Dimensionado de una Red Telefónica (versión 1

Telefonía Digital.
Ejemplo: Dimensionado de una red telefónica de tránsito basada en VoIP.
Ejemplo: Dimensionado de una Red Telefónica de tránsito
basada en VoIP.
Comentarios generales.
Este es un análisis muy simplificado de dimensionamiento de una red de tránsito
empleando VoIP sobre una red de paquetes. No analizamos los problemas de transporte
por debajo de las capas MPLS y ATM, para lo cual se debería prevér una red de
transporte con determinadas condiciones de calidad de servicio que escapa al objetivo
del ejemplo. Estas redes de transporte pueden ser Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet
o SDH, empleándose mayoritariamente SDH como tecnología de backbone de
transporte si se desea brindar una determinada calidad de servicio.
Tampoco se analiza en profundidad los protocolos involucrados en la arquitectura, ni su
demanda de ancho de banda, entendiendo que para bajo tráfico su ancho de banda
requerido es comparativamente bajo respecto al de voz y se analiza en otros materiales
del curso el uso de los protocolos requeridos.
Arquitectura de red elegida.
Se conectan dos centrales telefónicas por medio de un grupo de troncales
implementados sobre una red de tránsito que emplea VoIP, la Figura 1 muestra los
Gateways de VoIP que se conectan a troncales basados en circuitos provenientes de
centrales de conmutación de tecnología de circuitos. La arquitectura propuesta emplea
protocolo “peer to peer” H.323, con control de encaminamiento de llamadas por
Gatekeeper.
Figura 1: Red de tránsito (Clase 4) basada en VoIP, interconectando dos centrales basadas
en conmutación de circuitos de Clase 5.
Parámetros de diseño:
 Grado de Servicio: 1%
 Tráfico de Busy Hour entre las dos centrales de la Figura 1: 15 Erl.
 Calidad de servicio: Carrier Grade (99,999%) (conocido como “5 nueves de
disponibilidad”)
 MOS: 3.9 o superior.
 Retardo de paquetización 50 mseg.
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Ejemplo: Dimensionado de una red telefónica de tránsito basada en VoIP.
Solución técnica.
Con los anteriores valores, mediante la siguiente tabla que aproxima la fórmula de
Erlang B, se puede determinar la cantidad de troncales de voz necesarios para dar el
grado de servicio deseado.
Busy Tour(Erl)\ G de Serv(%)
12
13
14
15
16
0.010
20
22
23
24
25
0.005
22
23
24
26
27
0.001
26
26
27
28
30
Tabla 1: Cantidad deCircuitos (Erlang B) para diferentes grados de servicio e intensidades de
tráfico.
Para el tráfico cursado y con el grado de servicio deseado, se necesitan 28 circuitos.
Esto significa que en la hora más cargada se debe soportar el equivalente a 28 troncales
de voz en la red de tránsito.
Si el transporte se implementa sobre una red de paquetes, será necesario garantizar un
determinado ancho de banda para mantener el grado de servicio (garantizar el número
de troncales) y la calidad de voz. El ancho de banda necesario dependerá de la
compresión a utilizar, multiplicando la cantidad de troncales por el ancho de banda
requerido por cada troncal vocal. La compresión debe salir de un compromiso entre la
calidad de la voz (MOS p. ej.), el ancho de banda disponible y el retardo máximo
tolerable. Para los distintos tipos de compresión se presentan tablas del ancho de banda
mínimo necesario en función de la cantidad de circuitos. Para obtener un MOS de 3.9, y
emplear el menor ancho de banda posible en la red de backbone, se debería emplear
G.729 (CS-CELP) de la Tabla 2.
G 723.1 (ACELP)
Canales
20
22
23
24
25
26
27
28
29
30
BW (Kbps)
320
352
368
384
400
416
432
448
464
480
G 726
Canales
20
22
23
24
25
26
27
28
29
30
BW (Kbps )
960
1056
1104
1152
1200
1248
1296
1344
1392
140
G.729(CS-CELP)
Canales
20
22
23
24
25
26
27
28
29
30
BW (Kbps)
480
528
552
276
600
624
648
672
696
720
Tabla 2. Anchos de banda requeridos para diferentes CODECs de voz.
Con las tablas anteriores se estima el ancho de banda mínimo necesario para
implementar el transporte. Luego hay que considerar que dicho ancho de banda debe
estar reservado para estos fines por lo cual es necesario contar con una arquitectura
de red que permita hacer este tipo de reserva, como ser ATM, MPLS, etc. A su vez
estas introducen overhead adicional el cual también deberá ser considerado a la hora
de la reserva. Esta reserva deberá garantizar el nivel de calidad de servicio de diseño
y el MOS requerido, por lo que el ancho de banda se debe garantizar así como el
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Ejemplo: Dimensionado de una red telefónica de tránsito basada en VoIP.
retardo debe ser lo menor posible y sin variaciones (jitter), lográndose por medio de
ingeniería de tráfico en ATM o MPLS. En el curso se analizaron las características
de la ingeniería de tráfico en MPLS.
Finalmente, una vez que se definió el PVC o el LSP según la arquitectura elegida
hay que estudiar si el camino cumple con los requisitos imprescindibles de retardo y
jitter.
Una vez definido el camino se puede estimar el retardo máximo, como la suma del
retardo de los enlaces que lo componen más el retardo de compresión y
descompresión, el cual en la mayoría de los casos es aproximable por el tiempo de
muestreo necesario.
Por otra parte el jitter es una de las magnitudes más difíciles de estimar, sin embargo
para eliminar su efecto solo es necesario agregar un buffer en recepción, lo cual
implica volver a estudiar el problema del retardo.
Es importante destacar que el protocolo IP, UDP y RTP provocan un overhead
considerable en voz comprimida que emplea paquetes, resultando en un incremento
de ancho de banda que puede ser, según el retardo de paquetización, de hasta el 50%
del ancho de banda utilizado por la codificación de voz. Los encabezados IP pueden
ser comprimidos en algunos tramos, lo que mejora en alguna medida la eficiencia,
existen RFC del IETF que avalan estos métodos. También es importante considerar
que cada paquete IP solo contiene muestras de voz de un único troncal, no es
posible multiplexar múltiples troncales en un mismo paquete para mejorar la
eficiencia.
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