TÓPICOS ESPECIALES DE TELECOMUNICACIONESSESIÓN 6 –TELEFONÍA FIJA

Universidad Tecnológica del PerúMg. Rubén Tornero C.Octubre- 2012

Agenda

Telefonía fija Arquitectura de red tradicional Arquitectura de red inalámbrica-Fija Arquitectura de red inalámbrica-móvil Arquitectura de red VoIP Dimensionamiento (Erlang B) Señalización, conmutación (SS7-SIP). Aspectos regulatorios, CdU.

Arquitectura de telefonía fija tradicional Ultima milla de cobre

Cable de acometidaBlock de conexión

Caja Terminal

Armario

Cable secundario (700 p)

Cable primario (2100 p)

Central de conmutación

Jerarquía de centrales

TándemSeñalizació

n

Tándem

PSTN, Otros

Operadores Fijos

PLMN, Otros

Operadores

Móviles

Plataformas de

servicios

Centrales CentralesCentrales

URA

Redes Internaciona

les

Arquitectura de telefonía fija inalámbrica fija Sistemas MAR, LMDS, MMDS

Red Móvil

Fuente: Presentación Telefónica, banda ancha rural

Arquitectura de telefonía fija inalámbrica fija Sistemas MAR, LMDS, MMDS,

satelital

SISTEMAS FIJOS INALAMBRICOS

EstaciónBase

CentralLocal

Unidades de Controly Repetidoras

SistemaControladorInalámbrico

Cableo Radio

Radio

Wireless Local Loop

CentralLocal

CablePrimario

Cable Secundario Cable deAcometida

Wired Local Loop

RepetidorRepetidorRepetidorRepetidor

EstaciónperiféricaEstaciónperiférica

EstaciónperiféricaEstaciónperiférica

EstaciónperiféricaEstaciónperiférica

Estación periféricaEstación periférica

EstaciónperiféricaEstaciónperiférica

Estación centralEstación central

Sistema de acceso inalámbrico punto a multipunto para telecomunicaciones

Sistema de acceso inalámbrico punto a multipunto para telecomunicaciones

Bucle inalámbrico

Bucle inalámbrico

WLL

FAU

WLL Distribution

WLL Feeder

WLL Drop

RPU/RPC

LocalExchange

RPCU

FAU

60 °

30 km FeederCables

RPU/RPC

LMDS

VSAT

ISP KU

KU

KU

KU

SATMEX-5

E1 s

E1 s

PSTN

HUB PES

Línea DedicadaPara Internet256 k

Poso de Tierra

Unidad de RF

Nivel IF

FI

FIHUB TES

Central

Router

Router

NMS PESNCS TES

E1 s

Pozo de Tierra

IDU

Fax Opcional

Teléfono Publico

Paneles Solares

ODU

IDU

PC con Acceso a Internet

Teléfono Publico

Fax Opcional

Paneles Solares

Pozo de Tierra

ODU

.....

......

PSTN

Central Privada

RFTESQUANTUN

GATEWAY # 1

. . . .

. . . .

WDA

Arquitectura de telefonía fija inalámbrica móvil

Red Móvil

Levantar puertos FXS:

R1(config)#voice-port 1/0/0

R1(config-voiceport)#signal loopstart

R1(config-voiceport)#no shutdown

Configurar dial peers POTS:

R1(config)#dial-peer voice 1 POTS

R1(config+dial peer)#destination-patterm 600

R1(config+dial peer)#port 1/0/0

……..

Lima

Trujillo

600

700

800

900

PSTN

10.10.10.0 /30

.1

.2

FXS

FXS

FXS

FXS

POTS IP

IP

R1

R2SIP

SS7

02 E1 PCM

1Mbps sim

étrico (dedicado)

G.729

G.723

Operador

Internet

Móvil

WiFI

3GHSDPA

Smartphone HotSpot

Internet

Smartphone Con Cliente SIP (CSipSimple)

Softphone con Cliente SIP(X-Lite)

Operadores VoIP

3GHSDPA

PSTN

PSTN

Interconexión a la PSTN Regulado!!!

Sistemas de señalización

Señalización: “Intercambio de información (de otra forma que no sea mediante la palabra) relacionada específicamente con el establecimiento, la liberación y otras formas de control de las telecomunicaciones, y con la gestión de la red, en la gestión automática de telecomunicaciones” [Rec. ITU-T Q.9].

http://www.itu.int/rec/T-REC-Q/e

Proporciona inteligencia a la red y permite el control de las llamadas: establecimiento, liberación, gestión, facturación, etc. Asimismo permite brindar funciones especiales como consultas, etc.

Usado en redes de telefonía fija, móvil.

Definición MTC Se considera básicamente dos tipos de señalización: La

señalización entre centrales y la señalización usuario – red.

La primera, utilizada por las redes públicas de telecomunicaciones que deben de interconectarse, y la segunda, para la señalización de acceso del abonado a la red que le brinda el servicio.

Sin embargo, y sólo en el caso de una red rural que opera dentro de un área local de servicio de telefonía fija, el concesionario de la red rural puede optar o no por establecer una interconexión a la red de telefonía fija local, mediante enlace de líneas telefónicas.

Entendiéndose por red rural, a la red de servicios públicos de telecomunicaciones operada por una persona natural o jurídica que, facultada por una concesión determinada, opera servicios públicos de telecomunicaciones en áreas rurales o lugares considerados de preferente interés social comprendidos en el área de concesión especifica.

Señalización entre centrales: El sistema de señalización empleado entre

centrales de redes de diferentes concesionarios debe ser el tipo de

señalización red – red. Para tal fin, se define el sistema de señalización de canal común N°

7 norma nacional.

Señalización Usuario-Red Para la señalización analógica de abonado, se

adopta lo referido en las Recomendaciones Q.23 y Q.24 UIT-T.

Funciones de la señalización

Ejemplos de funciones de señalización

Conectar la llamada 056-623456 al 01-2251213 usando la troncal 241.

La línea está ocupada, enviar de retorno el tono de ocupado al llamante.

La troncal 74 ha fallado, no enviar información por esta troncal.

Verificar en el EIR si el terminal que desea entrar esta bloqueado.

Verificar si la tarjeta prepago a usar tiene saldo para hacer llamadas.

Funciones de portabilidad numérica.

Tipos de señalización

a. Señalización de abonado (usuario-central)

b. Señalización de troncal (central-central, central-IN)

a.Señalización de abonado

Permite al abonado interactuar con la red, por medio de tonos audibles, obteniendo información del proceso de la llamada:

Señales de línea: descolgado (circuito cerrado),tono de invitación de marcado, tono de llamada, timbrado (ring back tone), fin de llamada (circuito abierto), etc

Señales de selección (para ingreso del número B): DMTF

Se le conoce como señalización “en banda”, la voz y la señalización viajan en el mismo medio de comunicación.

Recomendaciones ITU-T serie Q.XXX Recomendación ITU-T Q.35: “Explotación internacional

semiautomática y automática –Tonos utilizados en los sistemas nacionales de señalización telefónico” (tono de línea, tono de ocupado, congestión, etc).

Establece los valores límite y los valores recomendados de cadencia, frecuencias y niveles para los tonos utilizados en el servicio telefónico. Las características técnicas se aplican tanto a los tonos audibles transmitidos en la red como a los generados en equipos terminales digitales.

La Recomendación ITU-T E.182 define las respuestas de la red en tonos audibles, ante la interacción del abonado

Rec. ITU-T Q.4

DTMF: Dual Tone Multifrecuency Rec. UIT-T Q.23 Marcación se realiza usando botones.

Cada botón emite 2 frecuencias. 10 dígitos numéricos y 6

alfanuméricos.Número B, DTMF

0 V

-48 V

b.Señalización entre centrales: SS7

Diseñado para ser un sistema confiable que transfiere información en la secuencia correcta, sin pérdidas ni duplicidad, en enlaces de 64Kbps bidireccionales.

La mayoría de sistemas de telefonía fija usan SS7.

Define procedimientos para el control de la llamada: establecimiento, facturación, enrutamiento, intercambio y modificación de información, etc.

La señalización SS7 es llevada en canales independientes a la voz o datos (señalización por canal común) a través de “en laces de señalización”.

En este caso, un grupo de canales de voz están asociadas a un canal de control.

En general, el tráfico de voz seguirá un camino distinto al tráfico de señalización (señalización “fuera de banda”).

Señalización SS7. ITU-T Q.7XX Para asegurar la alta disponibilidad de una

red de categoría “carrier class”, se exige (ITU-T Q.700 a Q.775): El número de mensajes perdidos o entregados

fuera de secuencia (incluye duplicados) debido a fallas de transporte, mensajes con error que no es detectado por el protocolo de transporte; debe ser menor a

10^(-10). Las rutas completas deben tener una

disponibilidad de 99.9998% al año (10 minutos de tolerancia anual).

Puntos de señalización

SSP: Service Switching Point STP: Signal Transfer Point SCP: Service Control Point

Cada elemento de red es identificado por un único código.

Nota: Un elemento de red puede hacer una o mas funciones de señalización.

SSP: Esta función es realizada por los switches (centrales), por lo que se encargan de originar, terminar o enrutar la llamada al destino correcto. Cada vez que un usuario desea hacer una llamada, esta es atendida por el switch.

El SSP envía mensajes SS7 a otros SSP lo antes indicado, coordinando el uso/liberación de circuitos de voz.

STP: Se encarga de transferir los mensajes de señalización (conmutación de paquetes), similar a un router, dado una ruta del origen al destino. También puede dar ruta altenas en caso de falla de la red.

SCP: Empleado cuando se requiere información de la red. Los SSP envían consultas al SCP, para determinar como completar la llamada (llamadas desde tarjetas prepago, portabilidad, etc).

Ejemplos de SCP: BD de plataformas prepago, sistemas BD de portabilidad, HLR, VLR, EIR, AuC.

Note como los elementos SCP y STP están replicados.

Pila de protocolos SS7 – Equivalencia OSI

MTP (Message Transfer Part) 1 Equivalente a la capa física OSI. Emplea canales de 64 Kbps c/u. E1

de 32 canales TDM (bits llegan en el mismo orden en que fueron enviados).

Define las características físicas, eléctricas y funcionales de las interfaces de señalización físicas.

MTP 2

Equivalente a la capa 2 OSI (enlace de datos).

Asegura la transmisión segura de extremo a extremo.

Implementa el control de flujo, validación de secuencia, detección de errores (se retransmite mensajes erróneos).

Permite el monitoreo del estado del enlace, permite intercambiar información del enlace con dispositivos peer como congestión / falla del enlace.

MTP 3

Similar a la capa 3 del modelo OSI. Permite que los mensajes de

señalización puedan enviarse entre nodos que no tienen conexión directa, para ello realiza el enrutamiento de mensajes.

En caso de falla de enlaces, permite el reenrutamiento, controla el tráfico en situaciones de congestión.

SCCP (Signaling Connection Control Part) Similar a la capa 4 del modelo OSI. Brinda servicios orientados a la conexión, no

orientados a la conexión y servicios de traducción de títulos globales (GTT).

Como un SSP puede tener varias aplicaciones funcionando, SCCP emplea un número de subsistema (SSN) para que los mensajes sean entregados a la aplicación correcta.

GTT es una traducción de un número (08oo, 19XX, número de tarjeta prepago, etc) a un “destination point code” y un SSN.

Da servicios a las capas superiores como TCAP, MAP sobre TCAP, etc.

TUP (Thelephone User Part) Se encarga del establecimiento de la

lamada y su liberación; para sistemas de circuitos analógicos.

Actualmente se usan sistemas de circuitos digitales, los cuales son manejados con ISUP.

ISUP (ISDN User Part)

Define los mensajes empleados para establecer, gestionar y liberar circuitos de voz y datos entre 2 terminales.

Ejemplos de mensajes: ANSWER, CHARGE,CONNECT, RELEASE, etc.

Llamadas originadas y terminadas en el mismo switch no usan ISUP.

TCAP

Define el procedimiento para solicitar el procesamiento en nodos remotos (consultas a BD).

Mensajes entre SSP y SCP son enviados a través de TCAP.

Ejemplos de servicios TCAP: Servicios de red inteligente (IN):

tarjetas prepago, llamadas a números gratuitos, roaming.

Implementación en el Perú

Plan técnico fundamental de señalización del MTC

http://www.mtc.gob.pe/portal/comunicacion/concesion/mlegal/planes/ptfs.pdf

MENSAJES SS7

Mensajes SS7: Signal Unit (SU) Fill-In Signal Units (FISUs): Llevan información básica

del enlace (ACK, etc). Se transmiten de forma continua (cada 150 ms p.e.). Su CRC se calcula para cada mensaje enviado, permitiendo monitorear la calidad del enlace continuamente.

Link Status Signal Units (LSSUs): Muestra el estado de los puntos de señalización, alineamiento de tramas.

Message Signal Units (MSUs): Es el mas importante de los mensajes. Lleva información del proceso Call Control, consultas y respuestas a bases de datos, mantenimiento y gestión de red. Esta información se lleva en el campo SIF. Tienen información del punto de señalización origen y destino (etiqueta de enrutamiento).

Mensajes SS7

Descripción de campos MTP 2 LI (Length Indicator): Indica el tipo de mensaje y su tamaño.

Indica el tamaño de los datos contenidos en el MSU, en bytes, contados desde este campo, hasta antes del campo CRC.

Si el tamaño del MSU es menor de 63 octetos, LI muestra la longitud, en caso contrario LI es 63 e indica que la longitud del mensaje es mayor o igual a 63, hasta 273 octetos.

Longitud máxima de MSU es de 279 octetos: 273 (data) + 1 (flag) + 1 (BSN + BIB) + 1 (FSN + FIB) + 1 (LI + 2 bits spare) + 2 (CRC).

LI ( 6 bits) Tipo de mensaje SS70 FISU1 o 2 LSSU3 a 63 MSU

Flag: Indica el inicio de mensaje. Su valor es “01111110”

BSN (Backward Sequence Number): Confirma la recepción de un mensaje. Contiene el número de secuencia del mensaje reconocido.

BIB (Backward Indicator Bit): Si se activa (”1”)I, indica que no se confirma la recepción de un mensaje.

FSN (Forward Sequence Number): Es el número de secuencia del mensaje (0…127). Cuando el mensaje esta listo para ser transmitido, se incrementa en 1. Luego se calcula el CRC y se transmite

FIB (Forward Indicator Bit): Usado en la recuperación de errores. Cuando se recibe el mensaje, se copia el FSN en el BSN del siguiente mensaje a transmitir de retorno. Se revisa el CRC. Si es correcto, se transmite el mensaje. Si es incorrecto se activa el bit BIB.

Al recibirse la confirmación negativa en BIB, el punto de señalización originante envía todos los mensajes enviados desde el mensaje incorrecto (según el número de secuencia).

Se pueden enviar hasta 128 mensajes sin recibir confirmación. BSN indica el último mensaje reconocido y confirma a todos los mensajes anteriores.

SIO (Service Information Octet): 4 bits Subservice: contiene el

identificador de red (nacional/internacional) y la prioridad (0 - 3). La prioridad se emplea en congestión, y los mensajes de estado de enlace tienen prioridad sobre los mensajes Call Control.

4 bits Service Indicator: Indica la aplicación que usa los servicios MTP, lo cual permite decodificar el contenido del campo SIF.

SIF: Contiene la etiqueta de enrutamiento e la información de señalización y es usado por mensajes del tipo MSU.

Los mensajes FISU y LSSU son enviados entre nodos adyacentes únicamente.

CRC: Se emplea para la detección y corrección de errores.

Funcionamiento MTP 3

MTP 3 realiza el enrutamiento de mensajes basado en la etiqueta de enrutamiento del campo SIF constituida por: DPC (Destination Point Code): ID de nodo

destino OPC (Originating Point Code): ID de nodo

origen SLS (Signaling Link Selection): ID de enlace

saliente

Con esta información los mensajes son enviados a la aplicación correspondiente a través del “service indicator“ del campo SIO y el respectivo enrutamiento realizado por el STP.

MTP 3 también realiza el reenrutamiento en caso de falla de elementos de red.

Asimismo realiza el control de tráfico en casos de congestión.

TCAP, ISUP, etc

Nacional

Contenido del mensaje. Formato depende de la aplicación destino

Circuito saliente SS7

SLS: Determina el enlace de señalización saliente, basado en el DPC. Esto permite asegurar que la información llegue en el orden en que se transmitió y que se pueda hacer el balanceo de carga.

ISUP: ISDN User Part

ISUP define los procedimiento para establecer, gestionar y liberar circuitos troncales de voz, cuando se realizan llamadas entre 2 SSP.

Fuente: Performance technologies

La información ISUP se lleva a través del campo SIF, el cual tiene la etiqueta de enrutamiento y:

CIC (Circuit Identification Code): Identificador de troncal de Voz reservada en Switch origen.

Message Type (IAM, ACM, ANM, REL, RLC)

Mensaje ISUP CodigoIAM 1ACM 6ANM 9REL 12RLC 16

Descripción de mensajes ISUP IAM (Initial Address

Message): Enviado en dirección directa, desde cualquier Switch necesario para llegar al Switch destino. El mensaje contiene el número destino.

ACM (Address Complete Message): Enviado en la dirección de retorno, indica que extremo remoto de la troncal ha sido reservado.El Switch origen entonces, conecta la línea del llamante al circuito troncal para establecer el circuito de voz completo, y luego envía un tono de timbrado al llamante.

ANM (Answer Message): Cuando responde el número llamado, el switch destino envía este mensaje al switch origen. Se inicia la facturación cuando el switch origen ha verificado que el número llamante está conectado al circuito reservado.

REL (Release): Se puede enviar en cualquier dirección, puesto que la llamada puede ser finalizada por el llamante o el llamado.

Se registra a su vez, la causa de terminación de llamadas: Release Cause; ejemplo: Liberación normal (colgado hang up):16 Destino Ocupado: 17

Estos códigos son posteriormente analizados para determinar la calidad del servicio de la red.

RELC (Release Complete): Confirma la liberación del circuito en el otro extremo y finaliza la facturación.

MAP sobre TCAP en MTC

SMSC

SEÑALIZACIÓN SIP

Transporte de la carga útilEstructura de paquete de voz

ETH IP UDP RTP CARGA UTIL g.729Sin compresión de cabecera (Bytes) 14 20 8 12 20

Con compresión de cabecera (Bytes) 14 20

Total Bytes Total bits PPSTasa de transmisión

L2 Kbps

74 592 50 29600

Total Bytes Total bits PPSTasa de transmisión

L2 Kbps

36 288 50 14400

2

Compromiso de diseño: Rendimiento vs. retardo La carga útil (20 Bytes) del paquete se puede aumentar

para reducir la proporción del overhead de la cabecera (40 Bytes en capa 3): son 40 Bytes de cabecera para transmitir solo 20 Bytes de datos!!

Estructura de paquete de voz

ETH IP UDP RTP CARGA UTIL g.729Sin compresión de cabecera (Bytes) 14 20 8 12 40

Con compresión de cabecera (Bytes) 14 40

Total Bytes Total bits PPSTasa de transmisión

L2 Kbps

94 752 25 18800

Total Bytes Total bits PPSTasa de transmisión

L2 Kbps

56 448 25 11200

2

Si bien se reduce la tasa de transmisión, la consecuencia es que aumenta el retardo, ya que la información se envía solo 25 veces por segundo.

La recomendación G.114 de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU-T), especifica un retardo de voz aceptable de 150 ms en un sentido. Siendo aceptable 200 ms en una red privada y como máximo se debe tener 250 ms.

Parámetros estándar de Códecs y anchos de banda requeridos

Detección de Silencios

VAD (Voice Activity Deteccion): Se detecta los periodos de silencio en la señal, los cuales no se envían.

De esta manera se reduce la tasa de transmisión hasta un 35%. La señal se codifica, pero no se envía los periodos de silencio.

Para evitar la percepción de pérdida de comunicación en el receptor, se envían paquetes de silencio, relacionados al nivel de ruido en el transmisor.

Compresión de Cabecera (cRTP) Permite reducir la cabecera de 40

Bytes a valores entre 2 o 4 Bytes. Debe tenerse en cuenta que esto

permite ahorro de recursos en enlaces debiendo realizarse en el transmisor y el receptor.

La señalización– Protocolo SIP

MUCHAS GRACIAS