP para la comunicaciones entre MGC.

Arquitectura MGCP / Megaco


Softswitch Softswitch

SIP – H.323 - QBICCM

egac

o

Meg

aco

GatewayGateway

RTP/RTCP – AAL 1/2/5

Comparando SIP con MGCP/Megaco


SIP MGCP/Megaco

Arquitectura Peer-to-PeerPuede emplearse para proveer

servicios sobre la red

Se emplea para la intercomunicación entre dos

MGCs

Controla los elementos de la capa de adaptación (Media Gateways)

Solución IP "pura"Solución de coexistencia entre IP

y PSTN

Arquitectura "horizontal", basada en protocolos de

Internet

Copia la arquitectura de control y señalización de la Red

Inteligente

End points (clientes SIP) inteligentes

Inteligencia centralizada en el MGC, end points simples

Comparando SIP, H.323 y MGCP


SIP H.323 MGCPMegaco

Filosofía Horizontal Vertical Vertical

Complejidad Baja Alta Alta

Alcancce Simple Completo Parcial

Escalabilidad Alta Baja Media

Soporte denuevos servicios Buena Pobre Moderada

Enfoque Internet SI NO NO

Compatibilidad con SS7 Pobre Pobre Buena

Arquitectura NGN genérica


Backbone IP

Media GatewayController

TrunkGateway

PSTN

RGW

AnnouncementServer

SignallingGateway

SS7

RGW: Residential Gateway


CAPA DE CONTROL DE LA NGN



NGN

Aplicación


Transporte

Adaptación

Acceso

• Responsable por el establecimiento y terminación de comunicacionesentre peers.

• Controla los elementosde la capa de transporte, vía distintos protocolos(MGCP, SGCP, H323).

• Interactúa con la redde señalización Nro 7.

CALL AGENT - CALL CONTROLLER


• En la capa de control de la NGN se situa el elemento responsable del establecimiento y terminación de llamadas.

• Dos funciones básicas: Control y Señalización

• Control: Media Gateway Controller

• Señalización: Signalling Gateway, es el elemento de interworkingentre la señalización NGN y la señalización de la PSTN (SS7)

• Call Agent: elemento que integra las dos funciones (control y señalización).

• Existen implementaciones que separan las funciones sobre hardware independiente

MGCP


• Media Gateway Controller Protocol: es el protocolo que permite el control de gateways de telefonía a través de un elemento central, el Gateway Controller, conocido comercialmente como Call Agent, SoftSwitch o MGC.

• Los gateways cumplen la misma función que los vistos en el mundo H.323 y SIP, es decir la conversión entre TDM e IP. Además, en NGN no incorporan inteligencia para implementar servicios suplementarios.

• En MGCP, el esquema es de tipo Master-Slave, donde la inteligencia de control reside en el MGC y los gateways operan como slaves (ejecutan los comandos que reciben de los MGC)

• Es un approach distinto que en H.323 y SIP, donde la inteligencia reside en los endpoints.

• El MGC puede implementarse sobre plataformas distribuídas para mayor confiabilidad.

Mensajes en MGCP



CREATE CONNECTION (CRCX)

MODIFY CONNECTION (CRCX)

NOTIFICATION REQUEST (RQNT)

DELETE CONNECTION (DLCX)

NOTIFY (NTFY)

AUDIT ENDPOINT (AUEP)

AUDIT CONNECTION (AUCX)

RESTART IN PROGRESS (RSIP)

Gateway

Mensajes en MGCP



Gateway

CREATE CONNECTION (CRCX)

MODIFY CONNECTION (CRCX)

NOTIFICATION REQUEST (RQNT)

DELETE CONNECTION (DLCX)

NOTIFY (NTFY)

AUDIT ENDPOINT (AUEP)

AUDIT CONNECTION (AUCX)

RESTART IN PROGRESS (RSIP)

CREATE CONNECTION:EL MGC envía este comando para crear la conexión

entre dos endpoints

MODIFY CONNECTION:EL MGC envía este comando para modificar

los parámetros de una conexión

NOTIFICATION REQUEST:EL MGC envía este comando para requerir al MG que notifique la ocurrencia de eventos

AUDIT ENDPOINT:El MGC envía este comando para obtener el

estado de un endpoint

AUDIT CONNECTION:El MGC envía este comando para obtener los

parámetros asociados a una conexión

DELETE CONNECTION:Es un mensaje enviado por un MG o un MGC para

terminar una conexión

NOTIFY:EL MG envía un mensaje notify para

comunicar al MGC la ocurrencia de un evento

RESTART IN PROGRESS:EL MG indica con este comando al MGC que

un endpoint o un grupo de endpoints seencuentra en proceso de entrada o salida

de servicio

Establecimiento de llamada en MGCP


Query (E.164 S,D)IP

Off-hook(Dial-tone)

Digits

ISUP IAM

ISUP ACM

ISUP ANM

Progress

200 okMGCP RQNT

MGCP Notify200 ok

CRCX200 ok

MGCP CRCX200 ok

200 okMGCP MDCX

200 okMGCP RQNT

200 okMDCX + RQNT

RGW

Call Agent

CDB

TrunkGateway

CentralLocal

El Call Agent envía al Residential Gateway un comando NOTIFICATION REQUEST, indicándole que sense elestado del puerto de conexión del teléfono, esperando

señal de Off Hook. Ante este evento, envía tono de marcadoy espera para colectar los tonos DTMF.

El RGW envía inmediatamente un acknowledge

El RGW detecta el Off Hook y envía un NOTIFY al CA,indicando el string de nros.

detectado. El CA envía inmediatamente un acknowledge.

El CA toma el circuito entrante y crea una conexión con el comando CRCX.

El RGW envía un acknowledge, junto con la descripción

de la sesión (ID, dirección IP, puerto RTP asociado).

El CA consulta la DB para obtener elmapeo entre E.164 y dirección IP

El CA envía un comando CRCX al TrunkingGateway, remitiendo la información de

sesión provista por el RGW.

El CA envía un mensaje IAM hacia la central local destino

El CA envía un MDCX al RGW, con la información de sesión provista por

el Trunk Gateway, y la sesión iniciada pasa modo half duplex

El CA recibe el ACM de la centraldestino.

El CA envía un Notifiy Request alRGW, para que este generelos tonos de ringing remoto

El CA recibe el ANM de la centraldestino.

El CA envía al RGW un MDCX parapasar la sesión a modo full duplex, y un RQNT para detener la señal de

ringing remoto

Terminación de llamada en MGCP


RGW

Call Agent

CDB

TrunkGateway

CentralLocal

MGCP DLCX

MGCP Ack

MGCP Notify

200 ok

MGCP RQNT

Perf. Data

MGCP DLCX

ISUP REL

Perf. Data

On-hook

Interoperabilidad entre MGC


GatewayGatewayBackbone IP

MGC MGC

PSTN PSTN

SGW SGW

SS7 SS7

SIPH.323BICCISUP+

CALL AGENT

MGCPMG

CPSIGTRAN

Interoperabilidad entre MGC


Call Agent TrunkGateway

CentralLocal

Call AgentTrunkGateway

CentralLocal

ISUP IAM

MGCP CRCX200 ok

SIP INVITE

100 TRYING

ISUP IAM

MGCP CRCX

200 okMGCP MDCX200 ok ISUP ACM

180 RINGINGISUP ACM ISUP ANM

200 OKISUP ANM

ACKCOMUNICACIÓN

ISUP REL

MGCP DLCX200 ok BYE

MGCP DLCX

200 ok

ISUP REL

200 OK ISUP RLCISUP RLC

Interoperabilidad MGCP-H-323


ISUP IAM

MGCP CRCX200 ok

RAS ARQRAS ACF

H.323 SETUPRAS ARQRAS ACF

H.323 AlertingH.323 Connect

H.323 Open Logical Channel to PC (H.245)H.323 Ack (H.245)

H.323 Open Logical Channel to GW (H.245)

H.323 Ack (H.245)

ISUP ANM

MGCP MDCX200 ok

CentralLocal

MediaGateway

Call Agent Gatekeeper Endpoint H.323


CAPA DE ADAPTACIÓN DE LA NGN



NGN

Aplicación


Transporte

Adaptación

Acceso

• Provee la adaptación entreredes legacy y la NGN.

• Implementación centralizadao distribuída.

NGN: Capa de Adaptación


• El elemento que implementa la adaptación entre la red PSTN y la red de datos (Capa de Transporte de NGN) es el Media Gateway

• Son la evolución de los servidores de acceso discado (Access Servers)

• Existen distintos tipos de acuerdo a su modularidad:

• Access Gateways

• Trunking Gateways

• Residential Gateways

Funciones del Media Gateway


• Terminación de circuitos de la red conmutada

• Trunk Gateway (nxE1, E3, nxT1, DS3, STM-1

• Access Gateway (nxE1, E3, nxT1, DS3)

• Residential gateway (típicamente 1 o 2 líneas analógicas)

• Compresión de Voz

• Paquetización

• Mapeo sobre flujos RTP

• Cancelación de eco

• Detección y mapeo de tonos DTMF

Esquemas de Compresión/Codificación de Voz


CODEC Tecnología Bitrate (Kbps)Tasa de

compresiónDelay (ms) MOS

G.711 PCM 64 1 0.75 4.1G.723.1 LD-CELP 5.3/6.3 10 a 1 30 3.65G.726 ADPCM 32 2 a 1 1 3.85G.728 LD-CELP 16 4 a 1 3 a 5 3.61G.729a CS-ACELP 8 8 a 1 10 3.27

LD-CELP: Low Delay Code Excited Linear PredictionCS-ACELP: Conjugate Structure Algebraic Code Excited Linear PredictionPCM: Pulse Code ModulationADPCM: Adaptive Differential Pulse Code Modulation

Requerimientos de ancho de banda


Codec Ancho de Banda TDM

Tasa de Paquetización

(mseg.)

Información de voz (bytes)

Paquete IP

(bytes)

Frame Ethernet(bytes)

Ancho de Banda

Ethernet(Kbps)

Frame Relay

(bytes)

Ancho de Banda

Frame Relay(Kbps)

PDU en AAL5

(bytes)

Encabezados ATM

y padding

Ancho de Banda ATM

(Kbps)

10 80 120 146 116.8 134 107.2 136 23 127.2

20 160 200 226 90.4 214 85.6 216 49 106

30 240 280 306 81.6 294 78.6 296 75 99.1

10 10 50 76 60.8 64 51.2 66 40 84.8

20 20 60 86 34.4 74 29.6 76 30 42.4

30 30 70 96 25.6 84 22.4 86 20 28.3

G.723.1 5.3Kbps 30 20 60 86 22.9 74 19.8 76 30 28.3

G.723.1 6.3Kbps 30 24 64 90 24 78 20.8 80 26 28.3

64Kbps

8KbpsG.729

G.711

Encapsulado de voz paquetizada


1 12 2120Flag

FlagDirección Frame Check

Frame Relay (53% overhead)IP Payload

5 48 5 24+Payload IP

ATM (100% overhead) 5 48 +Payload IP Payload IP

Header Header Header

16Padding Trailer

8

42668 120Ethernet (77% overhead)Payload IPPreamble Fuente

TipoDestino CRC.

Frame RTP 12Encabezado

RTPPayload de Voz

80

2222 80Datagrama UDP (25% overhead)

Payload de Voz

Destino

FuenteLong.

Checksum

12

Enc. RTPDestination

4412 80Encabezado

80 bytes:una muestra de vozen G.711@ 10 mscg.

SourcePayload de VozUDP Header Enc RTP

8 12IP Packet (50% overhead)

Ejemplo: Gateway con compresión CS-ACELP


10 mseg de Voz:80 muestras x 8bits:

640 bits

Media Gateway

CentralLocal

PSTN E1 Backbone IP

Compresión a 160Bits Payload: 20 Bytes

IP Header UDP Header RTP Header Payload

20 Bytes 8 Bytes 16 Bytes 20 Bytes

Flujo RTP

Gateways locales centralizados


Backbone IP

Gateway

nxE1

CentralLocal

PSTN

Lan Switch

10/100BT

MGC

MGCP

Gateways troncales centralizados


CentralLocal

CentralTransito

Backbone IPGateway

CentralTransito

CentralTransito

CentralLocal

nxE1

Lan Switch

100BT

MGC

MGCP

Gateways decentralizados a nivel central local


DSLAM

Gateway

DSLAM

Gateway DSLAM

GatewayBackbone IP

MGC MGC

Area de

Central

Area de

Central

Area de

Central

Gateways decentralizados a nivel cliente


DSLAM

DSLAM

DSLAM

Backbone IP

MGC MGC

ATMBAS

RGW

RGW

RGW

RGW


CAPA DE ACCESO DE LA NGN



NGN

Aplicación


Transporte

Adaptación

Acceso

Tecnologías para el acceso en NGN:ADSL, VDSL,Cablemodem, LMDS, WIP


Acceso de Banda Ancha sobre cobre


Modelo de Referencia FTTx

ONU - Optical Network UnitONT - Optical Network TerminationOLT - Optical Line TerminationNT - Network TerminationUNI - User Network Interface

OLT

OLT

Fibra

Fibra

Fibra

FTTCab

FTTB/C

FTTH

Cobre

Cobre

Red de AccesoRed de clienteUNI

ONT

ONT

ONU

ONU

NTNT

NTNT

ONU

ONU


Tecnologías xDSL

• HDSL: Highspeed Digital Subscriber Line• SDSL: Symmetrical Digital Subscriber Line• IDSL: ISDN Digital Subscriber Line• ADSL: Asymmetrical Digital Subscriber Line• VDSL: Very high bitrate Digital Subscriber Line• SHDSL: Single pair Highspeed Digital Subscriber Line


Tecnologías xDSL

HDSL

SDSL

IDSL

ADSL

VDSL

DSL Lite

Bitrate

Down Up

2,048 Mbps simétrico

de 384 Kbps a 2 Mbpssimétrico

128 Kbps simétrico

8 Mbps 1 Mpbs

1,5 Mbps 384 Kbps

12 Mbps12 Mbps26 Mbps

12 Mbps26 Mbps52 Mbps

AlcanceTípico

(0,4 mm)

3,5 Km

3,5 Km

5 Km

3 Km(6Mbps)

300 mts(52 Mbps)

4,5 Km(1,5 Mbps)

coex.c/POTS

NO

NO

NO

SI

SI

SI

Mod.

2B1Q

CAP

2B1Q

DMTCAP

CAPDMT

DMTCAP

Repet.

SI

NO

NO

NO

NO

NO

#pares

2

1

1

1

1

1

NORMA

ETSIETR152

prop.

prop.

G.992.1

En discusión

G.992.2

Observ.

Amp.difundido

HDSL2

Solo enUSA

Full Rate

Aún sinestándar

Interop.c/ADSL

Tecnología ADSL


• Nuevas Técnicas de Modulación• Mejora en chips DSP• Avances en compresión de datos

ServicioBásico

Telefónico

MódemxDSL

RED deDATOS

CentralPública

MódemxDSL

TRANSMISION DE DATOS

0,3Khz 3,4Khz 26Khz 1,104Mhz

(*) DSP: Digital Signal Processor

Características principales del ADSL


• Definido en UIT-T G.922.1 (G.922.2 ADSL lite)• Velocidades downstream de hasta 8Mbps • Velocidades upstream de hasta 1Mbps• Coexistencia con POTS• Always On• Performance dependiente de la distancia entre el cliente y la central• Adaptación dinámica del bitrate• Porcentaje de ocupación en un cable multipar: 80%• Compatibilidad espectral con otros sistemas

(ISDN, HDSL, HDB3, VDSL)• Posible integración de voz digital (VoDSL)• Soporta aplicaciones de video (emulación de CATV, Video On Demand)


Tecnología ADSL: modulación DMT

256 portadoras(4,3125KHz x 256 = 1,104 MHz)

Freq

Amp

1.104Mhz26 Khz0.3Khz 4Khz 12/16Khz

Máx: 15 bits por tono 15 x 4,3125 = 64Kbps/tono

POTS

Tasación


Esquema general de red ADSL

10BaseT o ATMF25

PotsSplitter

Central Pública

PotsSplitter

ATU-R

ATU-C

ATU-C

.

.

.

ATU-C

DSLAM(Multiplexor

ADSL)

STM-1/STM-4

PSTN

Red de Acceso

de CobreRED ATM

LADO CLIENTE

LADO CENTRAL

RepartidorGeneral

RED IP

INTERNET

BroadbandAccess Server

wwwMailMmedia

ATU-R: ADSL Termination Unit RemoteATU-C: ADSL Termination Unit Central


Evolución de los DSLAM

ATU-C

ATU

C

ATU

C

MatrizATM

WAN

•1996: 1 línea por tarjeta

•1998: 4 líneas por tarjeta

•2000: 8 líneas por tarjeta

•2002: 16-24 líneas por tarjeta

•2003/4: 32 líneas por tarjetaATU

CnxE1 IMA

E3STM-1STM-4

DSLAM 2da Generación

SHDSL

VDSL

ATU-C

ATU

C

ATU

C

MatrizATM

Packet Over SDH(STM-1/4/16)

DSLAM 3ra Generación (IPDSLAM)


Arquitectura ADSL - L2TP

Backbone IP

INTERNETBAS

DSLAM

DSLAM

DSLAM

ATM

ISP 1ISP 2

ISP 3

Tunel L2TP

PVC ATM


Arquitectura ADSL - VPN MPLS

Backbone IP

INTERNETBAS

DSLAM

DSLAM

DSLAM

ATM

ISP 1ISP 2

ISP 3

VPN 1

VPN 2

VPN 3


Arquitectura ADSL - VPN MPLS + IPDSLAM

INTERNET

IP DSLAM

IP DSLAM

IP DSLAM ISP 1ISP 2 ISP 3

Backbone IPVPN 1

VPN 2

VPN 3


Integración Voz + Datos en ADSL

ATU-R VGW

Splitter

LifelinePOTS

IRGW

Punto deDemarcación

VGW: Voice Gateway

IRGW: Integrated Residential Gateway


VoDSL

ANCHO DE BANDADE DATOS

DOWN

UP

ATU-R

BANDA BASE VOZ

ANCHO DE BANDADE DATOS

DOWN

UP

ATU-R

BANDA BASE VOZ

GATEWAY

Vozpaquetizada

IAD

IAD: Integrated Access Device


VoDSL: solución de acceso (Loop Emulation Service)

DSLAM

PSTN

CentralLocal

Backbone IP

INTERNET

ATM

BAS

WebServer

Mail Chat

ISP

Gateway

V5.2IAD

PVC Voz

PVC Datos

IAD: Integrated Access DeviceBAS: Broadband Access Server


VoDSL: solución de acceso a NGN

DSLAM

PSTN

Backbone IP

INTERNET

ATM

BAS

WebServer

Mail Chat

ISP

Gateway

IAD

MGC

MGCP/SGCPMGCP/SGCP

SGW

SS7

MGC: Media Gateway ControllerSGW: Signalling GatewayMGCP: Media Gateway Controller ProtocolSimple Gateway Controller ProtocolSS7: Signalling System 7


ADSL2

• Definido en UIT-T G.922.2 y G.922.3• Mejora la perfomance de alcance y velocidad:

• Hasta 12Mbps downstream• 200mts extra de alcance

• Adaptación dinámica del bitrate• Capacidades de diagnóstico (pre-calificación de clientes)• Modo de economía de consumo (power saving stand-by)• Soporta “bonding” via IMA (Inverse Multiplexing over ATM):

• Pueden combinarse varios pares por enlace, donde la velocidad total es la suma de las velocidades en cada par


ADSL2 cont.

• Implementación CVoDSL (Channelized Voice over DSL):• Aplicaciones de transporte de voz TDM

• Soporta modo de transporte de paquetes:• Aplicaciones de enlaces Ethernet

• Opción modo full digital: transporte de datos sobre la banda base telefónica (mejora del upstream en 256Kbps)

• Retrocompatible con ADSL


ADSL2: mejoras de alcance y velocidad

Longitud del loop (Kft 26AWG)

Velo

cida

d de

Dat

os (M

bps)

Bonded ADSL2

ADSL2


ADSL2+

• Definido en UIT-T G.922.5 (aprobado en Enero 2003)• Utiliza el doble de ancho de banda que ADSL (2,2Mhz) • Duplica la velocidad máxima (hasta 25Mbps downstream)• Hasta 1Mbps en el upstream• Soporta bonding via IMA


Aplicaciones con ADSL2+


VDSL

VDSL


• Velocidades downstream de hasta 52Mbps• Velocidades upstream de hasta 26Mbps• Coexistencia con POTS• Always On• Performance óptima en loops menores a 1Km• Adaptación dinámica del bitrate• Compatibilidad espectral con otros sistemas

(ISDN, HDSL, HDB3, ADSL)• Posible integración de voz, datos y video sobre el mismo acceso

VDSL: Características principales


Frecuencia límite inferior para la señal VDSL: >300 kHz

Frecuencia límite superior para la señal VDSL:

<30 MHz (para corto alcance)<10 MHz (para largo alcance)

Velocidadde línea Downstream Upstream Alcance

Simétrico 13 a 26 Mbit/s 13 a 26 Mbit/s < 0.5Km

Asimétrico 26 Mbit/s 2 Mbit/s < 1Km

Asimétrico 13 Mbit/s 2 Mbit/s < 1.5Km

Asimétrico 52 Mbit/s 13 Mbit/s < 0.3Km


Coexistencia ADSL - VDSL

VDSL Down

30Mhz

1.1Mhz

ADSLDown

ADSLUp

VDSLUp

300Khz

26Khz

POTS

Amplitud

Frec.

VDSL Down

30Mhz

1.1Mhz

ADSLDown

ADSLUp

VDSLUp

300Khz

26Khz

POTS

Amplitud

Frec.


VDSL: aplicaciones

VDSL Asimétrico 26Mbps/12Mbps

VDSLDownstream

3 streams MPEG-2 a 6Mbps

1 stream datos a 3Mbps

1 stream p/vozpaquetizada 1Mbps

VDSLUpstream

1 stream datos a 1Mbps

1 stream p/vozpaquetizada a 1Mbps

3 streams MPEG-2 a 3Mbps


Arquitectura FTTx + VDSL

OLT 1:16

ONU

SplitterPasivo

OLT: Optical Line TerminationONU: Optical Network UnitSIM: Subscriber Interface CardNT: Network TerminationMDU: Multiple Dwelling Unit

VDSL

ONU

ONU

PSTN

Internet

Backbone IP

HeadendCATV


Servicios sobre VDSL

ModemVDSLPar de Cobre

DecoderMPEG

DecoderMPEG

DecoderMPEG

VoiceGateway

ResidentialMultiservice

NT


VDSL2

• Estándar aún en definición (se espera para 2005)• Basado en DMT (UIT acaba de definirlo, luego de más de 5 años de batalla

entre DMT y QAM)• Posibilidad de hasta 100Mbps en distancias de 200mts. (upstream aún no

definido, podría llegar a 10Mbps)• Compatibilidad con ADSL2 y ADSL2+ aún no determinada• Impone una gran penetración de la fibra óptica en el acceso


Redes HFC


Redes de CATV

Red de distribución de TV por Cable:Tecnología de transmisión sobre cable coaxil

COMBINER

RF

DECODERMPEG

DECODERMPEG

ModuladorFI

ModuladorFI

ModuladorQAM

ModuladorQAM

VIDEOSERVER

ModuladorFI

ModuladorFI

SeñalLocal

ModuladorFI

ModuladorFI

SeñalLocal

TAP

AmpTroncal

Amp deDistribución

Amp deLínea


Asignación del Espectro en redes de CATV

Sistemas de300 Mhz

CanalesLow Band

2-6

CanalesMid Band

A - I

CanalesHigh Band

7 - 13

CanalesSuper Band

J - W5 canales 9 canales 7 canales 14 canales

35 canales

CanalesLow Band

2-6

CanalesMid Band

A - I

CanalesHigh Band

7 - 13

CanalesSuper Band

J - W5 canales 9 canales 7 canales 14 canales

52 canales

CanalesSuper Band

AA - QQ17 canales

Sistemas de400 Mhz

CanalesLow Band

2-6

CanalesMid Band

A - I

CanalesHigh Band

7 - 13

CanalesSuper Band

23 - 365 canales 9 canales 7 canales 14 canales

68 canales

CanalesSuper Band

37 - 5317 canales

CanalesSuper Band

54 - 6916 canales

Sistemas de500 Mhz

Transmisión Optica Analógica


Laserin Ga As

Fibra Optica1310nmG.952

PINin Ga As

RFRF

Modulador 1

Portadora 1

Señal 1BB

RF

Modulador 2

Portadora 2

Señal 2BB

Modulador n

Portadora n

Señal nBB

Transmisión Optica Analógica


Pmáx

Po

Pmín

Señal de Videocompuesto color

I(mA)

Pot. Luminosa


Características espectrales de losemisores ópticos

60 nm

λ

LED

4 nm

λ

Laser FP

0.1 nm

λ

Laser DFB

Red Hibrida Fibra Coaxil: arquitectura para Broadcast


TransmisorOptico

O/EO/ELineLine LineLineTAP

FO 1310/1550nm

COMBINER

RF

DECODERMPEG

DECODERMPEG

ModuladorFI

ModuladorFI

ModuladorQAM

ModuladorQAM

VIDEOSERVER

ModuladorFI

ModuladorFI

SeñalLocal

ModuladorFI

ModuladorFI

SeñalLocal

1:16

Red Híbrida Fibra Coaxil: arquitectura bidireccional


Internet

COMBINER

RF

TransmisorOptico

TAPDECODER

MPEGDECODER

MPEG

ModuladorFI

ModuladorFI

ModuladorQAM

ModuladorQAMVIDEO

SERVERFO 1310/1550nm

ModuladorFI

ModuladorFISeñales

LocalesModulador

FIModulador

FI

1:16

O/EO/E

COMBINER

RF

ReceptorOptico

ReceptorOptico

ReceptorOptico

A los nodosópticos

ModuladorFI

ModuladorFI

CMTSCMTS

Modem

CentralPública

NT

CDM

STB

Topología de Red HFC


Area de Servicio

Nodo Optico

o/e

Nodo Optico

Area de Servicio

o/e

F.O. 1310nm

Headend

Topología de Red HFC Distribuída


Headend

Red de Acceso(Optica)

Radio ≈ 25 Km

Red deTransporte(SDH)

HUB1:16

HUB1:16

HUB1:16

HUB1:16

HUB1:16

HUB1:16

HUB1:16

LocalNode

1:16

LocalNode

1:16

LocalNode

1:16

LocalNode

1:16

LocalNode

1:16

Radio ≈ 10 Km

Asignación del espectro en la red HFC


80 Canales Analógicos

Retornotelefonía,

datos

5 4054 550

Canales MPEG,Telefonía,

datos

750

Downstream

Upstream

f(Mhz)

Banda deGuarda


Tecnologías de Video Digital

Formatos de Video Digital


Componentes

Serie ParaleloSPMTE 244

27 Mwords/seg

NTSC:143Mbits/s

Rel. aspecto 4:3Muestreo a

13.5Mhz270 Mbits/seg525/60 -625/50

Rel. aspecto 16:9(HDTV)

Muestreo a 18Mhz

360 Mbits/seg525/60 - 625/50

PAL: 177Mbits/seg

Serie

Video Digital

Paralelo

Compuesto

Video Digital Comprimido


Porqué es necesaria la compresión de video digital?

2 horas de video digital sin compresión = 1,5 Tbytes

Requerimientos de capacidad de almacenamiento y distribución inviables

Formatos de Video Digital Comprimido


Formato Bitrate AplicacionesFrame RateTípico Algoritmo

MPEG-1 1.5 Mbit/s CDi, Video CD,Internet Download25/30 DCT

MPEG-2 1,5 a 15 Mbit/s DVB, DVD, Sat.,etc25/30 DCT

H-320 128 Kbit/s Videoconf. sobre ISDN15/20 DCT

H-323 256 Kbit/s Videoconf. intranet20/30 DCT

H-324 28Kbit/s Videoconf. sobrePOTS7/12 DCT

Fractal 28Kbit/s a 6Mbit/s Edición no lineal7/30 Prop.

JPEG 30 Mbit/s Edición no lineal25/30 DCT

Compresión MPEG: Redundancia Espacial


RGB YUVTransformación

espacial:Matriz 8x8

Coef. DCTCuantizados

CuantizaciónNo Uniforme

DCT

Conversión deespacio de color

*

*Exploración

Zig-Zag 64 coef. DCT cuantizados

HuffmanCoding

Bit StreamMPEG

Compresión MPEG: Redundancia temporal


Forwards prediction

I0

B1

B2

P3

Secuenciade

Presentación

Backwards prediction

I0

P3

B1

B2

Secuenciade

Codificación

Aplicaciones del MPEG-1


• Juegos• VCD (Video CD) • Video On Demand• Videoconferencia• Broadcast

• Edición “cut&paste”

Aplicaciones del MPEG-2


• Broadcasting Satelital Digital (DBS)

• CATV

• Video Servers

• DVD


• Electronic News Gathering(ENG)

• E-mail multimedia

• Survelliance

Mapa del MPEG


MPEG-1

Almacenamiento y reproducción de videoy audio en medio digital(CD)

MPEG-2

Televisión Digital

MPEG-4

MultimediaInteractivo

MPEG-7Representación de contenidos para:

Information SearchVirtual Reality


Servicios sobre redes de CATV

Servicios de Banda Ancha


TipoCARACTERÍSTICAS DEL

CANAL

Calidadde Video

CAPACIDAD DE TRASMISIÓN DEL CANAL

central-cliente cliente-central

CAPACITAD DEL CANAL DECONTROL

0 unidireccional PAL 6 MHz/can. nula nula

1bidireccional

asimétrico(acceso condicionado)

PAL 6 MHz/can. nula bajo bit rate

bidireccional asimétrico

(canal de control/navegación)

VHS-PAL

PAL - HDTV

1.5 - 6 Mbit/s

(MPEG-1,MPEG-2)

6 - 30 Mbit/s

(MPEG-2)

nula16 - 64 kbit/s

2

3bidireccional

simétrico VHS-HDTV1,5 - 30 Mbit/s

(MPEG-1, MPEG-2)1,5 - 30 Mbit/s

(MPEG-1, MPEG-2)

16 - 64 kbit/s

(bidirec. simétrico)

(bidireccionalsimétrico)

(bidireccionalsimétrico)

REQUISITOS DE LA RED

Requerimientos de ancho de banda de distintos servicios


TIPO DE SERVICIO DOWNSTREAM UPSTREAM

Ancho de Banda

Near Video On Demand 1.5 a 6 Mbit/s ----

Broadcast de Video Digital 1.5 a 6 Mbit/s ----

Pay Per View (Analógico) 6 MHz ----

Broadcast de Video Analógico 6 Mhz ----

Teleshopping 1.5 a 6 Mbit/s ≈ 10 Kbi/ts

Educación a distancia 1.5 a 3 Mbit/s 16 a 64 Kbit/s

Video Games / Realidad Virtual 1 a 2 Mbit/s 16 a 64 Kbit/s

Video On Demand - ITV 1.5 a 6 Mbit/s ≈ 10 Kbi/ts

POTS 64 Kbit/s 64 Kbit/s

Telesupervisión ≈ 10 Kbi/ts 0.1 a 10 Mbit/s

Videotelefonía/conferencia 0.384 a 2 Mbit/s 0.384 a 2 Mbit/s

Data Transfer 1.5 a 3 Mbit/s 1.5 a 3 Mbit/s

Comparación entre PSTN, Internet y CATV


Item PSTN INTERNET CATVComponentes de la red Terminal (teléfono, fax, PC),

conmutadores, líneas detransmision

Computadoras (hosts,workstations, PCs), routers,líneas de transmisión

Headend, hubs, líneas detransmisión, terminales(TV, STB, VCR)

Esquema de control Centralizado Distribuído CentralizadoModalidad de conexión Orientado a conexión Sin conexión (datagramas) Conexiones vía FDM, canal

de retorno limitadoProtocolos Sistemas de señalización

analógica/digital, SS7,Transmisión SDH

TCP/IP FDMA para el cliente, SDHpara la transmisión

Direccionamiento Plan de numeración con jerarquíanacional e internacional

Direcciones IP, nombres dehosts traducidos por serverDNS

No definido

Tasación Dependiente del tiempo y ladistancia

En sus orígenes gratuita,actualmente flat rate o portiempo

Servicio básico: flat ratePay TV: por tiempo oevento

QoS Sin retardos (probabilidad debloqueo garantizada)

Con retardos (máximo nogarantizado, best effort)

Parámetros de distorsiónespecificados. Medicionesobjetivas y subjetivas

Seguridad Garantizada por el operador Responsabilidad del usuario. Servicios básicos: sinseguridad.Pay TV: scrambling

Broadcast de Video Digital MPEG (a)


.

.

.

TransportStreams

conteniendoun único programa

. ..

TransportStreams

conteniendo múltiples

programas

Video Server

16

...

1

16

...

1

16

...Módulo n

Módulo 1

Módulo 2

TransportStream

MUX

Modulador

QAM

EncoderMPEG

en tiempo real

Sat.-Recv. &

Dem. . ..

Sistema de Gestión

Hacia laRed de

Distribución

Broadcast de Video Digital MPEG (b)


Infraestructura deRed

STB

.

.

.. ..TS

MUXMod.QAM

Encoderen tiempo

real. ..

Sistema deGestiónde Red

VideoServer

Sistema deAcceso

Condicional

Gestión del

ServicioControl via Ethernet

Modemcanal deretorno

Near Video On Demand


Comienzo de la película cada 15 min.

0153045607590

VideoServer

Canales digitales


Acceso Inalámbrico Fijode Banda Ancha


Acceso Inalámbrico Fijo de Banda Ancha

LMDS: Local Multipoint Distribution SystemCanadá: LMCS (Local Multipoint Communication System)Europa: MVDS (Multipoint Video Delivery Service)


Arquitectura general LMDS

Anillo FOSDH/WDM

Hub

CRBPSTN

Internet

Backbone IP

HeadendCATV

Hub

Hub

Hub Hub

R < 1,5Km

ODU: Outdoor UnitIDU: Indoor UnitCRB: Controlador Radio Bases

ODU

IDUNT

PABX


Plan de frecuencias

C B

AD

B C

DA

C B

AD

B C

DA

D A

BC

A D

CB

D A

BC

A D

CB

C B

AD

B C

DA

C B

AD

B C

DA

D A

BC

A D

CB

D A

BC

A D

CB

Ubicación del Hub

Criterios de dimensionamiento


CC

CC

DD

DD

CC

CC

AA

AA

BB

BB

AA

AA

AA

AA

BB

BB

AA

AA

A C C A A C

B D D B B D

B D D B B D

A C C A A C

A C C A A C

B D D B B D

Máxima cobertura:

• 16 Hubs • Cada cliente puede acceder a 1 de 4 hubs

Hub

D =2 Km

Minimo número de Hubs: • 9 Hubs• Los clientes en las esquinas del área pueden acceder a un único Hub• Los clientes en los laterales pueden acceder a 2 Hubs


Esquemas de Acceso TDM -FDMA/TDMA

TDM-FDMA

TDM FDMA1

Hub

FDMA 2

FDMA 3

TDM-TDMA

TS1 TS2 TS3

F1

TDM

Hub


Ejemplo de dimensionamiento

• Modulación: QPSK (1,6 bit/Hz)

• BER: 10-6 con CNR = 14 dB

• c/Freq. Reuse = 1x

Supuestos:15% Take (*)

15% Demanda1 Hub: 8000 Hogares Cubiertos

Capacidad por cliente:7 Mbit/s Downstream1 Mbit/s Upstream

(*) % Take = (Nro. de clientes efectivo)/(Nro. de hogares cubiertos)

Esquema deModulación

EficienciaEspectral

CNR(BER < 10-6)

Ancho de bandapara un E1 (CBR)

QPSK 1.6 Bits/s/Hz 14 1,4 Mhz

16 QAM 3,5 Bits/s/Hz 20 0,6 Mhz

64 QAM 5 Bits/s/Hz 28 0,4 Mhz


Servicios sobre LMDS

Los sistemas LMDS brindan una solución de última milla para los siguientes servicios

• Enlaces ATM/FR desde 2 a 34Mbps

• Enlaces dedicados nx2Mbps (datos e interconexión PABX)

• LAN to LAN (soluciones bridge/routed)

• Accesos IP de cualquier velocidad entre 2 y 34Mbps

• Soporte de distintas categorías de servicio (CBR, UBR, VBR)

• Integración Voz + Datos


Wireless LAN


Wireless LAN

• El primer estándar de Wireless LAN fue el IEEE 802.11b, conocido como WiFi (Wireless Fidelity), que opera en la banda no licenciada de 2.4Ghz y provee hasta 11Mbps de ancho de banda.

• Posteriormente en 2002 aparece el IEEE 802.11a, que fue definido en la misma banda de 2.4Ghz. Provee un mayor ancho de banda (hasta 54Mbps) y una mejor repuesta a la interferencia.

• En Junio de 2003 aparece el IEEE 802.11g, que opera en la banda de 5Ghz, con velocidades de hasta 54Mbps, y retrocompatibilidad con 802.11b.

• IEEE 802.11g amplía las posibilidades de Wireless LAN para convertirse en la solución de banda ancha inalámbrica de corto alcance para implementar aplicaciones multimedia sobre dispositivos de tipo HandheldPC, tablet PC, SIP phones, etc.


Arquitecturas Wireless LAN

• Peer to Peer o Ad Hoc: dos o más estaciones comunicadas directamente entre si a través de placas de red WLAN.

• Infrastructure: las estaciones de comunican entre sí a través del nodo de acceso radio, denominado Access Point.


Arquitectura WLAN genérica tipo Infrastructure

Access Point

Access Point

Access Point

IP-MPLSAccess

Point


Aplicaciones para cada estándard de Wireless LAN

• 802.11 b es el estándar de mayor difusión y despliegue, por su buena relación precio/performance. Es ideal para aplicaciones que no requieren grandes anchos de banda, así como para dispositivos con limitaciones de potencia.

• 802.11g es una solución adecuada para aplicaciones con mayores requerimientos de ancho de banda. Sin embargo, al emplear la misma canalización y banda que el 802.11b, comparte sus limitaciones en cuanto a escalabilidad (tres canales máximo).

• 802.11a es ideal para entornos de mayor interferencia, ya que al operar en la banda de 5GHz, no sufre las interferencias de otros dispositivos que operan en 2.4GHz como teléfonos inalámbricos, hornos de microondas, dispositivos Bluetooth tales como mouse inalábrico, etc. Sin embargo, por sus mayores requerimientos de potencia no es adecuado para implementar IP Phones.

• 802.11a no es compatible con 802.11 b o g.


Características generales de IEEE 802.11a, b y g

802.11a 802.11b 802.11g

Espectro 5Ghz 2.4Ghz 2.4Ghz

Velocidad máxima por canal 54 Mbps 11 Mbps 54 Mbps

Número de canales 23 3 3

Modulación OFDM CCK OFDM

Estándar Wireless LAN - IEEE 802.11


Otros estándares relacionados con WLAN

• IEEE 802.11e – Mejoras en QoS, packet bursting• IEEE 802.11f – Inter Access Point Protocol (IAPP) • IEEE 802.11h – Banda de 5 GHz, Dynamic Channel/Frequency

Selection (DCS/DFS) y Transmit Power Control (TPC) paracompatibilidad Europea

• IEEE 802.11i (Junio 2004) – Mejoras en Seguriad


Re-uso de frecuencias en la banda de 2.4Ghz

Distancia mínimaentre celdas de igual frecuencia en la banda de 2.4Ghz (802.11b/g)con tres canales no solapados


Re-uso de frecuencias en la banda de 5Ghz

Distancia entre celdasde la misma frecuencaimucho mayor en la banda de 5 Ghz (802.11a)Ejemplo con 7 canales no solapados

Disponibilidad de canales en las bandas de 2.4GHz y 5Ghz


Espectro limitado y solo 3 canales disponibles en la banda de 2.4GHz (802.11b/g)

Espectro expandido y hasta 23 canales disponibles en la bandade 5GHz (802.11a)


Voz sobre IP sobre Wireless LAN

• Desplegar soluciones de VoIP sobre Wireless LAN impone requerimientos de capacidad y cobertura especiales.

• El rango de alcance del Access Point deja de ser el principal factor de diseño del sistema en un entorno de alto tráfico, ya que la capacidad del sistema se convierte en la principal limitante.

• Para disponer de mayor capacidad, se requiere un mayor número decanales no superpuestos.

• 802.11b y g están limitados a 3 canales no superpuestos.• 802.11a provee 23 canales no superpuestos, por lo cual es más flexible para implementar soluciones de VoIP con altos requerimientos de tráfico.


Seguridad en Wireless LAN• Uno de los principales problemas del entorno WLAN es evitar el acceso no

autorizado a los recursos de la red inalámbrica.• El grupo 802.11i trabaja sobre los aspectos de seguridad en WLAN.• El estándar original 802.11 proponía el uso de WEP (Wireless Equivalent

Privacy) como solución al problema de seguridad. Sin embargo, WEP presenta limitaciones:

• Uso opcional, algunas instalaciones nunca lo activaron• No incluye un protocolo de gestión de claves, sino una única clave compartida entre los usuarios

• La Alianza Wi-Fi lanzó en 2003 una especificación sobre seguridad: Wireless Protected Access (WPA), basada en un subconjunto del draft de IEEE 802.11i.

• En 2004 se ratificó el estándar 802.11i, también conocido como WPA2• WPA se basa en AES (Advanced Encryption Standard)


Recursos Web sobre WLAN

• Grupo de trabajo de IEEE sobre WLAN: http://www.ieee802.org/11/

• Alianza Wi-Fi: http://www.wi-fi.org/• www.searchnetworking.com

http://www.ieee802.org/11/

http://www.wi-fi.org/

http://www.searchnetworking.com/


Wi-Max


WiMax

• Worlwide Interoperability for Microwave Access• Es la última tendencia en acceso inalámbrico fijo de banda ancha• Basada en el estándar IEEE 802.16:

• Define operación en las bandas de 10 a 66 Ghz y sub 11 Ghz.• Cubre tanto la especificación del protocolo de acceso al medio (MAC) como la capa física (interfaz radio)• TDD (Time Division Duplexing) y FDD (Frequency Division Duplexing) como tecnología de acceso múltiple, con posibilidad de full duplex en FDD

• Arquitectura Punto-Multipunto (PMP)• Requiere LOS (Line Of Sight)• Modulación adaptiva (selección automática de la modulación en función de

la relación Señal a ruido y la distancia)• Promovido por el WiMax Forum (equivalente a la Alianza WiFi)


SOLUCIONES PARA EL BACKBONE EN NGN



NGN

Aplicación


Transporte

Adaptación

Acceso

• Conmutación de Paquetes(IP o ATM).

• Integración Voz + Datossobre infraestructura comúnde transporte/conmutación.


Requerimientos sobre el Backbone

INTERNET

ServiciosIP NB

ServiciosIP BB

ServiciosIP Móviles

(3G)

Voz Paquetizada

ATM: del core hacia el edge


IP

ATM

ATM

IP

DWDM


Capa de Transporte

IP IP-VPN1 IP-VPN2 IP-VPNn

MPLSATM

SDH

CE FR

Emula

ción de

Circ

uitos

Fram

e Rela

yATM na

tivo

WDMFO

Capa de Transporte: Aspectos Críticos


• Disponibilidad Comercial

• Soporte de VPN’s

• Debe estar basado en MPLS

• Calidad de Servicio

• Granularidad y flexibilidad de BW

• Escalabilidad

• Soporte de VoIP

• Confiabilidad

• Reuso de infraestructura existente

• Gestión de Red y de Servicios

• Eficiencia de protocolos (overheads)


MPLS

Tecnologías para el Backbone NGN


MPLS: Multiprotocol Label Switching

• Originalmente desarrollado para optimizar tiempos de ruteo• Evolucionó a partir de Tag Switching (solución Cisco)• Corre sobre cualquier protocolo de capa 2 (FR, ATM, SDH)• Sienta las bases para la implementación de Ingeniería de Tráfico y

Calidad de Servicio en redes IP • Permite implementar eficientemente servicios de VPN (Virtual

Private Network)• Puede desplegarse sobre cualquier tecnología de capa 2: FR, ATM,

SONET, HDLC (esta es la razón por la que se denomina Multiprotocolo)

• En el Core de la red los nodos conmutan etiquetas (labels), no paquetes IP.


Drivers de MPLS

Actualmente se lo implementa por dos razones:

• Brinda las herramientas para realizar ingeniería de tráfico y a futuro soportar calidad de servicio sobre redes IP

• Permite implementar redes privadas virtuales (VPN) con mayor escalabilidad y sencillez que las soluciones basadas en tuneles.


Optimización de IP mediante MPLS

•Optimización del transporte de paquetes mediante un forwarding más rápido y eficiente (uno de los drivers originales de la tecnología)•Facilitación de la implementación de calidad de servicio (los LSPs pueden dedicarse a tipos de tráfico con requerimientos específicos de delay o packet loss)•Incorporación del ruteo explícito, requisito necesario para la implementación de ingeniería de tráfico.•Reducción de los requerimientos de memoria en los routers al disminuir el tamaño de las tablas de ruteo respecto a IPV4.


EDGE LSR:Realiza el procesoy clasificación de

los paquetes y los etiqueta(crea el label).

BACKBONE MPLS

ADSL

Dial UpIP-VPN’s

Internet

Data Center

LSR:Router/Switch de Coreque conmuta los paquetesetiquetados, en basea la tabla de forwardingde labels.

LSR: Label Switch Router

Componentes en una red MPLS

MPLS lleva la complejidad de procesamiento de paquetes hacia el borde de la red, dejando al core libre para solamente conmutar etiquetas a muy alta velocidad

LSPs, LDP


• El camino que siguen los paquetes a través de la red se identifica con un “tunel” virtual denominado Label Switched Path

• Mediante los LSPs, MPLS introduce el concepto de orientación a la conexión sobre la red IP, que por definición es “no orientada a la conexión”.

• Para el establecimiento de estos LSPs, se emplea un protocolo de señalización denominado Label Distribution Protocol

Label Switched Path

BACKBONE MPLSLAN 1

LAN 2

Label Switched Path(LSP)

Distribución de etiquetas (LDP)


IntfIn

LabelIn

Dest IntfOut

3 0.40 47.1 1

IntfIn

LabelIn

Dest IntfOut

LabelOut

3 0.50 47.1 1 0.40

47.1

47.247.3

1

31

2

1

23

3IntfIn

Dest IntfOut

LabelOut

23 47.1 1 0.50 Mapping: 0.40

Request: 47.1

Mapping: 0.50

Request: 47.1

Label Switched Path (LSP)


IntfIn

LabelIn

Dest IntfOut

3 0.40 47.1 1

IntfIn

LabelIn

Dest IntfOut

LabelOut

3 0.50 47.1 1 0.40

47.1

47.247.3

1

2

31

2

1

23

3IntfIn

Dest IntfOut

LabelOut

3 47.1 1 0.50

IP 47.1.1.1

IP 47.1.1.1


MPLS VPN

VPN_A

VPN_A

VPN_B10.3.0.0

10.1.0.0

11.5.0.0

P P

PP PE

PE CE

CE

CE

VPN_A

VPN_B

VPN_B

10.1.0.0

10.2.0.0

11.6.0.0

CEPE

PECE

CE

VPN_A10.2.0.0

CE

iBGP sessions

• Una red privada virtual (VPN) implementada mediante MPLS provee una solución de conectividad “full mesh” entre redes de área local, pudiendo cada una de estas redes utilizar el mismo espacio de direcciones IP.

• Entre el edge LSR y el router CE se emplea ruteo IP clásico (rutas estáticas, RIP, EIGRP, etc)

• Entre los LSRs en el core de la red, se realiza conmutación de etiquetas


MPLS VPN

• La implementación de VPNs MPLS se detalla en la RFC 2547• Cada eLSR (PE: Provider Edge según notación de Cisco) contiene una tabla de

forwarding para cada VPN a la que provee conectividad (VRF: Virtual Routing andForwarding table)

• Se utiliza BGP (Border Gateway Protocol) para el intercambio de rutas entre el router de cliente (CE: Customer Edge) y el PE.

• La información de ruteo de la VPN reside solamente en el PE. Los routers del coreMPLS, o P routers, no poseen ninguna información referente a las VPNs soportadas sobre el Backbone, solo conmutan etiquetas a alta velocidad.

• En un escenario de múltiples service providers con backbones MPLS interconectados, es posible implementar VPNs con sitios conectados a ambos backbones. Los LSPs pueden establecerse a través de las dos redes.

• Los routers CE no corren MPLS, solo IP clásico.• Se pueden implementar arquitecturas tipo “full mesh” o “partial mesh”


MPLS VPN

• Para permitir la coexistencia de dos VPNs con el mismo espacio de direcciones IP, se implementan extensiones multiprotocolo BGP.

• Se introduce el concepto de “familia de direcciones VPN IPV4”. Estas direcciones se forman con un RD (Route Distinguisher) compuesto por 8 bytes, más la dirección IPV4 de 4 bytes. De esta forma es posible establecer rutas diferentes para dos VPNs con igual espacio de direcciones.

• El RD puede emplearse para establecer dos rutas distintas entre sitios de una misma VPN, lo cual permite dirigir el tráfico de acuerdo a una política pre-establecida por el operador.

• Cada Service Provider puede definir y administrar su propio espacio de direcciones VPN IPV4 (en esencia, su propio espacio de direcciones RD).

• La distribución de información de ruteo entre PEs puede implementarse mediante iBGP o via un “route reflector”.


MPLS VPN• Cómo se realiza el forwarding de paquetes entre sitios de la VPN, si en

las rutas intermedias a nivel del Core de la red MPLS sólo se realiza conmutación de etiquetas?

– Se emplea un esquema de dos niveles de etiquetas: uno para establecer las rutas entre los PEs de la red, y otro para identificar la VPN correspondiente.– Mediante este esquema de apilado de etiquetas en dos niveles seevita que los routers P contengan información de rutas VPN.–Los routers P no necesitan conocer rutas hacia los CE, solamente hacia los PEs. Esto brinda escalabilidad al modelo VPN MPLS.

• El intercambio de información de ruteo entre el CE y el PE puede realizarse mediante:

– Rutas estáticas– RIP (Routing Interior Protocol)– OSPF (Open Shortest Path First)– BGP (Border Gateway Protocol) – solución recomendada en RFC 2547


Seguridad en MPLS VPN• La seguridad provista por las VPN MPLS es equivalente a la provista por

soluciones ATM, FR o tuneladas.• La base de esta seguridad está dada por las siguientes restricciones:

– Paquetes etiquetados no son aceptados por los routers del backbonesi provienen de fuentes no confiables, a menos que se conozca deantemano que los paquetes abandonarán el bakcbone antes de que el header IP o cualquier etiqueta de menor nivel en el stack sean inspeccionados.– No se aceptan rutas etiquetadas según VPN-IPv4 provenientes de fuentes no confiables.

MPLS - Métodos de Ingeniería de tráfico


• Es posible mediante MPLS dirigir el tráfico en la red sobre caminospredeterminados en función de la información de ruteo por origen

• El operador de la red puede configurar los LSPs en la red MPLS para transportar flujos con requerimientos específicos (ej. Tráfico de voz real-time)

• Fast Re-Route (FRR): otra herramienta que posibilita la implementación de backbones con capacidad de recuperación de fallas a nivel del enlace o del nodo.


Posibles aplicaciones de MPLS

BACKBONE MPLS

ADSL

Dial UpIP-VPN’s

Internet

Data Center

PSTNCentralLocal

CentralLocal

GatewayGateway

LSP 1: tráfico de voz (real time)

LSP 2: tráfico internet (best effort)

LSP 3: tráfico datos (misión crítica)

MPLS como tecnología de integración del transporte


• AToM: Any Transport over MPLS• Solución para integrar cualquier tecnología de transporte sobre un Backbone único basado en MPLS• Pseudo Wire Emulation Edge to Edge (PWE3): es la evolución del AToMpara incluir

BACKBONE MPLS

FrameRelay

FrameRelay

ATM

ATM

EthernetEthernet

TDM

TDM


WDM


Wavelength Division Multiplexing

Se basa en la multiplexación de portadoras ópticas – longitudes de onda, lambdas λs o colores – sobre una misma fibra óptica. Estas portadoras ópticas pueden ser flujos digitales de 155 Mbit/s hasta 10 Gbit/s (STM-64)

Se prevé la evolución hacia la conmutación totalmente óptica, mediante Routers IP con interfaces WDM o DWDM.


WDM: Características principales

• Ancho de banda del orden de 100 veces al máximo obtenible en SDH

• Independencia del formato/velocidad de la trama

• QoS, (protección óptica)

• Soporte de Optical VPN´s

• Soporte de Optical Switching (futuro)

WDM: redes “multicolor”


Fibra óptica

Sin WDM

SDHFibra óptica

Con WDM

SDH

ATM VP

IP Routes

VPN óptica

λ #1λ #2

λ #3

λ #96

λ #n

Lambdas de WDM


Escenarios de Despliegue de NGN

Escenarios de Despliegue de NGN


o Escenarios de evolución hacia NGNo Reemplazo de centrales de tránsitoo Reemplazo de centrales localeso Integración con redes legacyo Aplicaciones en redes móviles: reemplazo del transporte entre MSCs


Integración con redes existentes

BACKBONE INTEGRADOVOZ+DATOS sobre paquetes

Acceso HFC Acceso xDSL Acceso NBcobre

Acceso NBWLL

Gateways

Areas de ClientesPOTS e ISDN porcobreAreas de ClientesNGN (voz + datos+video)

Areas de ClientesPOTS /ISDN poracceso inalámbrico

Media Gateway

ControllerFeatureServer

ServerMmedia

Celular(2G, 3G)


NGN: reemplazo del nivel de tránsito - Class 4

PSTNGWY

BACKBONE IP/ATMPSTN

PSTN - Nivel de TránsitoLayer 2 sobre SDH

GWY

SignallingGateway

SS7 SS7

SignallingGateway

Media Gateway

Controller

Reemplazo de centrales locales - Class 5


Servicios suplementarios

• Llamada en espera

• Transferencia incondicional

• Transferencia sobre no contesta

• Transferencia sobre ocupado

• Transferencia no contesta / ocupado a Voice-mail

• Conferencia tripartita

• Caller ID (Identificación del número del llamante): Presentación y Restricción

• Despertador

• Llamada Maliciosa

• No molestar

• Rellamada sobre ocupado


NGN: reemplazo Class 5

CPE integrado

PSTN

BACKBONE IP/ATM

SS7

ATU-R

MGW

Red Accesoen Cobre

DSLAM

Residential Gateway

SignallingGateway

Media Gateway

Controller


NGN: reemplazo Class 5CPE no integrado

MGW

PSTN

BACKBONE IP/ATM

SS7

Red Accesoen Cobre

DSLAM

ATU-R

SignallingGateway

Media Gateway

Controller



ADSL + IP Phone

ATU-R

PSTN

BACKBONE IP/ATM

SS7

Red Accesoen Cobre

DSLAM

IP Phone

SignallingGateway

Media Gateway

Controller



Cablemódem integrado

PSTN

BACKBONE IP/ATM

SS7

REDHFC

SignallingGateway

Media Gateway

Controller

Head EndCablemodem

MGW

Residential Gateway



Cablemodem + IP Phone

Cablemodem

PSTN

BACKBONE IP/ATM

SS7

REDHFC

IP Phone

SignallingGateway

Media Gateway

Controller

Head End


NGN: Interconexión entre MSCs

BS

BS

BS

MSC MSC

MGC

TrunkGateway

SGW

TrunkGateway

Backbone IP

PSTN

SS7

TrunkGateway


GESTION DE LA NGN


Arquitectura OSS en NGNBusiness

ManagementLayer

ServiceRequest

BillingSystem

CustomerCare

Integration/Adaptation

ServiceManagement

LayerProvisioning Accounting Fault

ManagementPerformanceManagement

ElementManagement

LayerElement Manager

MGW MGC SGW RGW DSLAM MPLSRoutersOSS: Operation Support Systems

MGW: Media GatewayMGC: Media Gateway ControllerRGW: Residential Gateway


SERVICIOS DE LA NGN


Servicios de TelecomunicacionesVoz

• Servicio Básico Telefónico

• Servicios de Valor Agregado:• Caller ID• Audioconferencia• Voice Mail• Rellamada• Desvíos/transferencia• Llamada en espera• Seguimiento de llamadas• Rediscado contínuo• Directorio con discado• etc

• Servicios Centrex

• Servicios 0800

• Servicios pregagos

• Servicios de audiotexto

• Servicios DDE

• Interconexión de PABX

• Red Privada Virtual

• Servicios de Call Center

Datos

• Servicios de Internet:• Acceso Dial Up• Acceso broadband ADSL• Acceso dedicado• e-Mail• Firewalling• Web Hosting• Web Mail• Registro de Dominios• Gestión de Seguridad• Gestión de QoS• ICW• Mensajería Unificada• Multimedia streaming

• Enlaces pto a pto

• Servicios X.25

• Servicios FR

• Servicios ATM

• VPN

• VPDN

Video

• CATV

• Broadcasting

• Pay Per View

• Survellaince

• Video On Demand

• Near Video On Demand


• Enlaces entre Estudios

• Transporte multiseñal

Servicios Convergentes• Web Call Center

• Mensajería Unificada

• Red Privada Virtual Fijo-Móvil

• Conferencia Multimedia

• Distance Learning

• Virtual Games

• Multimedia Location Based


Evolución del modelo de negocios

e-Companies

Clientes

Plataformas IT

Infraestructurade redes IP

•Ingresos por Transacciones•Ingresos por alquiler de Infrastructura•Ingresos por modelo ASP

Ingresospor Abono

xxx.com yyy.com zzz.com


Requerimientos de los Servicios

• La gran incógnita para el Service Provider: Cuál será la “Killer Application”???

ALGUNOS INDICIOS….

• Conectividad multimedia en tiempo real (Anymedia, Anywhere, Anytime, Any volume)

• Aplicaciones que “reconocen” al cliente (registro de patrones de uso)

• Simplicidad de uso de los servicios de red y del acceso a contenidos (interfaces que permitan una interaccion natural entre la red y el cliente).

• Personalización de la oferta a traves de Servicios de Gestión


Supuestos

• Generalización de la movilidad, tanto del terminal como del cliente

• Barrera al desarrollo: incertidumbre en el despliegue de 3G

• Generalización de los servicios de tipo multimedia, esto es unacombinación de audio, imágenes, video y datos:

• Impacto sobre la capa de transporte: soporte de variosniveles de QoS para los distintos servicios

• La capa de control debe procesar llamadas asociadas a múltiples bitrates y niveles de QoS

• Roaming entre banda ancha xDSL y acceso radio 3G


Entorno de Servicios NGN

Bienvenido a su NGN Service Provider

Control deRecursos

A B

Connectividad

Mediación

Base de Perfilesde Clientes

Servicio deVideoconfServicio YServicio X

Menu deServicios

Disponibles

Deseamodificarsu Paqueteactual deServicios?

Su Paquetede Servicios

Gestión deServicios


Entorno de Servicios NGN

Control deRecursos

A B

Connectividad

CallControl

Localización@ Resolución

Servicio deVideoconfServicio YServicio X

• Análisis del Perfil de Cliente

• Llamada A-B con cierta QoS

• Autenticación del cliente• Presentación del Menú de Servicios

• Localización de A y B• Traducción de direcciones

de A y B • Alerting• Resource set up request

• Selección de Videoconferencia• Service control link set up

• Accounting

CallServer

Mediación

Base de Perfilesde Clientes


Newtork based vs. CPE based

BACKBONE

ACCESO

AGREGACIÓN

Contenidos

CPE

CPE BASED SERVICES

NETWORKBASEDSERVICES


Servicios en el Edge de la Red

INTERNETBackbone

Acceso Dial Up

Acceso Broadband(XDSL, CDM,LMDS, etc)

AccesosLegacy

ISPs EmpresasIDC

Nodo de Servicio

Nodo de Agregación(Consolida accesos de distintas tecnologías,

funciona como LAC/LNS,realiza shaping, prioriza tráfico,

puede ser Edge LSR,etc)


Servicios en el Edge de la Red

BandwidthManager

VPN

Firewall

ContentFiltering

INTERNETBackbone

Acceso Dial Up

Acceso Broadband(XDSL, CDM,LMDS, etc)

AccesosLegacy

ISPs EmpresasIDC

Nodo de Servicio


Web Call Centers

RUTE

O

INTE

LIGE

NTE IV

R

int

CTI int

DB int

AC

Din

tW

EB int

VOZ

DATOS

DB

PG

Agente 1 Agente 2 Agente n

PBX

ACD

Call Center 1

GW

H323

route request (datos)

Cliente con PC multimedia

IP

WEB

PG

WWW

WAN

TCP/IP


Web Call Centers1) El cliente navega con una PC multimedia.

2) Llena sus datos (user, pin, etc) en la WEB e indica lo que quiere hacer (como si fuera un IVR)

3) Hace clic en PUSH TO TALK.

4) El servidor WEB de la empresa recibe el pedido y lo redirecciona al PG (peripheral gateway).

5) El WEB PG a través de la “enterprise web interface”, envía un “route request” y los datos obtenidos al ICM. (igual que el IVR)

6) Con estos datos el ICM obtiene el customer profile de la DB y junto con los datos que en tiempo real recibe de los agentes que corren en los distintos ACDs (automatic call distribution), decide el ACD que deberá atender la llamada.

7) El ICM le pasa al WEB PG la ruta seleccionada.

8) El WEB PG redirige el browser del usuario a un GW H323 y este llama al ACD.

9) El ACD conecta al agente quien a su vez recibe del ICM el profile del usuario que llamó en la pantalla de su PC.

10) Los browsers del cliente y del agente quedan sincronizados, permitiendo una sesión colaborativa.


Características del tráfico multimedia

Tipo de Tráfico Métrica de la Performance QoS Características del

TráficoTipo de

distribuciónSensibilidad al

Delay

Tolerancia a pérdida de

tráfico

Impacto en el Tráfico

Total

Imágenes estáticas y documentos complejos Throughput No Half Duplex, pre-

generado Singlecast Baja (la latencia no tiene efecto)

Ninguna (la imagen debe

estar completa)

Baja a media

Video mail Throughput No Half Duplex, pre-generado Singlecast Baja (la latencia

no tiene efecto) Ninguna Media

Video training Latencia Deseable Half Duplex, pre-generado Multicast

Media (Delay de 1 a 2 segundos

tolerable)

Baja (alguna pérdida de

cuadro tolerable)

Media

Videoconferencia Latencia Si Streamed full duplexPeer-to-peer

multicast, broadcast

Alta (Delay de 250 a 500ms tolerable)

Alta (pérdida de video tolerable) Alta

Presentaciones de Video (pre-grabadas) Throughput No Half Duplex, pre-

generadoSinglecast, multicast

Media (Delay de 1 a 2 segundos

tolerable)

Alta (pérdida de video tolerable) Alta

Presentaciones de Video (en tiempo real) Latencia Deseable Streamed full duplex Multicast,

broadcastAlta (Delay de 250 a 500ms tolerable)

Alta (pérdida de video tolerable) Media

Telefonía sobre IP Latencia DeseableStreamed full o half duplex (full duplex preferible)

Peer to peer Alta (Delay de 250 a 500ms tolerable)

Media (alguna pérdida de

audio tolerable)Media

Realidad Virtual Latencia y Throughput Si Streamed ? Alta (Delay de 250

a 500ms tolerable) ? Muy alta


Servicios multimedia sobre ADSL

Red deAcceso

Red ATM

DSLAM

BAS

Backbone IP MmediaServer

wwwMail

LanSwitch

ATU-R

Server

•Alta confiabilidad•Escalabilidad (miles de sesiones

simultáneas)• Software de Streaming • Motor de búsqueda• Front end HTML • Interfaces a plataformas

de e-Commerce

Cliente

•Capacidad de procesopara decoding real time

• Plug In Mmedia Player:Windows Media PlayerReal PlayerQuicktimeetc.

Backbone

• Ancho de banda garantizado por cliente• soporte de ToS• soporte de QoS (latencia, packet loss)• soporte de Multicast

Red de Acceso

• Soporte de al menos 300Kbps ds(calidad símil VHS con MPEG-4)

• líneas que soporten ADSL • Max. Factor de ocup. del cable


Modelo funcional

Capa de Aplicaciones (IT)Captura &

Codificación

Conversión a formato digitalCompresiónHW - SW (Encoders)

Almacenamiento & Gestiónde Contenido

HW: Servers MmediaSW: DBs, Motor de Búsqueda, Accounting, etc.

Entorno de Desarrollo

de Aplicaciones

• Específicas • solucionese-Com• WFM, CRM, ERP, etc.

Video

AudioVoz

Gráficos

FotosCliente

Tecnologías de Telecomunicaciones

Capa de Red

Backbone IP AccesoBanda Ancha Celular 3G

ContenidoMultimedia Interactivo

Imágens/Video sintéticasPlataformas Gráficas

ToS, QoS

Algunas fuentes en la web


• VoIP tutorial: www.commweb.com/article/COM20010709S0016/1

• SIP tutorial: www.fokus.gmd.de/mobis/siptutorial/

• The SIP informer: www.sipcenter.com

• Implementaciones SIP:

• www.cs.columbia.edu/~hgs/sip/implementations.html

• www.pulver.com/sip/products.html

• H.323, SIP, MGCP: www.commweb.com/article/COM20001127S0008

• Carrier Class Gateways: www.commweb.com/article/COM20001003S0011/2

• VoIP e-book (NetIQ): www.searchnetworking.com/0,,2926,00.htm?VoIPeBooK

• SIGTRAN: http://www.ietf.org/html.charters/sigtran-charter.html

• SIP-t: (ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc3372.txt)

• Tecnologías NGN: www.searchnetworking.com

http://www.fokus.gmd.de/mobis/siptutorial/

http://www.searchnetworking.com/0,,2926,00.htm?VoIPeBooK

http://www.ietf.org/html.charters/sigtran-charter.html

ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc3372.txt

Algunas fuentes en la web – cont.


• PINT: http://www.ietf.org/html.charters/pint-charter.html

• SPIRIT: http://www.ietf.org/html.charters/spirits-charter.html

• TRIP: http://www.ietf.org/html.charters/iptel-charter.html

• ENUM: http://www.ietf.org/rfc/rfc3761.txt

• Tecnologías DSL: www.dslforum.org

http://www.ietf.org/html.charters/pint-charter.html

http://www.ietf.org/html.charters/spirits-charter.html

http://www.ietf.org/html.charters/iptel-charter.html

http://www.ietf.org/rfc/rfc3761.txt

seminario sobre next generation networks maestría en ... › bibliotecas › evolu_redes ›...

Documents