UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Decanato de Estudios

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
Decanato de Estudios Profesionales
Coordinación de Ingeniería Electrónica.
Interconexión de redes de telefonía básica y larga distancia nacional en Colombia en SS7
y tráfico internacional a través de USA mediante VoIP
Por:
Luis Miguel Otero Fernández-Concheso
Carnet # 03-36268
Sartenejas, Octubre de 2008
UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
Decanato de Estudios Profesionales
Coordinación de Ingeniería Electrónica.
Interconexión de redes de telefonía básica y larga distancia nacional en Colombia en SS7
y tráfico internacional a través de USA mediante VoIP
Por:
Luis Miguel Otero Fernández-Concheso
Carnet # 03-36268
Realizado con la asesoría de:
Tutor Académico: Prof. Salazar E., Antonio J.
Tutor Industrial: Ing. Farall, Marcelo
INFORME FINAL DE CURSOS DE COOPERACIÓN
TÉCNICA Y DESARROLLO SOCIAL
Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar
como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Electrónico.
Sartenejas, Octubre de 2008.
UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
Decanato de Estudios Profesionales
Coordinación de Ingeniería Electrónica.
Interconexión de redes de telefonía básica y larga distancia nacional en Colombia en SS7
y tráfico internacional a través de USA mediante VoIP
INFORME FINAL DE CURSOS DE COOPERACIÓN
TÉCNICA Y DESARROLLO SOCIAL
presentado por
LUIS MIGUEL OTERO FERNÁNDEZ-CONCHESO
Resumen:
Se presentan las pautas y recomendaciones a tomar en cuenta a la hora de implementar
un sistema de interconexión de señalización “Signaling System 7” (SS7) utilizando “Voice
over Internet Protocol” (VoIP). El sistema servirá para comunicar a Multillama Colombia S.A.
(filial de Multiphone Latin America, Inc.) con Telecom, operadora de telefonía en Colombia.
La elección de aquellos dispositivos electrónicos que conforman el sistema se basó en el
equilibrio de costo pero en especial en el factor de rendimiento y robustez. El objetivo
principal que buscan los módulos del diseño es la eficiente, adecuada y correcta comunicación
(que cumpla lineamientos de la CRT en Colombia) entre la “Public Switched Telephone
Network” (PSTN) y redes de datos con protocolo de internet (IP) que permita ofrecer un
servicio de telefonía de larga distancia a los usuarios. Para poder acoplar la señalización SS7
de la PSTN a redes de datos, se utilizó un sistema que contiene una compuerta de enlace en
software (llamado “Soft-Switch PSTN Gateway”, o PGW2200) que corre en servidores “Sun
Mycrosystems, Inc.”. El PGW2200 es un agente de llamadas que brinda el control de las
comunicaciones telefónicas; se encarga de conectar, desconectar y monitorear el estado de las
llamadas que se realicen. Este software soporta un gran porcentaje de variantes internacionales
de SS7 (tanto de la IETF y UIT), y permite a operadoras realizar el enrutamiento de llamadas
telefónicas de voz a través de redes de datos. Fueron estudiados otros equipos como:
conmutador de red de área local (LAN), servidores de acceso a red (“Network Access
Servers”, NAS) y “IP Transfer Points” (ITP). Estos se implementarán con el fin de crear un
sistema que tenga confiabilidad, redundancia, y permita ofrecer el servicio de Libre Marcación
en Colombia.
Palabras Claves:
VoIP, PSTN, SS7, Señalización, PGW2200, Sistema de Interconexión.
Aprobado con mención:____________
Postulado para el premio:____________
Sartenejas, Octubre de 2008
A mi familia con amor.
Gracias por todo.
AGRADECIMIENTOS
Quiero agradecer al Ingeniero Humberto Itriago, y todo el personal de la empresa
Multiphone Latin America, por permitirme la oportunidad de incursionar en el mundo laboral
de manera satisfactoria.
A la Ing. Alexandra Centeno y mis tutores, por los valiosos consejos y aportes en los
momentos oportunos así como por las críticas constructivas tanto en la realización del
proyecto como en la preparación de este informe.
A la Universidad Simón Bolívar por formarme como ingeniero y como persona.
A mis padres, mi abuelo Aurelio Concheso y mi familia, por estar siempre al lado con
dedicación, ejemplo e inteligencia.
Luis Miguel Otero Fernández-Concheso
i
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE GENERAL .............................................................................................. i
ÍNDICE DE FIGURAS ....................................................................................... iv
ÍNDICE DE TABLAS ......................................................................................... vi
LISTA DE ABREVIATURAS ..........................................................................vii
INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 1
Capítulo 1. ANTECEDENTES ........................................................................... 4
1.1.- Un nuevo servicio .......................................................................................................... 5
1.2.- Señalización “Signaling System N° 7” (SS7) ............................................................... 6
Capítulo 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA....................................... 8
Capítulo 3. MARCO TEÓRICO ...................................................................... 10
3.1.- Fundamentos teóricos de la Red Telefónica Pública Conmutada ............................... 10
3.2.- Señalización “Signaling System N° 7” (SS7) ............................................................. 14
3.2.1.- Arquitectura de una red SS7 ............................................................................ 14
3.2.2.- Revisión de SS7. Modelo de Capas. Comparación con el modelo OSI .......... 19
3.3.- Tecnología de voz sobre protocolo IP ......................................................................... 30
3.3.1.- Revisión del protocolo IP. Modelo OSI .......................................................... 31
3.3.2.- Análisis de funcionamiento de VoIP ............................................................... 35
3.3.3.- Protocolos de señalización IP .......................................................................... 36
3.4.- Inter-operación PSTN y VoIP ..................................................................................... 43
3.4.1.- Telefonía de paquetes de Cisco ....................................................................... 43
3.4.2.- Señalización PSTN sobre IP ............................................................................ 48
Capítulo 4. DISEÑO DEL SISTEMA .............................................................. 51
4.1.- Características de la interconexión a diseñar. Fusión de SS7 con VoIP ..................... 51
4.2.- Servicio de telefonía que presta el sistema .................................................................. 54
4.3.- Regulaciones
y/o
recomendaciones
de
la
Comisión
de
Regulación
de
Telecomunicaciones (CRT) en Colombia ............................................................................. 55
4.3.1.- Procedimientos para la instalación de equipos en Colombia .......................... 56
ii
4.4.- Estudios de apoyo. Interconexión SS7 de Multiphone en Caracas (Cantv) ................ 59
4.5.- Elección del sistema y protocolo IP a implementar .................................................... 63
4.5.1.- Elección de los equipos que conformarán el sistema ...................................... 67
4.6.- Diseño de la disposición de los equipos en el sistema ................................................ 82
4.6.1.- Módulo 1.......................................................................................................... 84
4.6.2.- Módulo 2.......................................................................................................... 89
4.6.3.- Módulo 3.......................................................................................................... 91
4.7.- Equipos, instalación y configuraciones básicas ........................................................... 93
4.8.- Flujo de llamada con el sistema de interconexión ....................................................... 99
Capítulo 5. ACTIVIDADES ADICIONALES EN LA EMPRESA ............. 102
5.1.- Configuración del grupo conmutador de red de área local (LAN) ............................ 102
5.2.- Configuración de “gateways” del “Hairpin” ............................................................. 104
5.3.- Mantenimiento y sustitución de equipos en horas de bajo tráfico ............................. 106
5.4.- Actualización de tablas de costos y tarifas de operadores ......................................... 107
5.5.- Mejoras al “Call-center” ............................................................................................ 108
Capítulo 6. CONCLUSIONES ........................................................................ 110
Capítulo 7. RECOMENDACIONES .............................................................. 113
GLOSARIO ...................................................................................................... 115
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................... 118
ANEXOS ........................................................................................................... 120
Anexo 1. Empresa Multiphone Latin America, Inc. .......................................................... 120
Anexo 2. Fotos del “Tele-place”. Equipos del sistema ...................................................... 123
Anexo 3. Resolución de CRT. Asignación de Código de Operador 440. .......................... 125
Anexo 4. Funcionamiento de la red PSTN ........................................................................ 127
Anexo 5. Señalización. Clasificaciones ............................................................................. 130
1.- PSTN: “User-2-Network”, “Network-to-Network” ............................................. 130
2.- Señalización Analógica y Digital ........................................................................ 131
3.- Señalización “In-Band” y “Out-Of-Band” .......................................................... 131
4.- CAS y CCS .......................................................................................................... 132
Anexo 6. “Integrated Services Digital Network” (ISDN).................................................. 133
iii
Anexo 7. Modelo de referencia OSI .................................................................................. 136
Anexo 8. Flujo de llamadas................................................................................................ 138
1.- “Signaling System 7” ........................................................................................... 138
2.- PSTN ................................................................................................................... 139
3.- VoIP ..................................................................................................................... 140
4.- MGCP .................................................................................................................. 141
Anexo 9.
Solicitud de Interconexión de Multillama S.A ................................................. 142
Anexo 10. Oferta Básica de Interconexión. Telecom ......................................................... 144
Anexo 11. Anexo 012 de la resolución 087 de la CRT. Planilla de solicitud de OPC ...... 145
Anexo 12. “Data–Sheet” del PGW2200 ............................................................................ 146
Anexo 13. “Data–Sheet” de “Cisco IP Transfer Point” (ITP) ........................................... 150
Anexo 14. “Data – Sheet” del NAS “Cisco AS5350” ....................................................... 152
iv
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1-1. Funcionamiento de VoIP y alcance de la empresa ................................................... 5
Figura 3-1. Configuración básica de redes telefónicas. Tomada de (Davidson, Peters, Bhatia,
Kalidindi, & Mukherjee, 2006, p.6) .......................................................................................... 11
Figura 3-2. Red Telefónica con operador manual. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.7) .... 12
Figura 3-3. Diagramas de red directa y con jerarquía de conmutadores. Tomada de (Davidson
et al., 2006, p.10) ....................................................................................................................... 13
Figura 3-4. Red telefónica con jerarquía de conmutadores. Tomada de (Davidson et al., 2006,
p.11) ........................................................................................................................................... 13
Figura 3-5. Esquema de una red SS7. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.80) ...................... 15
Figura 3-6. Puntos de señalización de la red ............................................................................. 15
Figura 3-7. Modos de señalización SS7. Tomada de (UIT-T. Q.700, 1994, p.9) ..................... 18
Figura 3-8. Tipos de enlaces en una red SS7 ............................................................................. 18
Figura 3-9. Modelo de capas de protocolos OSI y SS7. Tomada de (UIT-T. Q.700, 1994,
p.11) ........................................................................................................................................... 20
Figura 3-10. Estructura de un mensaje FISU. Tomada de (UIT-T. Q.703, 1994, p.14)........... 22
Figura 3-11. Estructura de un mensaje LSSU. Tomada de (UIT-T. Q.703, 1994, p.14) ......... 22
Figura 3-12. Estructura de un mensaje MSU. Tomada de (UIT-T. Q.703, 1994, p.14)........... 23
Figura 3-13. Estructura de un mensaje MTP3. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.96) ........ 25
Figura 3-14. Estructura de un mensaje ISUP. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.108) ........ 28
Figura 3-15. Interfaz TCAP. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.110) .................................. 30
Figura 3-16. Modelo de referencia OSI. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.130) ................ 31
Figura 3-17. Formato de direcciones IP. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.136) ................ 33
Figura 3-18. Encabezado de VoIP: RTP/UDP/IP. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.161) . 35
Figura 3-19. Elementos de una red H.323. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.245) ............ 36
Figura 3-20. Funciones de un “Gateway”. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.247) ............. 37
Figura 3-21. Protocolos H.323. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.250) .............................. 39
Figura 3-22. Elementos de MGCP. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.302) ........................ 41
v
Figura 3-23. Composición funcional de la arquitectura Cisco. Tomada de (Davidson et al.,
2006, p.323) ............................................................................................................................... 44
Figura 3-24. Interfaces del PGW2200. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.329) .................. 46
Figura 3-25. Bloques funcionales internos del PGW2200 ........................................................ 47
Figura 3-26. Implementación del PGW2200 con MGCP. Tomada de (Davidson et al., 2006,
p.337) ......................................................................................................................................... 48
Figura 3-27. “ISDN User Adaptation Layer”, IUA. Tomada de (Rusell, 2002, p. 134). .......... 50
Figura 3-28. Protocolos del “IP Transfer Point”. Tomada de (Cisco Systems, Inc., 2006, p.2)
................................................................................................................................................... 50
Figura 4-1. Diagrama lógico del sistema ................................................................................... 52
Figura 4-2. Sistema de interconexión Multiphone Vzla. – Cantv ............................................. 60
Figura 4-3. Pila de protocolos del ITP. Tomada de (Cisco Systems, Inc., 2006, p.2).............. 72
Figura 4-4. Transferencia de mensajes utilizando M3UA del ITP. Tomada de (Cisco Systems,
Inc., 2002, p. 3) .......................................................................................................................... 74
Figura 4-5. Transferencia de mensajes utilizando SUA del ITP. Tomada de (Cisco Systems,
Inc., 2002, p. 4) .......................................................................................................................... 75
Figura 4-6. Configuración de “Dial Peers” en una llamada VoIP. Tomada de (Cisco Systems,
Inc., 2007, p. A-2)...................................................................................................................... 80
Figura 4-7. Pila de protocolos de RLM. Tomada de (Cisco Systems, Inc., 1999, p.12) .......... 81
Figura 4-8. Sistema de interconexión Multillama – Telecom. Tomada de (Cisco Systems, Inc.,
2008, p.2) ................................................................................................................................... 82
Figura 4-9. Alcance de las operadoras en la interconexión ....................................................... 83
Figura 4-10. Configuraciones “quad-redundant” y “quasi-redundant” ..................................... 85
Figura 4-11. Red VLAN ubicada dentro de una red de área local (LAN) ................................ 87
Figura 4-12. Protocolos de comunicación NAS–PGW2200. Tomada de (Cisco Systems, Inc.,
1999, p.12) ................................................................................................................................. 90
Figura 4-13. Tarjetas de red y VLAN en un servidor NAS ....................................................... 91
Figura 4-14. Pila de protocolos de H.323. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.250) ............. 92
Figura 4-15. Instalación de equipos en un “Rack”. Tomada de (Cisco Systems, Inc., 1999,
p.22) ........................................................................................................................................... 95
vi
Figura 4-16. Sistema de interconexión a configurar. Tomada de (Cisco Systems, Inc., 2008,
p.2) ............................................................................................................................................. 96
Figura 4-17. Sistema de interconexión en la comunicación usuario – destino.......................... 99
Figura 5-1. Alcance de los operadores telefónicos en VoIP.................................................... 104
Figura 5-2. Configuración “Hairpin” en Multiphone .............................................................. 105
Figura 5-3. Capacidad de expansión brindada por el “Hairpin”.............................................. 106
Figura A.1. Servidor Sun Microsystem Sun Fire V-240. “Host” del PGW2200 .................... 123
Figura A.2. Ing. Marcelo Farall (Tutor Industrial). Pruebas en horas de bajo tráfico ............. 123
Figura A.3. Par de STP. “Cisco 2600” .................................................................................... 124
Figura A.4. Grupo de compuertas “Gateway”, Cisco AS5300 ............................................... 124
Figura A.5. Parte posterior de los “gateway”. Dos tarjetas de acceso a red ............................ 124
Figura A.6. Señal analógica y digital atraviesan canal de amplificadores. Tomada de
(Davidson et al., 2006, p.8) ..................................................................................................... 127
Figura A.7. Asignación de canales DS0 en un T1-carrier ...................................................... 129
Figura A.8. Asignación de frecuencias DTMF. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.12) ..... 130
Figura A.9. Canales B y D en interfaz BRI. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.13) .......... 134
Figura A.10. Puntos de referencia de BRI. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.67) ............ 134
Figura A.11. Puntos de referencia de PRI. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.68)............. 135
Figura A.12. Modelo de referencia OSI. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.130).............. 136
Figura A.13. Flujo de una llamada SS7. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.112) .............. 138
Figura A.14. Flujo de una llamada PSTN. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.164) ........... 139
Figura A.15. Flujo de una llamada VoIP. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.167) ............ 140
Figura A.16. Flujo de llamada con MGCP. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.314) ......... 141
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 3-1. Usuarios del mensaje MSU e indicador de servicio. Tomada de (Davidson et al.,
2006, p. 95) ................................................................................................................................ 24
Tabla 3-2. Mensajes de señalización ISUP. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.108) ........... 28
Tabla 4-1. Protocolos que soporta el PGW2200 y sus beneficios. Tomada de (Cisco Systems,
Inc., 2007, p. 5) .......................................................................................................................... 68
vii
LISTA DE ABREVIATURAS
ANSI
“American National Standards Institute”. Instituto Americano Nacional
Para Estándares.
.
BRI
“Basic Rate Interface”. Interfaz de Velocidad Básica.
CAS
“Channel Associated Signaling”. Señalización Asociada a Canal.
CCS
“Common Channel Signaling”. Señalización por Canal Común.
CIC
“Circuit Identification Code”. Código Identificador de Circuito.
CLASS
“Custom Local Area Signaling Services”.
COT
“Continuity Test”. Prueba de Continuidad SS7.
CRT
Comisión de Regulación de Telecomunicaciones en Colombia.
DPC
“Destination Point Code”. Dirección de Punto de Señalización Destino.
DS0
“Digital Signal 0”. Señal Digital 0.
ETSI
“European Telecommunications Standards Institute”. Instituto de
Estándares Europeo de Telecomunicaciones.
FCC
“Federal Communications Comission”. Comisión Federal de
Comunicaciones.
FISU
“Fill-In Signal Unit”. Unidad de Señalización para Rellenar Enlace.
GTT
“Global Title Translation”. Traducción de Título Global.
IETF
“Internet Engineering Task Force”.
IP
“Internet Protocol”. Protocolo de Internet.
ISDN
“Integrated Services Digital Network”. Red Digital de Servicios
Integrados (RDSI).
ISUP
“ISDN User Part”. Parte de usuario de ISDN (PU-RDSI).
ITP
“IP Transfer Point”. Punto de Transferencia IP.
IUA
“ISDN User Adaptation Layer”. Capa de Adaptación de Usuario ISDN.
LAN
“Local Area Network”. Red de Área Local.
LSSU
“Link Status Signal Unit”. Unidad de Señalización de Estado de Enlace.
M2PA
“MTP2 Peer-to-Peer Adaptation Layer”. Capa de Adaptación de MTP2.
M3UA
“MTP3 User Adaptation Layer”. Capa de Adaptación de Usuario
MTP3.
viii
MAC
“Media Access Control”. Control de Acceso al Medio.
MCU
“Multipoint Control Unit”. Unidad de Control Multipunto.
MG
“Media Gateway”. Compuerta de Enlace de Medios.
MGC
“Media Gateway Controller”. Controlador de Compuerta de Enlace de
Medios.
MGCP
“Media Gateway Control Protocol”. Protocolo de Control de MG.
MLA
“Multiphone Latin America, Inc.”
MOS
“Mean Option Score”. Parámetro que mide calidad de audio.
MTP
“Message Transfer Part”. Parte de Transferencia de Mensajes.
NAS
“Network Access Server”. Servidor de Acceso a Red.
NOC
“Network Operations Center”. Centro de Operaciones de Red.
NSP
“Network Service Part”. Parte de Servicio de Red.
OBI
Oferta Básica de Interconexión.
OPC
“Operating Point Code”. Código de Punto de Señalización de
Operación.
OSI
“Open System Interconnection”. Interconexión de Sistemas Abiertos.
PBX
“Private Branch Exchange”. Central Secundaria Privada.
PC
“Point Code”. Código de Punto de Señalización (CPS).
PCM
“Pulse Code Modulation”. Modulación por Pulsos Codificados.
PGW
“PSTN-Gateway”. Compuerta de Enlace de la Red PSTN.
POTS
“Plain Old Telephone Service”. Servicio Telefónico Ordinario Antiguo.
PRI
“Primary Rate Interface”. Interfaz de Servicio Primario (RDSI – PRI)
PSTN
“Public Switched Telephone Network”. Red Telefónica Pública
Conmutada (RTPC).
QoS
“Quality of Service”. Calidad de Servicio.
RLM
“Redundant Link Manager”. Administrador de Enlaces Redundantes.
RTCP
“RTP Control Protocol”. Protocolo de Control de Transporte en Tiempo
Real.
RTP
“Real-time Transport Protocol”. Protocolo de Transporte en Tiempo
Real.
RUDP
“Reliable User Datagram Protocol”. Protocolo UDP Confiable.
ix
SCCP
“Signaling Connection Control Part”. Parte de Control de Conexión de
Señalización.
SCP
“Service Control Point”. Punto de Señalización de Control de servicio.
SCTP
“Stream Control Transmission Protocol”. Protocolo de Transmisión por
Control de Torrentes.
SIGTRAN
“IETF Signaling Transport Protocol Stack”. Grupo de Protocolos de
Transporte de Señalización.
SIP
“Session Initiation Protocol”. Protocolo de Inicio de Sesiones.
SIUST
Sistema de Información Unificado del Sector de las
Telecomunicaciones.
SLT
“Signaling Link Terminal”. Terminal de Enlace de Señalización.
SS7
“Signaling System 7”. Sistema de Señalización N° 7.
SSP
“Service Switching Point”. Punto de Conmutación de Servicios.
STP
“Signal Transfer Point”. Punto de Transferencia de Señales.
SUA
“SCCP User Adaptation Layer”. Capa de Adaptación de Usuario
SCCP”.
TCAP
“Transaction Capabilities Application Part”. Parte de Aplicación de
Capacidades de Transacción.
TCP
“Transmission Control Protocol”. Protocolo de Control de Transmisión.
TDM
“Time Division Multiplexing”. Multiplexación por División de Tiempo.
TUP
“Telephone User Part”. Parte de Usuario de Telefonía.
UDP
“User Datagram Protocol”. Protocolo de Usuario de Datagramas.
UIT
Unión Internacional de Telecomunicaciones.
VLAN
“Virtual Local Area Network”. Red de Área Local Virtual.
VoIP
“Voice over Internet Protocol”. Voz sobre Protocolo de Internet.
WAN
“Wide Area Network”. Red de Área Amplia.
INTRODUCCIÓN
El presente informe, es escrito ante la ilustre Universidad Simón Bolívar como
requisito parcial a fin de optar al título de Ingeniero Electrónico. El mismo fue elaborado por
el Bachiller Luis Miguel Otero F., con la asesoría del Profesor Antonio J. Salazar E. a partir
del proyecto de grado titulado, “Interconexión de redes de telefonía básica y larga distancia
nacional en Colombia en ‘Signaling System 7’ y tráfico internacional a través de los Estados
Unidos mediante ‘Voice over Internet Protocol’.” bajo la tutoría del Ingeniero Marcelo Farall,
de la empresa Multiphone Latin America, Inc., localizada en Miami, E.E.U.U.
Se presentan en este libro las etapas y detalles del diseño de un sistema de
interconexión, capaz de manejar la señalización de llamadas telefónicas de larga distancia
nacional e internacional a través de redes telefónicas y redes de datos con protocolo de
internet. Análisis de la inclusión de posibles innovaciones (modificación de protocolos de
comunicación, sustituir equipos por versiones más avanzadas, entre otros) fueron parte de la
estrategia de diseño, como también lo fue la selección de equipos capaces de garantizar niveles
de rendimiento y robustez apropiados para las crecientes demandas de flujo de información al
sistema.
El sistema de interconexión SS7 representa una de etapas más críticas en el proceso de
comunicación, pues de la señalización depende el establecimiento, administración y
desconexión de las llamadas. El sistema habilita la conexión de la llamada en la red telefónica
local (a través de SS7), y su destino internacional (a través de IP). Igualmente, SS7 habilita
una gran cantidad de servicios de telefonía (como llamada en espera, “caller-ID”, tarjetas prepagadas y servicios tipo CLASS), y asegura la alta calidad de servicio (entendida ésta como;
rapidez de conexión de llamadas, minimización de eco, bajo retardo o latencia, alta
confiabilidad y alto nivel MOS, “Mean option score”).
Multiphone Latin America, Inc. (MLA) es una empresa que provee servicios de
telefonía de larga distancia por medio de tecnología de voz sobre protocolo de internet (VoIP)
y cuya estructura consiste de redes privadas y públicas con una columna o “backbone”
(conjunto de troncales o conexiones) de alta calidad en los E.E.U.U, España, Venezuela,
México, Panamá, entre otros. MLA utiliza interconexiones como la SS7 con uso de VoIP (con
2
Cantv en Venezuela, y con AT&T en E.E.U.U) para asegurar la conexión de sus llamadas.
Este tipo de implementaciones ha permitido desarrollar servicios a tarifas altamente
competitivas.
Actualmente la empresa procesa varios cientos de miles de llamadas mensuales, que
satisfacen a miles usuarios a través de todos los Estados Unidos. Sus tarifas permiten tener un
buen posicionamiento en el mercado, y competir con empresas como Sólo Llama, Nexogy,
Americatel, entre otros.
Ante la necesidad de captar nuevos usuarios, promover el desarrollo internacional, y
como resultado de un estudio de mercado realizado por un grupo de analistas de la empresa,
surgió la iniciativa de crear una nueva filial en el exterior; Multillama Colombia S.A. Ubicada
en Bogotá, esta filial permitirá hacer terminación de tráfico al grupo Multiphone (pues las
llamadas internacionales con destino a Colombia podrán conectarse utilizando las nuevas
instalaciones), a la vez que se extiende el servicio telefónico de Libre Marcación a los usuarios
de Colombia.
De esta manera, el proyecto se enfoca en el diseño del sistema de interconexión que
maneje la señalización para las llamadas de Libre Marcación de la nueva sucursal Multillama
en Bogotá, Colombia. El rol del pasante en el proyecto de pasantía, abarca todos los putos del
diseño concernientes a la elección de módulos, dispositivos electrónicos y demás “hardware”
que permita procesar la información en sus distintos protocolos (SS7, IP, entre otros). Para
llevarlo a cabo se mezclaron referencias de interconexiones anteriores junto con la experiencia
adquirida de la pasantía en la empresa.
El presente libro se encuentra dividido en tres secciones principales. La primera
establece los antecedentes y presenta el planteamiento del problema como fue establecido al
inicio de la pasantía del Bachiller Luis Miguel Otero. Esta sección se encuentra distribuida en
los capítulos 1, 2 y 3 (siendo este último el marco teórico que sirve de base para el
entendimiento de las particularidades técnicas presentes en las secciones siguientes).
La segunda parte presenta los parámetros principales del diseño del sistema de
interconexión. Se establecen los lineamientos legales que deben seguirse para la conexión de
equipos
en
Colombia
(recomendaciones
de
la
Comisión
de
Regulación
de
Telecomunicaciones, CRT). Se tratan los equipos, configuraciones, módulos y rasgos más
resaltantes del sistema. Se presenta la metodología y protocolos utilizados para alcanzar la
3
solución que se contempla en el objetivo general; y se explica cada uno de las herramientas
que se emplearon para conseguir un diseño óptimo.
Por último, se presentan una serie de conclusiones y recomendaciones las cuales son
producto de esta investigación. El propósito de este documento es mostrar la elaboración del
modelo de ingeniería de detalle con fin se estandarizar las instalaciones futuras similares a las
de este proyecto.
Capítulo 1
ANTECEDENTES
1.MLA representa un conjunto de empresas de telecomunicaciones que presta servicios
en los E.E.U.U, Venezuela, España, México y Colombia. Desde su creación en 1999,
Multiphone ofrece servicios de telefonía local y de larga distancia nacional e internacional por
medio de tecnologías de avanzada.
Su principal misión es satisfacer las necesidades globales de telecomunicación de los
clientes a través de la creación de productos y servicios innovadores. Multiphone Latin
America, Inc. ha construido una red de telecomunicaciones segura, eficiente y versátil que
provee a los clientes conexiones de alta calidad en el mundo. (Ver Anexo 1)
Latinoamérica ha venido experimentando a través de los últimos años un aumento en la
demanda
en
los
sectores
relacionados
principalmente
con
las
tecnologías
de
telecomunicaciones. Ante la necesidad que tienen las personas de mantenerse conectadas y
comunicadas, han surgido métodos de comunicación nuevos (llamadas a través de
computadoras, “Skype”, salas de “chat”). El número de usuarios y la cantidad de servicios del
mercado ha aumentado, dándole razón de ser a este proyecto y haciéndolo estratégicamente
viable. Principalmente debido a que, antes no se podría cubrir tan extensivamente el mercado
de usuarios en Colombia. Dentro de este orden de ideas, la empresa realizó varios estudios del
estado de su red actual, a fin de actualizarla y expandirla.
Al momento de iniciar la pasantía, la empresa MLA estaba limitada a ofrecer unos
pocos servicios de llamadas a los usuarios de Colombia (para ello se solicitaban préstamos de
servicios a otros operadores). Multillama estaba iniciándose como operador de telefonía de
larga distancia en Colombia, y buscaba maneras de establecerse en el mercado y captar
usuarios. MLA ve la realización de este proyecto y la implementación del sistema en
Colombia como una oportunidad para expandir el alcance internacional de la empresa, a la vez
que ofrecerles un mejor servicio a sus clientes.
5
1.1.- Un nuevo servicio
La central de MLA ubicada en Miami ofrece una amplia variedad de servicios a sus
usuarios en los Estados Unidos. Sin embargo, entre los más populares se pueden encontrar el
servicio de tarjetas pre-pagadas, el “Pin-Free”, y libre marcación.
En el primero el usuario usa el código de una tarjeta (adquirida en cualquier tienda o
farmacia) para llamar a su familiar. Un diagrama básico de este servicio muestra cómo
funciona la tecnología VoIP de manera simplificada, en la Figura 1-1.
Figura 1-1. Funcionamiento de VoIP y alcance de la empresa
La persona llama a un número de acceso determinado (el cual varía de acuerdo a la
ciudad o región geográfica), y la red telefónica PSTN-1 le comunica con el sistema de MLA.
Al conectarla, se transforma la información de “Time-division multiplexing” (TDM) a formato
IP con un “gateway” y la operadora le pide que marque el número al que desea llamar. Al
hacerlo, se origina una llamada IP (generalmente H.323) en la central de MLA, esta vez
dirigida a su destino en cualquier parte del mundo. Los equipos de MLA hacen el
enrutamiento de llamadas (para saber cuál dirección IP asignarle a los paquetes) de acuerdo a
tablas guardadas en el “gatekeeper”, el cual se utiliza para consultas.
6
En el destino, normalmente se encuentra otro operador VoIP, cuyo “gateway” se
encarga de transformar la información de IP a formato TDM. Este operador asociado hace una
llamada a través de la red telefónica PSTN-2 donde se encuentra el usuario destino. A través
de esta llamada se consigue al familiar y se logran conectar los dos extremos del circuito. Un
servidor “Radius” (que no se muestra en la figura) se utiliza para autenticar el número de
tarjeta al inicio de la llamada, y para hacer la facturación de la misma.
El servicio “Pin-Free” funciona de una manera similar. Esta vez el usuario posee una
cuenta asociada a su número telefónico (la cual puede recargar cuando desee). Cuando el
usuario llama al número de acceso de MLA, el sistema lo reconoce automáticamente, y este
sólo debe marcar el número al que desea llamar.
El servicio que se desea implantar en Colombia es uno que por su simplicidad ha
ganado popularidad. Es el servicio de libre marcación. Con este servicio el usuario no tiene
que marcar un número de acceso para hacer una llamada, y luego otro número para su familiar.
Sólo debe marcar directamente el número telefónico de destino, con un prefijo determinado.
Este prefijo depende del operador VoIP (que en el caso de Multillama es 440) y es asignado
por la CRT. El Anexo 3 muestra la resolución donde se asigna el código de Multillama S.A.
La red telefónica PSTN se encarga de reconocer el prefijo y pasar la llamada directamente a
MLA, quien la efectúa automáticamente.
1.2.- Señalización “Signaling System N° 7” (SS7)
“Signaling System 7” (SS7) representa un estándar de señalización CCS (“Common
Channel Signaling”, señalización de canal común) desarrollada a finales de la década de los
años 70 por el Sector de Normalización de la Unión Internacional de Telecomunicaciones,
UIT-T. El SS7 deriva de su predecesor, el “Signaling System N° 6”, el cual fue desarrollado a
finales de los años sesenta (60), y representaba la primera generación de la señalización de
canal común.
El SS7 fue diseñado inicialmente para aplicaciones de control de llamadas telefónicas,
pero dichas aplicaciones se han expandido, y hoy en día el SS7 puede incluir consultas a bases
de datos, transacciones, operaciones de red, e incluso ISDN (“Integrated Services Digital
Network”).
7
SS7 provee la inteligencia a la red PSTN. Realiza la señalización fuera-de-banda (“outof-band”), y mejora la red al encargarse del establecimiento de llamadas, cambio de
información, enrutamiento, operaciones, cargo de llamadas (“billing”) y soporte de otros
servicios.
SS7 suele también llamarse CCSS7 en Norteamérica (“Common Channel Signaling
System 7”); y en algunos países de Europa, especialmente el Reino Unido, se le llama también
C7 (CCITT número 7. Siendo CCITT el antiguo nombre de la UIT). (Davidson et al., 2006).
UIT define el estándar internacional de este tipo de señalización en la serie de
recomendaciones Q.700, o Q.7XX. A pesar de ello, existen una amplia gama de variantes que
han surgido, como el ANSI (“American National Standards Institute”) utilizada en
Norteamérica, y el ETSI (“European Telecommunication Standards Institute”) en Europa.
El objetivo de SS7 consiste en proporcionar una señalización normalizada
internacionalmente:
- Optimizado para el funcionamiento en redes de telecomunicaciones digitales.
- Que pueda satisfacer exigencias presentes y futuras de transferencia de información
para el diálogo entre procesadores dentro de las redes de telecomunicaciones para el control de
las llamadas, de control a distancia y de señalización de gestión y mantenimiento.
- Que ofrezca un medio seguro de transferencia de información en la secuencia
correcta y sin pérdidas ni duplicaciones. (UIT-T, 1994) El sistema de señalización está
optimizado para funcionar en canales digitales de 64 kbit/s. También es adecuado para el
funcionamiento a velocidades más bajas y en canales analógicos. Es adecuado para enlaces
punto a punto, tanto terrenales como por satélite. (Davidson, Peters, Bhatia, Kalidindi, &
Mukherjee, 2006)
Capítulo 2
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
2.La solución de interconexión SS7 representa la columna vertebral del sistema de
telecomunicaciones que permitiría a los usuarios realizar las llamadas telefónicas de larga
distancia a cualquier parte del mundo. Este se encarga de comunicarse con la red telefónica
local del usuario, y con el operador encargado de terminar la llamada vía IP en el lugar de
destino; es decir, representa el puente comunicacional entre el usuario en Colombia y el
familiar al que llama.
A la empresa MLA le es indispensable tener a su disposición dicha columna principal
con una tecnología de punta. Los sistemas que se poseen con otros proveedores (AT&T en los
Estados Unidos, Cantv en Venezuela) fueron de punta cuando se diseñaron. Sin embargo, ante
una tecnología siempre en evolución, la cantidad de recursos que la empresa invierta en el
sistema, se verá reflejado en el alcance o capacidades que tenga la interconexión en Colombia.
Adicionalmente, al tomar la decisión estratégica de captar usuarios y mercado en Colombia,
no sería posible sin la implementación de un sistema de señalización (SS7 o cualquiera que se
acuerde).
La justificación de este proyecto radica en la dificultad actual de MLA de captar
nuevos usuarios en el mercado de las telecomunicaciones en Colombia. En este momento la
empresa no se encuentra en la capacidad de ofrecer servicios a potenciales usuarios, debido a
la ausencia de presencia física en dicho país. Adicionalmente, observando el gran tráfico de
llamadas que se realizan en Colombia, la empresa ve el diseño del sistema de interconexión
como una oportunidad para desarrollarse y ampliar la plataforma tecnológica del grupo
Multiphone. En este orden de ideas, surge la necesidad de realizar la interconexión por medio
de un sistema de señalización SS7.
•
Reevaluación del nivel del trabajo
9
Los objetivos principales y secundarios que abarca el proyecto incluyen el diseño e
implementación del sistema de interconexión SS7 entre Multillama Colombia y Telecom
Colombia. Sin embargo, al momento de estar trabajando en el proyecto de pasantía se
concientizó el alto nivel de experiencia que posee MLA en la implementación física de estos
sistemas, y el alto talento que posee la empresa para hacer las instalaciones con rapidez. Esto,
sumado al hecho de que debían cumplirse procedimientos legales de la CRT en Colombia
(explicado con detalle en la parte Recomendaciones de la CRT), y las innovaciones que
pudiera prestar el campo del diseño si se trabajara exclusivamente, provocaron una
reevaluación del nivel de la pasantía y una re-proyección de los objetivos del proyecto.
A partir de lo mencionado, se hizo un corrimiento o “shift” de las responsabilidades del
pasante dentro de MLA. El objetivo principal del proyecto fue generar un diseño del sistema
de interconexión SS7 entre las empresas telefónicas en Colombia que fuera de alta calidad y
que permita, al ser implementado, brindar una gran cantidad de servicios, satisfacer las
demandas de los usuarios, y tener una tecnología lo suficientemente flexible para adaptarse a
los lineamientos legales en Colombia.
Los objetivos que se plantean y pretenden cumplir a lo largo de la pasantía son los
siguientes (sin tomar en cuenta una semana introductoria a la empresa):
•
Hacer un levantamiento de información, recolección de la bibliografía y material de
apoyo para referenciar y utilizar dicha información en el proyecto. (4 semanas)
•
Hacer un análisis general de cuál es el problema que se pretende solucionar, para
plantear una estrategia de diseño. Esta puede surgir de las interconexiones que haya
implementado MLA con otras operadoras telefónicas. (4 semanas)
•
Hacer un estudio de las leyes, normativas o recomendaciones que posea la Comisión
de Regulación de Telecomunicaciones en Colombia, en cuanto a las interconexiones en
SS7. Esto para poder adaptar la interconexión al marco legal en Colombia. (3 semanas)
•
Estudiar los equipos a implementar. Hacer recomendaciones en cuanto a los protocolos
a utilizar, y las configuraciones que hagan que el sistema funcione correctamente. (4
semanas).
•
Plantear conclusiones y recomendaciones, y recopilar las instrucciones necesarias para
poder implementar el sistema SS7. (4 semanas)
Capítulo 3
MARCO TEÓRICO
3.La migración que tuvo la telefonía pública durante la década de los años setenta de una
tecnología analógica a digital, desarrolló de gran manera el alcance de las telecomunicaciones.
Se abrió la posibilidad de crear un abanico de tecnologías que pudieran aumentar la cantidad
de servicios telefónicos presentes en el mercado. Esto generó variantes en los sistemas de
comunicación en cada país o regiones geográficas (resultando a veces en incompatibilidades).
Sin embargo, por medio de métodos de estandarización internacionales se ha logrado difundir
el mercado de las telecomunicaciones a nivel mundial, cubriendo la necesidad de las personas
de estar comunicadas.
Durante los últimos años, la telefonía pública digital y demás sistemas de
telecomunicación han presentado grandes avances en transmisión de datos. Protocolos de
señalización (como SS7 en la red telefónica, o H.323 en las redes de datos), permiten
transmitir la información a través de datos para establecer y mantener las llamadas telefónicas
de voz, video (video-conferencias) y datos (fax). Estos protocolos definen la manera en que
son transmitidos los datos entre los nodos la red. Adicionalmente, el entendimiento de la
transmisión de datos es esencial para comprender y trabajar las redes de telecomunicaciones.
El objetivo del presente capítulo es exponer todos aquellos conocimientos teóricos que
permitan entender el funcionamiento de las redes telefónicas que se utilizan en el mercado
actualmente. De la misma manera, se hace énfasis en aquellos métodos de transmisión que son
esenciales para el entendimiento del desarrollo del presente proyecto.
3.1.- Fundamentos teóricos de la Red Telefónica Pública Conmutada
La invención del teléfono, realizada por Alexander Graham Bell en el siglo XIX marca
el punto de origen en la telefonía y la Red Telefónica Pública Conmutada (o en inglés, PSTN,
“Public Switched Telephone Network”).
11
El físico escocés, nacido en Edimburgo, obtuvo una fuerte influencia por parte de su
familia, pues su padre, abuelo y hermano habían trabajado en locución. Eso, sumado al hecho
de que su madre y esposa fueran sordas, lo motivaron a trabajar a favor del sonido y la
comunicación de la voz a través de medios eléctricos. (Bruce, 1990)
Considerado el padre de la telefonía, Alexander Graham Bell introdujo la patente más
importante, número 174.465 de los Estados Unidos de América en Boston, el 7 de marzo de
1876. Esta establecía “los métodos y dispositivos para transmitir sonidos vocales y otros
sonidos de forma telegráfica… por la generación de ondas eléctricas, similares en forma a
aquellas vibraciones que generan los sonidos en el aire”. (MacLeod, 1999)
Con un diseño bastante simple, no había discado de números, simplemente dos
dispositivos conectados físicamente con un cable. Básicamente una persona levantaba el
teléfono y hablaba con el usuario del lado opuesto (no había un timbre asociado).
Este diseño evolucionó a uno donde la transmisión de voz fuera bi-direccional, y
ambos usuarios pudieran comunicarse. Transmitir las voces a través del cable requería de un
micrófono de carbón, una batería, un electro-imán, y un diafragma de hierro. La voz se
transmitía de manera analógica. (Davidson, Peters, Bhatia, Kalidindi, & Mukherjee, 2006)
En 1878 se completó la primera comunicación telefónica comercial, se llevó a cabo en
New Haven, Connecticut (E.E.U.U). Esto daría paso en un futuro a que se incorporaran
American Bell (fundada por A. G. Bell) y la que sería una de las compañías más grandes del
mundo, “American Telephone and Telegraph” (AT&T).
Pero este diseño implementado seguía teniendo una limitante: los dispositivos que
conforman la comunicación debían estar físicamente conectados a través de un cable.
Figura 3-1. Configuración básica de redes telefónicas. Tomada de (Davidson, Peters, Bhatia,
Kalidindi, & Mukherjee, 2006, p.6)
12
Si se tuvieran 8 usuarios en la red, se tendrían que hacer 28 conexiones directas.
Debido a la imposibilidad de colocar un cable físico a todas las personas del mundo que
quisieran tener un teléfono, y el gran problema económico que eso implicaría, se logró
conseguir una solución que pudiera mapear un teléfono con otro.
Se llama conmutador o “switch”, y usándolo cada usuario necesitaría sólo un cable (y
no N – 1), para conectarlo a la Oficina Central Conmutada. En sus inicios, una operadora
actuaba como “switch”. Ella le preguntaba al usuario a dónde querían llamar, y conectaba
manualmente los dos canales o caminos de voz. Una versión simplificada de la Red Telefónica
Pública Conmutada con el uso de un operador se muestra en la Figura 3-2.
Figura 3-2. Red Telefónica con operador manual. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.7)
Durante los primeros años la red telefónica funcionó bajo esta configuración. A partir
de 1962 se empezó a adoptar en las Redes Telefónicas de E.E.U.U una técnica de
digitalización de la voz que había sido creada por Alex Reeves en 1937, era la modulación por
pulsos (o PCM, “Pulse Code Modulation”). (Interactive, 2004) Así se generaron los canales de
voz (donde la información era transmitida a través de bits) y la jerarquía digital, siendo DS0 su
forma más primitiva, siguiendo por los DS1 o circuitos T1.
La tecnología digital podría ofrecer una mejor calidad de servicio y una reducción en
los costos de operación y mantenimiento de la red. Esto dio impulso para que la PSTN se
expandiera, y generara también redes con distintos propósitos (redes de datos y otros).
La arquitectura de la red telefónica pública se completó con la creación de los
conmutadores digitales, llamados conmutadores clase 5 (o “end office switch”), los cuales
brindan el servicio de telefonía a hogares y oficinas a través del “loop local”.
Así como no es económicamente efectivo colocar cables que conecten el teléfono de
una casa con todas las casas del mundo, tampoco es efectivo colocar cables que conecten cada
13
uno de los conmutadores de oficina central. La Figura 3-3 muestra que una red jerárquica es
más factible y eficiente que la red directa (por menores costos de implementación y mayor
simplicidad).
Figura 3-3. Diagramas de red directa y con jerarquía de conmutadores. Tomada de
(Davidson et al., 2006, p.10)
Los conmutadores actualmente se implementan en jerarquías. Los conmutadores de
oficina central se conectan a través de troncales a “tandem switches” (también llamados
“switch” clase 4). Conmutadores de una mayor jerarquía conectan estos “tandem switches”. La
Figura 3-4 muestra un modelo típico de la jerarquía de conmutadores.
Figura 3-4. Red telefónica con jerarquía de conmutadores. Tomada de (Davidson et al., 2006,
p.11)
La jerarquía de conmutadores de la red telefónica de la actualidad puede ser de hasta 5
niveles (siendo la clase 5 la jerarquía más baja, y clase 1 la más alta). El conmutador clase 1
usualmente conecta tráfico de llamadas internacionales con los conmutadores de alto rango de
otros países. Los de clase 2 usualmente conectan centros de dos o más estados para llamadas
de larga distancia. El conmutador de clase 3, llamado Central Primaria, conecta llamadas
hechas en áreas geográficas que superan el alcance de los conmutadores clase 4. El
conmutador de clase 5 es la oficina central. Representa la conexión directa con el usuario, y le
14
ofrece el tono de discado. En los Estados Unidos hay cerca de 19,000 conmutadores de clase
5. (BookRags, 2006)
El hecho es que la Red Telefónica Pública Conmutada ha recorrido un largo camino
desde 1876 hasta la actualidad. Las operadoras han sido sustituidas por Conmutadores
electrónicos; la comunicación en la red telefónica es casi completamente digital, y como se
verá más adelante, la telefonía asociada a redes de datos (específicamente VoIP) es cada vez
más predominante en el mercado mundial. (Davidson et al., 2006)
En cuanto a los servicios que puede ofrecer la red telefónica PSTN, se puede hacer un
breve análisis. Al igual que casi cualquier industria, es usualmente mejor y más fácil hacer
nuevos negocios con clientes actuales que salir y buscar nuevos clientes. La PSTN es igual.
Los proveedores de servicios locales (LEC, “Local Exchange Carriers”) han aumentado la
oferta de aplicaciones para producir un consumo mayor de sus clientes. Servicios comunes
pueden ser; llamada en espera, redirección de llamada, llamada en conferencia, bloqueo de
llamadas, bloqueo de ID, tarjetas pre-pagadas, llamadas de larga distancia y a números 800
(donde no se le cobra al que efectúa la llamada). Más adelante se comentará que los servicios
CLASS son habilitados por la infraestructura de SS7.
3.2.- Señalización “Signaling System N° 7” (SS7)
La señalización es un terreno muy amplio, donde existen alta cantidad de variantes. En
la parte de anexos se estudian las distintas clasificaciones que se le pueden dar a la
señalización, dependiendo de las propiedades que posea. Se tratan aquellos tipos de
señalización que son más importantes para la industria y que utilizan la mayoría de las
corporaciones en sus instalaciones. Se hace también un acercamiento a cuestiones como ISDN
(“Intergrated Services Digital Network”), antes de continuar estudiando a fondo la
señalización SS7.
3.2.1.- Arquitectura de una red SS7
La red SS7 es utilizada para conmutar mensajes que contienen información para
conectar, desconectar y administrar llamadas telefónicas. Los nodos de la red están equipados
con funcionalidad SS7. Además, por ser señalización de canal común CCS, toda la
15
información se transmite por un plano lógicamente separado al de los circuitos de voz. Las
redes SS7 consisten de tres elementos de señalización, SSP (“Service Switching Point”), STP
(“Signal Transfer Point”) y SCP (“Service Control Point”); y una variedad de tipos de enlaces,
como se muestra en la Figura 3-5. (Davidson et al., 2006)
Figura 3-5. Esquema de una red SS7. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.80)
3.2.1.1.- Puntos de señalización
También conocidos como Elementos de Señalización, Conmutadores, Nodos, Puntos
de Fin (“signaling point”, “switches”, “nodes”, “endpoints”); estos separan lógicamente la red
de voz a la red de señalización. Todos los nodos están identificados por una dirección
numérica para el enrutamiento de mensajes llamada Código de Punto (“point code”), como
indica la Recomendación Q.704. Cada mensaje de señalización contiene las direcciones de
código de punto de la fuente y destino.
Figura 3-6. Puntos de señalización de la red
-
“Service Switching Point”. SSP
Los SSP son conmutadores telefónicos clase 5 o 4 que poseen la capacidad de utilizar
el protocolo SS7; ellos originan y terminan llamadas. Proveen mensajes (basados en circuitos,
“circuit-based”) de señalización a otros SSP para conectar, desconectar y administrar llamadas
telefónicas. Los mensajes que no son basados en circuitos son usados como consultas a bases
16
de datos (“database queries”) cuando el número discado es insuficiente para realizar la
llamada.
Los SSP de oficina central se conectan directamente a la interfaz de sus usuarios. Los
protocolos pueden ser analógicos o digitales, y pueden estar basados en ISDN-PRI o en CAS
(“Channel Associated Signaling”). Este conmutador está a cargo de traducir los mensajes del
suscriptor en mensajes SS7 para establecer la llamada.
El SSP utiliza el número discado para completar la llamada telefónica. En caso de que
sea un número 800, 8XX, 9XX (donde el usuario que hace la llamada no la paga), se manda un
mensaje de consulta a un SCP pidiendo la información de la ruta (número) necesaria para
completar la llamada.
-
“Signal Transfer Point”. STP
Los STP son una parte integral de la arquitectura SS7 al proveer acceso a la red. Se
encargan de conmutar los mensajes de señalización basados en la dirección del destino
(“destination point code”) contenida en el mensaje.
Los STP están configurados en parejas para proveer de redundancia y mayor
disponibilidad. Ambos STP realizan funciones idénticas y se consideran los STP locales para
el SCP o el SSP al que estén conectados directamente.
Los mensajes basados en circuito (“circuit-based”) se crean en el SSP, el cual los
empaqueta en mensajes SS7 y transmite a la red. Usualmente contienen solicitudes de
conexión o desconexión de llamadas. Estos mensajes deben ser reenviados hasta que alcancen
su destino, otro SSP. La función principal de los STP en la red es el enrutamiento apropiado de
los paquetes para que estos alcancen su destino.
Los mensajes que no están basados en circuito (“non-circuit-based”) que se originan en
el SSP son consultas a bases de datos solicitando información necesaria para poder completar
la llamada. La función del STP en la red es hacer el enrutamiento de los paquetes
adecuadamente entre el SSP y la interfaz de la base de datos, conocida como SCP (“Service
Control Point”). El SCP es la interfaz a la base de datos que provee el número de dirección
requerida para completar la llamada.
Además de hacer el enrutamiento de mensajes SS7, los STP son capaces de realizar
servicios de puerta (“gateway”) como GTT (“Global Title Translation”). Esto centraliza la
selección del SCP y la base de datos a consultar. Si el SSP no tiene información de la
17
dirección destino del SCP, le transmite la consulta de base de datos a su STP local. El STP
realiza GTT y re-direcciona el destino de la consulta al SCP apropiado. Entonces los SSP no
tienen la necesidad de mantener la dirección de todas las posibles bases de datos destino.
El STP busca a través de su propia tabla de traducción para resolver los asuntos:
- La dirección de Código de Punto del SCP apropiado para la base de datos.
- El número de subsistema para la base de datos.
El STP también puede realizar un GTT parcial, donde utiliza su tabla de traducción
para transmitir la solicitud a otro STP, el cual completará la solicitud. (Davidson et al., 2006)
-
“Service Control Point”. SCP
El SCP provee la interfaz a la base de datos donde se encuentra información adicional
del enrutamiento para mensajes no basados en circuito. La base de datos se direcciona a través
de un número de subsistema, el cual es único para cada base de datos. El número de
subsistema es conocido al nivel de SSP, se obtiene de la red PSTN cuando se origina la
solicitud. El número de subsistema identifica a la base de datos donde se encuentra
almacenada la información y lo utiliza el SCP para responder a la consulta.
La base de datos más común utilizada es la “800-Database”, o base de datos para
números 800. Esta provee la información de rutas para números especiales. La respuesta a la
consulta es un número de enrutamiento. En este caso, el número de respuesta es el número
telefónico donde terminará la llamada.
3.2.1.2.- Enlaces de señalización
Todos los nodos en la red SS7 se conectan a través de enlaces de señalización. Estos
enlaces, “Full-Duplex”, transmiten y reciben simultáneamente los mensajes SS7 en la red. Los
enlaces son regularmente de plataformas de redes de datos de 56 o 64 kbps, en líneas directas,
o multiplexadas en canales, como las troncales T1 o E1.
•
Modos de señalización
El protocolo SS7 utiliza tres modos distintos de señalización: Señalización Asociada,
no–Asociada
y
Cuasi–Asociada
(“Associated”,
“Nonassociated”,
“Quasi–associated
Signaling”).
La Figura 3-7 muestra los distintos modos de señalización existentes en SS7.
18
Figura 3-7. Modos de señalización SS7. Tomada de (UIT-T. Q.700, 1994, p.9)
La asociada es la forma más simple. Los caminos de voz y señalización están
conectados directamente entre los SSP.
La no-asociada utiliza un camino lógicamente distinto para la voz y la señalización.
Los mensajes de señalización pasan a través de varios nodos antes de alcanzar el objetivo
final. El camino de voz puede estar conectado directamente al conmutador de oficina central.
Este es el modo de señalización más común utilizado en las redes SS7.
La señalización cuasi-asociada, utiliza el camino lógico que atraviesa el mínimo
número de STP para alcanzar su destino final. El beneficio de utilizarla es que la latencia de la
red se ve minimizada debido al bajo número de puntos de transferencia. (UIT-T, 1994)
•
Enlaces y conjuntos de enlaces
Los enlaces de señalización en la red SS7 se identifican de acuerdo a la función que les
provean a los nodos que interconectan, como se muestra en la Figura 3-8.
Figura 3-8. Tipos de enlaces en una red SS7
- “A-Links”. Son los enlaces que interconectan los SSP y los SCP con su par local de
STP. Los STP hacen el enrutamiento de los mensajes recibidos del SSP o SCP hacia su
destino.
19
- “Bridge Links” (“B-Links”). Son interconexiones entre dos pares de STP. Estos
poseen el mismo nivel jerárquico y son interconectados a través de enlaces B en configuración
“quad”.
- “Cross Links” (“C-Links”). Enlace que interconecta a un STP con su pareja. Los
enlaces C se utilizan sólo en el evento de una falla o congestión. Bajo condiciones normales,
estos transportan sólo tráfico de administración (“management traffic”).
- “Diagonal Links” (“D-Links”). Interconectan un par de STP con otro par de STP de
distinto nivel jerárquico. Estos realizan la misma función que los enlaces B.
- “Extended Links” (“E-Links”). Enlaces que interconectan a un SSP con un par de
STP distintos al par local. Estos enlaces se pueden implementar si se desea una mayor
confiabilidad. Se utilizan sólo en el evento de una falla o congestión en alguno de los STP
locales.
- “F-Links”. Se utilizan para interconectar dos SSP directamente. Este es el único tipo
de enlace donde la señalización puede atravesar el mismo camino que la voz.
Los enlaces se convierten en grupos de enlaces (“linksets”) cuando estos conectan los
mismos nodos de la red. Los elementos de señalización dividen el tráfico entre los enlaces de
un “linkset”. (Davidson et al., 2006)
•
Enrutamiento de señalización
Los Puntos de Señalización contienen predefinidas estáticamente las tablas de
enrutamiento para los puntos o nodos de destino. La ruta está conformada por “linksets”, las
cuales pueden formar parte de más de una ruta. A los grupos de rutas se les conoce como
“routesets” y están definidos en las tablas de enrutamiento para proveer rutas alternativas
cuando un camino no está disponible.
Los STP implementados en parejas, y las configuraciones de “linksets” proveen de la
división de tráfico y redundancia necesaria para mantener la confiabilidad de la red SS7.
3.2.2.- Revisión de SS7. Modelo de Capas. Comparación con el modelo OSI
El modelo de pila de protocolos de SS7 establecido en Q.700, difiere ligeramente al
modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, “Open Systems
Interconection”), el cual fue establecido en 3 a)/Q.1400 a 3 g)/Q.1400 de la UIT.
20
Una comparación entre el modelo de capas de SS7 y el modelo de capas de OSI se
muestra en la Figura 3-9. El protocolo SS7 contiene sólo cuatro niveles o capas, y el modelo
OSI contiene siete. Los niveles 1, 2 y 3 (L1-L3) de SS7 son idénticos a L1-L3 de OSI; y el
nivel 4 de SS7 corresponde a los niveles L4-L7 de OSI.
Figura 3-9. Modelo de capas de protocolos OSI y SS7. Tomada de (UIT-T. Q.700, 1994, p.11)
La evolución de la arquitectura del SS7 desde el Libro Rojo (1984) se basa cada vez
más en el modelo de referencia de interconexión de sistemas abiertos. OSI considera
principalmente los protocolos con conexión, es decir, los protocolos que establecen una
conexión lógica antes de transferir datos. La parte servicio de red (NSP, “network service
part”) del SS7 proporciona protocolos con conexión y sin conexión.
De la Figura 3-9 se pueden identificar los siguientes protocolos:
- “Message Transfer Part” (MTP). Cuya funcionalidad abarca transmisión confiable de
información, administración de mensajes y enrutamiento.
- “Signaling Connection Control Part” (SCCP).
- “Telephone User Part” (TUP).
- “ISDN User Part” (ISUP).
- “Transaction Capabilities Application Part” (TCAP).
3.2.2.1.- “MTP Physical Layer”. Capa física. L1
Se encuentra en la recomendación Q.702 de la UIT, y es extraída del Libro Azul. La
capa física (L1) de MTP define las características eléctricas y físicas del enlace de
señalización. También llamado MTP1, esta capa de SS7 representa un protocolo virtualmente
idéntico a la capa física L1 de OSI, y no especifica ninguna interfaz en particular. Algunas de
las interfaces disponibles y más comunes en las redes de la actualidad son; “T1-carrier”, DS0
21
(estándar para digitalización de la voz), “E1-carrier” (estándar en Suramérica, Europa y
México. Se utiliza un DS0 para señalización, uno para enmarcado, y treinta para voz).
También existen velocidades comunes, como 54/64 kbps, y V.35 (Estándar de la UIT
para la interfaz entre una unidad de servicio digital y un dispositivo de servicio de paquetes).
3.2.2.2.- “MTP Data Layer”. Capa de enlace. L2
Se encuentra en la recomendación Q.703 de la UIT. La capa de enlace de SS7 es MTP
L2, también llamada MTP2. El protocolo MTP2 se utiliza para crear enlaces confiables y
seguros entre nodos en una red. MTP2 no se establece a través de la red, y por lo tanto, no
presta atención al destino final del mensaje. MTP2 abarca los siguientes mecanismos: (UIT-T.
Q.701, 1994)
- Detección y Corrección de Errores. Se hace la detección de errores mediante el
método de redundancia cíclica (CRC-16, “cyclic redundancy check”). Si se detecta un error, se
solicita una retransmisión del mensaje.
- Secuencias de paquetes (“Sequencing of Packets”). Utilizado para identificar
mensajes perdidos durante la transmisión. Si se detectan mensajes perdidos, MTP2 solicita una
retransmisión. La mayoría de los protocolos poseen un mensaje único para solicitar la
retransmisión; en cambio, la estructura del mensaje de SS7 permite hacerlo en cualquier
paquete.
- Indicador del estado del enlace. Utilizado para monitorear los enlaces de señalización
y posibles fallas en procesadores remotos.
El protocolo MTP2 utiliza paquetes llamados unidades de señalización (“signal units”)
para transmitir los mensajes SS7, y son de longitud variable. Las funciones de MTP2
proporcionan tres tipos de unidades de señalización: FISU (“Fill-in Signal Unit”), LSSU
(“Link Status Signal Unit”) y MSU (“Message Signal Unit”) (UIT-T. Q.703, 1994)
FISU
Como su nombre lo indica, los paquetes FISU llenarán el enlace cuando no haya
tráfico en la red. Esto hace posible el monitoreo del enlace en todo momento. Estos sólo se
transmiten entre nodos contiguos, y no a través de la red entera. Los mensajes FISU permiten
la detección de errores en la transmisión, para así verificar la integridad del enlace y mantener
la confiabilidad en la red SS7. La estructura de un mensaje FISU se muestra en la Figura 3-10.
22
Figura 3-10. Estructura de un mensaje FISU. Tomada de (UIT-T. Q.703, 1994, p.14)
- “Frame check sequence” (FCS). Es el campo más importante del mensaje. La capa de
red de SS7 utiliza los bits de FCS para verificar si hubo errores en la transmisión del mensaje
FISU, LSSU o MSU. Se hace la detección de errores con redundancia cíclica CRC.
- “Length Indicator” (LI). Campo que identifica el tipo de unidad de señalización. Si el
mensaje es FISU, LI vale cero; si es LSSU vale 1 o 2; y si es MSU, LI vale entre 3 y 63.
- “Forward Indicator Bits” (FIBs) y Backward Indicator Bits (BIBs). Se utilizan para
retransmisiones. En caso de que no haya errores, ambos campos poseen el mismo valor.
- “Forward Sequence Number” (FSN) y Backward Sequence Number (BSN). Se
utilizan para hacer el reconocimiento (o “acknowledge”) del estado del enlace y MSU. Si la
transmisión es correcta, se manda un FISU donde el BSN es igual al FSN de la última unidad
de señalización.
- “Flag”. Bandera para indicar el inicio de un nuevo mensaje al indicar el final del
mensaje previo. El valor de estos 8 bits es 01111110. (UIT-T. Q.703, 1994)
LSSU
Los mensajes LSSU dan información sobre el enlace entre nodos adyacentes. Estos
mensajes contienen el estado del enlace y el estado de L3 del nodo donde se origina el
mensaje. Los LSSU garantizan la confiabilidad porque los nodos contiguos de la red no están
sincronizados, y trabajan independientemente uno del otro. Si un nodo recibe un LSSU con
errores, el mensaje se elimina, pues no contiene ninguna otra información.
El mensaje LSSU es parecido a los FISU, sólo que posee el campo adicional SF
(“Status Field”). SF contiene la información del estado del enlace entre los dos nodos
adyacentes.
Figura 3-11. Estructura de un mensaje LSSU. Tomada de (UIT-T. Q.703, 1994, p.14)
23
MTP L3 utiliza la información que provee LSSU para hacer el seguimiento del estado
del enlace, y mantener la alineación del mismo (“link alignment”). Así se podrán corregir los
problemas del enlace. (Davidson et al., 2006) SF es un campo que puede ser de 1 o 2 bytes.
Los valores que puede tener son: Enlace congestionado (SIB, “Status Indicator Busy”),
se dejan de mandar MSU y se transmiten FISUs. Falla de procesador (SIPO, “Status Indicator
Processor Outage”). Enlace desalineado (SIO, “Status Indicator Out-of-Alignment”). Fuera de
servicio (SIOS, “Status Indicator Out-of-Service”). Enlace normal (SIN, “Status Indicator
Normal”). (Davidson et al., 2006)
MSU
Los mensajes MSU proveen la estructura para transmitir mensajes basados en circuito
y no basados en circuito en la red SS7. Los mensajes basados en circuito se utilizan para
conectar, administrar y desconectar llamadas telefónicas. Los mensajes no basados en circuito
se refieren a consultas a bases de datos para información adicional de enrutamiento y data de
la administración de la red. Los mensajes MSU se originan de la capa de red, L3, o de usuarios
de L3. Los usuarios de L3 incluyen SCCP, ISUP, TUP y TCAP.
En el caso de ISUP, ambos nodos transmiten mensajes ISUP en la red SS7. Un
mensaje MSU con una etiqueta posee la información ISUP. Esta etiqueta contiene la dirección
de código de punto (“point code adress”) de la estación origen y estación destino.
El nodo origen transmite la información ISUP a la capa MTP L3. Esta expande la
información y la pasa a MTP2. Esta expande el mensaje y la pasa a MTP1 para ser transmitida
en el enlace. Cuando el mensaje es recibido, MTP2 del destino extrae la información de MTP3
y la pasa. El protocolo L4 identificado en el mensaje se pasa al proceso ISUP en el nodo
destino. La estructura del mensaje es la misma que FISU, con la adición de SIO y SIF.
Figura 3-12. Estructura de un mensaje MSU. Tomada de (UIT-T. Q.703, 1994, p.14)
- “Service Indicator Octet” (SIO) identifica el tipo de protocolo utilizado, bien sea
SCCP, ISUP, TUP o TCAP. También identifica la versión del protocolo SS7. Contiene 1
24
octeto (8 bits) dividido en dos partes; 4 bits para el sub-servicio, y 4 bits que indican el
servicio.
Los bits de sub-servicio indican la versión del protocolo SS7 (nacional o
internacional). Los 4 bits de servicio indican el protocolo utilizado en la capa cuatro. La Tabla
3-1 muestra los usuarios del mensaje MSU e indicador del servicio.
Tabla 3-1. Usuarios del mensaje MSU e indicador de servicio. Tomada de (Davidson et al., 2006,
p. 95)
- “Service Information Field” (SIF). Contiene las etiquetas de enrutamiento y la
información de los protocolos de las capas superiores, L4. Puede ser de hasta 272 octetos. Las
etiquetas hacen el enrutamiento del mensaje MSU en la red hasta su destino final. (Davidson
et al., 2006)
3.2.2.3.- “MTP Network Layer”. Capa de red. L3
Se encuentra en la recomendación Q.704 de la UIT. La capa de red de SS7 se conoce
como MTP3. MTP3 se encarga del enrutamiento de los mensajes SS7 y se apoya en MTP2
para repartirlos. MTP3 usa primitivas para comunicarse con los protocolos de L4 y para pasar
y recibir información de MTP2. El protocolo MTP3 se divide en dos funciones principales:
(UIT-T. Q.704, 1997)
- “Signaling Message Handling” (SMH). Enrutamiento de mensajes SS7 en
condiciones normales.
- “Signaling Network Management” (SNM). Cambia las rutas de los mensajes en la red
en condiciones de fallas.
25
Como se vio anteriormente, el mensaje MTP3 consiste de los campos SIO y SIF, los
cuales contienen el tipo de protocolo, la versión de SS7, la etiqueta de enrutamiento y la
información del protocolo L4.
MTP3 se encarga de procesar la etiqueta de enrutamiento (RL, “routing label”) para
determinar la dirección del destino. RL contiene el Código de punto del destino con 14 bits
(DPC, “Destination Point Code”), Código de punto del origen con 14 bits (OPC, “Origination
Point Code”), y la Selección del enlace de señalización (SLS, “Signaling Link Selector”). SLS
identifica el enlace de señalización por el cual será transmitido el mensaje. Usuarios de MTP o
los protocolos L4 asignan estos 4 bits a cada mensaje para hacer el enrutamiento por el enlace
apropiado. (Davidson et al., 2006)
Figura 3-13. Estructura de un mensaje MTP3. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.96)
3.2.2.4.- Usuarios de MTP. Protocolos L4
El nivel 4 consta de las diferentes partes de usuario. Cada una de estas partes define las
funciones y procedimientos del sistema de señalización que son particulares a un cierto tipo de
usuario del sistema. El término usuario en este contexto se refiere a cualquier entidad
funcional que utilice la capacidad de transporte proporcionada por la parte de transferencia de
mensajes. Las entidades siguientes se definen como partes de usuario en SS7.
•
SCCP
La SCCP se define en las Recomendaciones Q.711 a Q.716. Proporciona funciones
adicionales a la parte de transferencia de mensajes con objeto de prestar servicios de red sin
conexión y servicios de red con conexión, para transferir información de señalización
relacionada con el circuito y no relacionada con el circuito.
La combinación de SCCP y MTP3 se conoce como la parte de servicio de red (NSP,
“Network Service Part”) de SS7. SCCP puede brindar servicios a ISUP y TCAP, el segundo lo
26
utiliza normalmente para consultas a bases de datos. Los servicios de enrutamiento de SCCP
permiten a los STP realizar la traducción global de título GTT, determinando la dirección DPC
y el número de subsistema de la base de datos destino. (UIT-T. Q.711, 2001)
SCCP posee tres características principales: Servicios de red con conexión, servicios
de red sin conexión, y servicios de administración de la red.
- Servicios de red con conexión, “Connection-Oriented Services”. Soporta servicios de
red con conexión para ISUP y TCAP, sin embargo ninguno de estos servicios se utilizan en la
actualidad. (UIT-T. Q.711, 2001)
- Servicios de red sin conexión, “Connectionless Services and Messages”. SCCP
provee la capa de transporte para servicios sin conexión de TCAP. Los servicios basados en
TCAP incluyen, llamada a números 800, tarjetas pre-pagadas para llamadas y aplicaciones
móviles. Juntas, SCCP y MTP3 transfieren los mensajes no relacionados o basados en circuito
para dichos servicios.
SCCP también permite realizar GTT en el conmutador de oficina central. Como los
números 800 no representan direcciones funcionales, el SCCP en el conmutador se encarga de
transmitir la solicitud al STP local.
Juntas, SCCP y MTP3 transmiten las consultas de TCAP a las bases de datos
centralizadas. Los mensajes que pasan entre SCCP y MTP3 se conocen como “Unitdata
Messages” (UDT) y “Unitdata Service Messages” (UDTS). (UIT-T. Q.711, 2001) Los UDT
se utilizan para consultar y recibir respuestas de las bases de datos.
- Servicios de administración de red, “SCCP Management Functions”. La función de
administración de red mantiene la transmisión de mensajes SCCP durante condiciones de
fallas de red o de subsistemas. La función también alerta a los usuarios de SCCP (TCAP o
ISUP) de las fallas ocurridas. Posee interfaz con MTP, control sin conexión de SCCP y los
usuarios de SCCP. Los servicios de administración utilizan el formato de mensajes de datos
sin conexión.
•
TUP
La parte usuario de telefonía del SS7 se define en las Recomendaciones Q.721 a
Q.725. Las Recomendaciones sobre TUP definen las funciones de señalización de control de
llamada telefónica internacionales para la utilización por el SS7.
27
El SS7 puede utilizarse para controlar la conmutación de todos los tipos de circuitos
internacionales que han de intervenir en una conexión mundial. El sistema reúne todas las
condiciones definidas por la UIT relativas a las características de servicio para el tráfico
telefónico internacional mundial automático y semiautomático.
La estructura de etiqueta normalizada especificada para los mensajes de señalización
telefónica exige que a todas las centrales que utilizan el sistema de señalización se les
atribuyan códigos de los planes de código establecidos para la identificación inequívoca de
puntos de señalización. Los principios que han de aplicarse en la red de señalización
internacional se especifican en la Recomendación Q.708 de la UIT.
•
ISUP
La parte ISUP se define en las Recomendaciones Q.761 a Q.764 y Q.766. ISUP se
encarga de conectar, administrar y desconectar todas las llamadas de voz y datos dentro de la
Red PSTN. ISUP debe establecer y derribar los circuitos utilizados para conectar suscriptores
de voz y datos. Estos suscriptores incluyen los usuarios ISDN, líneas analógicas, e ISDN-alínea analógica. ISUP también se utiliza en redes de telefonía móvil y celular para conexiones
troncales. ISUP es utilizado extensivamente en Norteamérica, y es preferible con respecto a
TUP. (UIT-T. Q.761, 2000)
Servicios de ISUP
Estos proveen la capacidad para alcanzar el punto de señalización receptor (o destino)
en la Red Telefónica Pública Conmutada. Los dos tipos de servicios son:
- Servicio Básico, “ISUP Basic Service”. Provee la conexión, administración y
desconexión de llamadas de voz y datos dentro de la PSTN.
- Servicios adicionales, “ISUP Supplementary Services”. Servicios utilizados para
sostener conexiones de voz y datos como caller ID y reenvío de llamada (“call forward”).
Señalización de extremo-a-extremo ISUP (“end-to-end signaling”)
Los procedimientos de señalización entre los nodos extremos (origen y destino)
permiten hacer y mantener conexiones. También permiten que los puntos de señalización
cambien información.
ISUP utiliza dos métodos para transmitir la señalización extremo-extremo; el método
de seguimiento (“pass-along”), o el método SCCP. En el primero, la información viaja del
conmutador origen a través de todos los nodos intermedios hasta alcanzar el conmutador de
28
oficina central destino. Toda la información que cambien ambos nodos para esa llamada, será
la misma que utilizaron esos mensajes iniciales.
En el segundo, utiliza el SCCP para hacer el enrutamiento de los mensajes en la red. El
camino que toman los mensajes no es necesariamente siempre el mismo. SCCP permite el
enrutamiento directo de los mensajes ISUP desde el conmutador origen al destino. (UIT-T.
Q.761, 2000)
Formato de mensaje de ISUP
La información de ISUP se transmite dentro del campo SIF del mensaje MSU, como lo
muestra la Figura 3-14. El código de identificación del circuito (CIC, “Circuit Identification
Code”) identifica el circuito que se está levantando o liberando, es decir, la troncal (cual E1 o
T1) y el canal DS0 dentro de esa troncal que se va a emplear, o se va a dejar de emplear.
Figura 3-14. Estructura de un mensaje ISUP. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.108)
Mensajes de ISUP
Algunos de los mensajes ISUP más importantes se muestran en la Tabla 3-2. Observe
el valor que obtienen dependiendo del tipo de mensaje.
Tabla 3-2. Mensajes de señalización ISUP. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.108)
29
- IAM. Es el primer mensaje que se transmite cuando se realiza una llamada.
Usualmente contiene el número telefónico a donde se llama.
- ACM. Es un mensaje de respuesta que utiliza el conmutador de oficina central
destino para indicar que el teléfono del usuario final está timbrando.
- REL. Mensaje que solicita la liberación de una conexión.
- RLC. Indica que el conmutador liberó la troncal en su extremo.
- COT. Mensaje para realizar pruebas de continuidad (COT, “Continuity Test”) en una
troncal de salida.
- CPG, “Call Progress Message”. Mensaje de respuesta que reporta la ocurrencia de un
evento en la red.
- SUS. Utilizado para suspender una llamada cuando su conexión está intacta.
- RES, “Resume Message”. Utilizado para re-conectar una llamada suspendida.
- FOT, “Forward Transfer Message”. Que utiliza un operador para solicitar asistencia
de otro operador.
- INR, “Information Request Message”. Utilizado para solicitar información adicional
sobre la llamada.
- INF, “Information Message”. Utilizado para responder a la solicitud en INR.
•
TCAP
Las capacidades de transacción (TC, “Transaction Capabilities”) se definen en las
Recomendaciones Q.771 a Q.775 de la UIT. TC proporciona los medios para establecer
comunicaciones no relacionadas con el circuito entre dos nodos de la red. Los mensajes se
utilizan para el acceso a bases de datos remotas o invocar capacidades remotas en otros nodos.
TCAP se utilizó por primera vez para traducción de números 800. Los mensajes TCAP
contienen instrucciones que utilizan los SCP para consultar las bases de datos para
información específica. El protocolo provee el mecanismo para llevar solicitudes de consultas
y respuestas entre nodo y nodo en la red SS7. Utiliza los protocolos SCCP y MTP para el
enrutamiento de mensajes, y por último, TCAP también provee los mecanismos para que la
aplicación en un punto de señalización pueda comunicarse con la aplicación de otro punto de
señalización. (Davidson et al., 2006)
30
La Figura 3-15 muestra como TCAP utiliza SCCP y MTP para el enrutamiento de
mensajes de transacción en la red SS7. Los mensajes TCAP se utilizan para comunicar un
nodo con otro.
Figura 3-15. Interfaz TCAP. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.110)
Un elemento de servicio de aplicación (ASE, “Application Service element”) invoca
las operaciones en un nodo, y otro ASE las ejecuta en el otro nodo. En el caso de una llamada
a un número 800, ASE-1 es la aplicación del conmutador local solicitando al ASE-2, en el
SCP, el número de enrutamiento correspondiente al número 800 que fue discado. Los
mensajes TCAP están contenidos dentro del campo SCCP del MSU.
3.3.- Tecnología de voz sobre protocolo IP
La voz en la Red Telefónica Pública Conmutada comprende una gama de tecnologías
que han estado evolucionando desde 1876. La PSTN que se conoce en la actualidad está al
borde de una revolución.
Algunos de los inconvenientes que posee PSTN son; los datos han sustituido a la voz
como tráfico principal en redes diseñadas para transmitir voz. La PSTN no puede crear e
implementar nuevas aplicaciones y servicios con rapidez. Datos/Voz/Video (DVV) no pueden
converger en la PSTN actual, y por último, la arquitectura construida para voz no es lo
suficientemente flexible como para transportar datos.
Es importante resaltar que las llamadas por canales de voz requieren de una conexión
constante de 64 kbps entre los usuarios, sin importar la persona que esté hablando. Esto
31
implica que el ancho de banda no puede ser utilizado por otra llamada ni otra aplicación, y el
proveedor debe cobrar al usuario por consumir sus recursos. Por otro lado, las redes de datos
tienen la capacidad de utilizar ancho de banda sólo cuando es necesario. Esta diferencia, que
parece simple, es un gran beneficio para las redes de datos que transporten voz, como VoIP.
(Yao, 2008).
Para dar un mayor alcance a la red telefónica, por lo económico de su implementación
y lo explicado anteriormente, las redes de voz están migrando a nuevas tecnologías donde la
información se transmita en forma de paquetes de datos. (Yao, 2008)
3.3.1.- Revisión del protocolo IP. Modelo OSI
Muchos de los beneficios de VoIP se derivan de utilizar IP (“Internet Protocol”) como
mecanismo de transporte. Para entender realmente estos beneficios, es necesario entender el
significado de IP.
•
Modelo de referencia OSI
La Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, “Open Systems Interconnection”)
desarrolló el modelo de referencia OSI a principios de la década de los ochenta (80). OSI
constituye ahora el estándar para desarrollar protocolos que permitan la comunicación entre
computadoras. El modelo OSI de la Figura 3-16 divide el problema de comunicación entre
equipos en siete capas o niveles. Cada capa se encarga solamente de comunicarse con la
misma capa en la otra máquina.
Figura 3-16. Modelo de referencia OSI. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.130)
Además, cada capa del modelo OSI provee de servicios a la capa superior y solicita
ciertos servicios de la capa inferior. La aproximación por capas permite que cada nivel maneje
32
pequeñas cantidades de información, hacer cambios a los datos y colocar las funciones
necesarias antes de pasar la información al nivel siguiente. En los anexos se hace un
acercamiento más detallado a cada una de las capas del modelo de referencia OSI.
•
Protocolo de Internet
IP es un protocolo que no está orientado a conexión (“conectionless”. No es necesaria
una conexión previa para transmitir información) y reside en el nivel 3 o capa de red. Lo que
implica que no existen mecanismos de confiabilidad, como control de flujo, secuencia de
paquetes. Este tipo de características son implementadas por otros protocolos que operan por
encima de IP.
Debido a la ubicación de IP en el modelo de referencia OSI, no tiene que controlar
problemas referentes al enlace de datos, o problemas de capa física. Esto hace que IP pueda
estar virtualmente en todo lugar. El medio físico donde se ubique la red es independiente de
las aplicaciones que se colocan en IP.
IP es también un protocolo de ráfagas, esto significa que las aplicaciones sobre IP
experimentan largos períodos de silencio, seguidos por la necesidad de un gran ancho de
banda de transmisión.
Hay tres métodos de direccionamiento para los paquetes IP: “Unicast” (para comunicar
dos estaciones), “Broadcast” (para mensajes a todos los usuarios de la subred) o “Multicast”
(para un grupo determinado de usuarios). Sin importar el tipo de paquete IP utilizado, el
direccionamiento MAC es siempre necesario.
•
Dirección MAC
La dirección MAC o dirección de capa de enlace es única para cada dispositivo. En una
red de área local (LAN, “Local Area Network”), por ejemplo, cada nodo tiene una dirección
MAC que lo identifica en la LAN. Esto hace posible que las computadoras sepan quién está
mandando el mensaje. En un cuadro o “frame” de Ethernet, los primero 12 bytes representan
las direcciones MAC de nodo origen y nodo destino.
Si se utiliza un conmutador LAN de Ethernet (“LAN Ethernet Switch”), el
enrutamiento de tráfico se hace en base a la dirección MAC de los paquetes. Si se utiliza un
repetidor o “hub” para conectar dispositivos en la LAN, el paquete se transmite a todos los
puertos, sin importar la dirección MAC. La retransmisión de paquetes con un “hub” se basa en
la dirección de capa física. (Davidson et al., 2006)
33
•
Dirección IP
El direccionamiento de la capa de red es típicamente jerárquico, y se encuentra en el
nivel 3 del modelo OSI. El direccionamiento lógico es similar a determinar la dirección de una
persona buscando su país, luego el estado, luego la ciudad y calle donde reside.
Los “routers” (conmutadores de capa de red) hacen el enrutamiento de los paquetes
basados en la dirección IP. Los primeros bits en la dirección IP indican la clase de red:
- Clase A. Permite sólo unas cuantas redes con una gran cantidad de usuarios. Proveen
7 bits de dirección de red y 24 bits para definir al usuario.
- Clase B. Utilizan 14 bits para dirección de red y 16 bits para ubicar al usuario
- Clase C. Utilizan 21 bits para asignar la red y sólo 8 bits para el usuario. De esta
manera el número de usuarios por red puede ser un factor limitante
- Clase D. Se reserva para grupos “multicast”. Y el clase E, que también se definen en
IP pero se reserva su uso para el futuro. Las direcciones IP se escriben con número decimales
divididos por puntos (por ejemplo: 121.10.3.116). La Figura 3-17 muestra el formato de
direcciones IP. Observe que se puede dividir las redes IP en unidades más pequeñas llamadas
sub-redes (“subnets”). Las subredes ofrecen flexibilidad adicional a los administradores.
Figura 3-17. Formato de direcciones IP. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.136)
•
Mecanismos de Transporte
TCP y UDP (“User Datagram Protocol”) poseen distintas características que varias
aplicaciones pueden aprovechar. Por ejemplo, si la confiabilidad es más importante que retraso
34
temporal, se puede utilizar TCP/IP para garantizar la transmisión de paquetes. En contraste,
UDP/IP no utiliza retransmisiones. Esto puede disminuir la confiabilidad, pero en algunos
casos las retransmisiones tardías son inútiles.
TCP es un protocolo que provee servicios a protocolos de capas superiores de fullduplex, control de flujo y reconocimientos (“acknoledge”). Mueve los datos en un torrente de
bytes continuo, donde los bytes están identificados con números en secuencia.
TCP permite que una estación pueda transmitir varios paquetes antes de que llegue un
mensaje de reconocimiento. Cuando se recibe un “acknoledge” el transmisor desliza una
ventana de paquete a través del torrente de bytes para transmitir otro paquete. Este control de
flujo se conoce como ventana corrediza, o “sliding window”. TCP puede tener
simultáneamente varias conversaciones con capas superiores.
En la porción de señalización de VoIP, TCP puede ser utilizado para asegurar
confiabilidad en la conexión de una llamada. Debido a la manera en que opera TCP, no es
factible utilizarlo para transmitir la voz en una llamada VoIP. En VoIP, la pérdida de paquetes
es menos importante que la latencia. Actualmente, H.323 utiliza TCP, mientras que SIP y
MGCP utilizan UDP (SIP también soporta a TCP como mecanismo de transporte).
UDP es un protocolo mucho más simple que TCP y es muy útil en situaciones en las
que la confiabilidad de TCP no es necesaria. UDP está orientado a no conexión y contiene un
encabezado más pequeño.
UDP se utiliza en VoIP para transportar el tráfico de voz (“bearer channels”). TCP no
se utiliza porque el control de flujo y retransmisión de paquetes de voz no es necesario.
Debido a que se utiliza para transmitir el torrente de audio, UDP sigue transmitiendo aún
cuando la pérdida de paquetes sea de 5% o de 50%.
Si TCP se utilizara para VoIP, la latencia creada por retransmisiones y “acknoledge”
hiciera que la calidad de voz fuera inaceptable. Con VoIP y otras aplicaciones de tiempo real,
controlar el tiempo de latencia es más importante que asegurar la transmisión segura de cada
paquete. Por el contrario TCP se utiliza para la conexión de llamadas en la mayoría de los
protocolos VoIP de señalización. (Davidson et al., 2006)
35
3.3.2.- Análisis de funcionamiento de VoIP
Para crear un diseño apropiado de una red, es importante conocer los elementos y
funciones de la tecnología que se implementa. A continuación se lista una serie de las
cuestiones más importantes que debe atender VoIP, y deben tomarse en cuenta a la hora de
implementarlo en una red.
- “Voice compression”. Los métodos de codificación más comunes recomendados por
la UIT son: G.711, que describe a PCM de 64 kbps. G.726 describe la codificación ADPCM
de 40, 32, 24 y 16 kbps. G.728 describe una variación de baja latencia de 16 kbps de la
compresión CELP (“Code Excited Linear Prediction”). G.729 describe la compresión CELP
que permite codificar la voz en torrentes de 8 kbps.
- “Packet loss”. La pérdida de paquetes en la red de datos es común y a la vez
esperada. Muchos protocolos de datos utilizan la pérdida de paquetes para determinar la
condición de la red y así reducir la cantidad de paquetes que están mandando.
- “Transport Protocols”. Voip se transporta sobre RTP (“Real-time Transport
Protocol”), que a su vez va sobre UDP. Es por eso que un paquete VoIP se transmite con un
encabezado RTP/UDP/IP.
RTP utiliza la secuencia de paquetes para determinar si están llegando en orden. Está
dividido en una parte de data y una parte de control (RTCP, “RTP Control Protocol”). RTP es
un protocolo pequeño que ofrece soporte a aplicaciones de tiempo real (como audio y video).
Figura 3-18. Encabezado de VoIP: RTP/UDP/IP. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.161)
En la parte de anexos se muestra la manera en que fluye una llamada a través de la red
telefónica conmutada PSTN, y la manera en que fluye cuando se utiliza VoIP.
36
3.3.3.- Protocolos de señalización IP
3.3.3.1.- H.323
H.323 representa una especificación del Sector de Estandarización de la Unión
Internacional de Telecomunicaciones (UIT-T) para transmitir audio, video y datos a través de
una red de protocolo IP, incluyendo el internet. El protocolo H.323 establece el estándar de
señalización y control de llamadas, transporte y control de multimedia.
La serie H de recomendaciones también define a H.320 para ISDN (“Integrated
Services Digital Network”), y H.324 para POTS (“Plain Old Telephone Service”) como
mecanismos de transporte.
•
Elementos de H.323
La Figura 3-19 muestra los elementos de un sistema H.323. Estos elementos incluyen
terminales, puertas de enlace o “gateways”, “gatekeepers” y unidades de control multipunto
(MCU, “multipoint control units”).
Figura 3-19. Elementos de una red H.323. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.245)
Terminal
Algunas de las funciones y capacidades que están al alcance de un terminal H.23 son:
- “System Control Unit”. Provee de control de llamadas H.225 y H.245, mensajería, y
comandos de señalización para la operación propia del terminal.
- “Media Transmission”. Da formato al audio, video, datos, torrentes de control y
mensajes transmitidos a la interfaz de red apropiada. También recibe el audio, video, torrentes
de control y mensajes de la interfaz de red LAN.
37
- “Audio Codec”. Codifica la señal de audio del dispositivo para la transmisión y
decodifica la señal de audio recibida. Codifica y decodifica la voz según G.711 de la UIT y
transmite y recibe en los formatos de compansión de ley-µ y ley-a.
- “Network Interface”. Interfaz de red de paquetes de datos capaz de brindar servicios
punto a punto de TCP y UDP.
- “Video Codec”. Es opcional, y provee la codificación y decodificación de video
según los estándar H.261 y H.263 de la UIT.
- “Data Channel”. Soporta aplicaciones como acceso a bases de datos y transferencia
de archivos, como se especifica en la recomendación T.120 de la UIT.
“Gateway”
El “gateway” H.323 refleja las características de un nodo de la red conmutada de voz
(SCN, “Switched Circuit Network”) y un nodo extremo de la red H.323. Traduce entre
formatos de transmisión de audio, video y datos así como sistemas y protocolos de
comunicación. Esto incluye conexión y desconexión de llamadas en redes tipo IP y SCN.
Por ser un traductor, el “gateway” es necesario sólo si se requiere una interconexión
con la SCN. Por eso, los terminales H.323 pueden comunicarse directamente sobre la red de
paquetes sin tener que conectarse a un “gateway”. Como se observa en la Figura 3-20, el
“gateway” actúa como un terminal o como un MCU en la red H.323, y actúa como un nodo
terminal en la SCN.
Figura 3-20. Funciones de un “Gateway”. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.247)
“Gatekeeper”
Es un elemento opcional, el gatekeeper provee servicios de control de llamada y prellamada a los nodos de la red H.323. Los gatekeepers están separados lógicamente de los
38
demás elementos de la red H.323. Si se implementa más de uno, los gatekeepers pueden
intercomunicarse.
Los gatekeepers pueden utilizar una secuencia simple de consulta/respuesta para ubicar
remotamente usuarios de la red. Si está presente, debe realizar las siguientes funciones:
- “Adress Translation”. Provee las direcciones IP de los dispositivos a partir de su alias
H.323 (por ejemplo; pc1@cisco.com) o su dirección E.164 (numeración telefónica estándar).
- “Admissions Control”. Provee acceso autorizado a la red H.323 utilizando mensajes
ARQ/ACF/ARJ (“Admission Request”, “Confirm”, “Reject”).
- “Bandwith Control”. Consiste en administrar los requerimientos de ancho de banda
de transmisión de los extremos o nodos de la red.
- “Zone Management”. Que se provee a terminales, “gateways” y MCU.
Adicionalmente, el “gatekeeper” puede realizar:
- “Call Control Signaling”. Utiliza el modelo GKRCS (“Gatekeeper Routed Call
Signaling”) para conectar y desconectar llamadas en la red.
- “Call Authorization”. Permite dar acceso restringido a ciertos terminales o
“gateways”, o restringir el acceso en base a las horas del día. Y “Bandwidth Management” y
“Call Management”.
MCU
El controlador de multipunto (MC, “Multipoint Controller”) soporta conferencias entre
tres o más nodos extremos de la red. Los MC pueden transmitir el set de capacidades a cada
nodo de la conferencia, y pueden revisar las capacidades durante la conferencia. La función
MC puede residir en un terminal, “gateway”, “gatekeeper” o MCU. (Davidson et al., 2006)
•
Protocolos de H.323
La Figura 3-21 muestra la pila de protocolos que utiliza H.323. La familia de
protocolos soporta admisión de llamadas (“call admissions”), conexión de llamas, estado de
llamadas, desconexión de llamadas, torrentes de información de media y mensajes en sistemas
H.323. Estos protocolos se apoyan en mecanismos de transmisión ambos confiables y no
confiables (“reliable” y “unreliable”) para mandar paquetes de datos. Aunque la mayoría de las
implementaciones actuales de H.323 utilizan a TCP como mecanismo de transporte para la
señalización, la versión 2 de H.323 habilita la transmisión UDP.
39
Figura 3-21. Protocolos H.323. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.250)
La pila de protocolos de H.323 se puede dividir en tres áreas principales de control:
Señalización de registración, admisión y estado; señalización de control de llamadas y “Media
Control and Transport”. (Davidson et al., 2006)
RAS
RAS provee control previo a las llamadas en redes H.323 donde hay “gatekeepers”. El
canal RAS se establece entre los nodos extremos y “gatekeepers” a través de la red IP. El canal
RAS se establece antes de cualquier otro canal, y es independiente de los canales de “call
control signaling” y “media transport”.
Señalización de Control de Llamadas (H.225)
En las redes H.323, los procedimientos de control de llamadas se basan en la
recomendación H.225 de la UIT, la cual especifica el uso y soporte de mensajes de
señalización tipo Q.931. Un canal confiable de control de llamada es creado a través de la red
IP con ITP puerto 1720. Este puerto inicia los mensajes de control Q.931 entre los dos nodos
extremos con el propósito de conectar, mantener y desconectar llamadas.
Los mensajes Q.931 más comunes utilizados en la señalización H.323 son:
- “Setup”
- “Call Proceeding”
- “Alerting”
- “Connect”
- “Release Complete”
- “Facility”
“Media Control and Transport” (H.245 y RTP/RTCP)
H.245 maneja los mensajes de control extremo-a-extremo entre las entidades H.323.
Los procedimientos de H.245 establecen canales lógicos para la transmisión de audio, video,
datos e información de control. Un nodo extremo establece un canal H.245 por cada llamada.
El canal confiable es creado sobre IP utilizando un puerto dinámicamente asignado de TCP en
el último mensaje de señalización.
40
Si se utiliza la señalización donde el enrutamiento lo hace el gatekeeper, se puede
controlar el enrutamiento del canal de dos maneras. Se puede utilizar “Direct H.245 Control”,
que ocurre directamente entre los dos nodos extremos. O se puede utilizar “Gatekeeper Routed
H.245 Control”, el cual ocurre entre cada nodo extremo y su respectivo gatekeeper.
Se pueden utilizar los siguientes procedimientos y mensajes para habilitar el control
H.245.
- “Capability Exchange”. Mensajes que confiablemente intercambian las capacidades
de los nodos extremos, o terminales. Para audio, esto incluye la codificación de voz, G.729 a 8
kbps, G.728 a 16 kbps, G.711 a 64 kbps y G.723 a 5.3 o 6.3 kbps.
- “Master Slave Termination”. Para determinar cuál es el nodo maestro y esclavo.
- “Round-Trip Delay”. Calcula el retraso temporal entre el transmisor y el receptor.
- “Logical Channel Signaling”. Abre y cierra el canal lógico que transporta la media.
RTP (“Real-time Transport Protocol”) provee el transporte (“media transport”) en
H.323. Específicamente, RTP habilita transmisión en tiempo real, extremo-a-extremo de
audio, video y datos a través de redes punto a punto o punto a multipunto.
RTP se fía de otros mecanismos y capas inferiores para asegurar la transmisión a
tiempo, confiabilidad y calidad de servicio (QoS, “Quality of Service”). RTCP (“RTP Control
Protocol”) monitorea la transmisión de la data y controla e identifica los servicios. El canal
para medio (“media channel”) es creado utilizando UDP.
3.3.3.2.- Media Gateway Control Protocol (MGCP)
Es un protocolo de la IETF (“Internet Engineering Task Force”), y está diseñado para
soportar la arquitectura VoIP, donde las funciones de media están separadas a las funciones de
señalización de llamadas.
MGCP es un protocolo utilizado por controladores de “gateway” de media (MGC,
“Media Gateway Controllers”), también conocidos como Agentes de Llamadas (“callagents”), para controlar los MG (“Media Gateway”). MGCP está basado en el paradigma
maestro-esclavo en el que MGC es el maestro que transmite los comandos al MG (esclavo). El
MG recibe y reconoce la instrucción, la ejecuta e informa de su resultado (exitosa o no). En
esta arquitectura el MG maneja las funciones de media, como la conversión de señales
41
analógicas/TDM (“Time-division multiplexing”) a torrentes de información con formato
RTCP/RTP. MGC se encarga de las funciones de señalización de la llamada.
Bajo este modelo, la inteligencia del control de llamada reside en el MGC, y el MG es
una unidad “sin inteligencia” que actúa según los comandos e instrucciones del MGC. Los
mensajes de MGCP se transmiten sobre UDP.
MGCP usa el protocolo de descripción de sesión (SDP, “Session Description
Protocol”) para describir las sesiones de media. SDP describe los parámetros del tráfico y flujo
de media entre los MG, como dirección IP, puerto UDP, perfil RTP y capacidades de
conferencia. MGCP sigue las convenciones de SDP definidas en RFC 2327, pero a su vez
limita su uso a dos tipos de media: audio y circuitos de acceso a datos (“data access circuits”).
Los parámetros de SDP que MGC suministran a los “gateways” de telefonía son:
- Dirección IP. Utiliza un “gateway” remoto, “gateway” local o direcciones
conferencia multipunto para intercambio de paquetes RTP.
- Puerto UDP. Puerto de transporte donde se recibe paquetes RTP del gateway remoto.
- “Audio Media”. Especifica la media de audio, incluyendo el tipo de codificación.
MGCP asume un modelo en el que los elementos principales son los terminales o
extremos (“endpoints”) y conexiones. Las conexiones se agrupan en llamadas; una o más
conexiones pueden pertenecer a una llamada. Las conexiones y llamadas se hacen por
iniciativa de MGC.
Figura 3-22. Elementos de MGCP. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.302)
Endpoints o extremos
Son emisores y receptores de datos. Representan una entidad física o lógica que existen
en el MG. Los extremos físicos típicamente requieren de una instalación física, mientras que
los terminales lógicos pueden realizarse con software.
Un extremo o terminal posee una identificación que posee dos componentes:
- La dirección de dominio del MG que posee los terminales o extremos.
42
- Un nombre o identificador local dentro de ese “gateway”.
Conexiones
Pueden ser punto a punto, o multipunto. Una conexión punto a punto es una asociación
entre dos “endpoints” con el propósito de transmitir datos entre ellos. Una conexión
multipunto se establece al conectar el extremo a una sesión multipunto. Además, los
terminales o extremos que están en una conexión pueden estar en “gateways” separados, o en
el mismo “gateway”. (Davidson et al., 2006)
Llamadas
Un grupo de conexiones componen una llamada. Los “call-agents” asignan
identificadores de llamadas, el cual es único para cada llamada y único de manera global en
todo el sistema. Un identificador único enlaza todas las conexiones asociadas a una llamada.
b) Mensajes y Comandos MGCP
MGCP implementa la interfaz de control como un conjunto de transacciones. Las
transacciones están compuestas por un comando y una respuesta obligatoria. Todos los
comandos de MGCP consisten de una línea de comando, seguido por un conjunto de
parámetros, y de manera opcional una descripción de sesión. (Davidson et al., 2006).
Se pueden clasificar los comandos de MGCP en tres categorías; comandos de control
básico de llamadas, comandos de control avanzado, y comandos de administración o
“management”.
- Comandos de control básico de llamadas. Estos se utilizan en virtualmente toda
interacción de llamada. Existen tres: “Create Connection” (CRCX), “Modify Connection”
(MDCX) y “Delete Connection” (DLCX).
El comando CRCX crea una conexión entre dos extremos o terminales. Los parámetros
de este comando permiten que el “gateway” (GW) construya la conexión.
El comando MDCX las características de una conexión o una llamada que observa un
“gateway”. Se pueden modificar el esquema de codificación, el período de empaquetamiento,
cancelación de eco, y activar o desactivar conexiones.
El MGC utiliza el mensaje DLCX para eliminar y terminar una conexión. Cuando se
termina, los GW deberían colocar al extremo como inactivo para conexiones futuras.
43
Un atributo favorable es que los mensajes DLCX pueden transmitir datos estadísticos
de la llamada, como; paquetes transmitidos y recibidos en la conexión, bytes transmitidos y
recibidos en la conexión, pérdida de paquetes, “Jitter” y latencia.
- Comando de control avanzado de llamadas. Es posible que el MGC necesite
conocer información sobre algunos eventos relacionados a la llamada en el “endpoint”.
Eventos típicos son dígitos DTMF, tono de fax, entre otros. MGCP provee una interfaz para
que el MGC pida al “gateway” que espere ciertos eventos y reporte su ocurrencia. MGC utiliza
el comando “NotificationRequest” (RQNT) para pedirle al “gateway” que notifique la
ocurrencia de ciertos eventos. El GW notifica la ocurrencia por medio del comando
“Notification” (NTFY).
- Comandos de administración o management. El MGC y el GW intercambian estos
mensajes para informarse uno al otro acerca de eventos que no están relacionados a la llamada.
En lo anexos se puede encontrar la manera en que se conecta, administra y desconecta
una llamada MCGP con el uso de los comandos de control básico de llamadas, control
avanzado de llamadas, y comandos de administración.
3.4.- Inter-operación PSTN y VoIP
Los capítulos anteriores describieron la PSTN y varias tecnologías VoIP por separado.
En las redes de proveedores de la actualidad, las tecnologías coexisten y continuarán
haciéndolo por varios años. Este capítulo describe una alternativa para la asociación entre
PSTN y VoIP.
3.4.1.- Telefonía de paquetes de Cisco
La arquitectura de telefonía de paquetes se basa en tres niveles lógicos: control de
conexión (“connection control plane”), control de llamada (“call control plane”), y servicios
(“services plane”). Cada plano representa un aspecto funcional de un servicio de voz e
interactúa con los otros planos lógicos a través de las interfaces. Los planos están organizados
en jerarquías, siendo el plano de conexión el nivel más bajo. La Figura 3-23 muestra la
composición funcional de la arquitectura de Cisco.
44
Figura 3-23. Composición funcional de la arquitectura Cisco. Tomada de (Davidson et al., 2006,
p.323)
El “softswitch” o conmutador de software provee las siguientes funciones en el plano
de control de llamada:
- El plano de control de conexión abarca la funcionalidad necesaria para iniciar,
conectar, mantener y desconectar los caminos de voz (“voice paths”) a través de la red de
paquetes de datos. El plano de control de conexión se comunica con el plano de control de
llamadas utilizando MGCP.
- El plano de control de llamada comprende las funcionalidades necesarias para hacer
la señalización, procesamiento y enrutamiento de llamadas de voz y datos en la red de
paquetes. Funciones típicas de este plano incluyen procesamiento del protocolo SS7, selección
de ruta, entre otros.
El plano puede interactuar con el plano de control de conexión a través de MGCP,
“Session Initation Protocol” (SIP), o H.323. La intención de este diseño es separar
limpiamente la parte de control de llamada con la parte de control de conexión.
- El plano de servicios comprende la lógica necesaria para ofrecer servicios que no
residen en los conmutadores o “switch”. Se pueden lograr estas funciones con puntos de
control de servicio (SCP, “Service Control Points”) o nodos de servicio. Las aplicaciones más
comunes de un SCP son traducción de números 800, autentificación de código de cuentas y
validación de tarjeta de crédito. Un producto puede comprender las funcionalidades de más de
un plano de control. Por ejemplo, un “gateway” H.323 puede incluir los planos de control de
conexión y control de llamadas. (Davidson et al., 2006)
a) Elementos de la red
45
- Agente de llamadas “Call Agent PGW2200”. El Cisco PGW2200 es un “call-agent”
que cumple las funciones de señalización y control de llamada (como análisis de dígitos
marcados, enrutamiento, selección de canal DS0, entre otros) en la infraestructura de
“gateway” de la PSTN. Tomando ventaja de una librería SS7 sumamente extensa, y
soportando protocolos de control como MGCP, H.323 y SIP, el Cisco PGW2200 da a los
proveedores de servicios la capacidad de hacer enrutamiento de llamadas de voz y datos a
través de la red PSTN y redes (como IP).
El Cisco PGW2200 consiste de los siguientes elementos obligatorios:
- Software de Cisco para MGC, corriendo en una plataforma de servidores “Sun
Microsystems”.
- “Cisco Signaling Link Terminal” (SLT).
- Conmutador LAN para conectividad IP con los elementos del PGW2200.
El PGW2200 habilita las siguientes aplicaciones en los “gateways” de PSTN:
- Tránsito VoIP.
- Traducción entre “Primary Rate Interface” (PRI) y descarga TDM.
- “Gateway” de PSTN para SIP y H.323.
A un nivel superior, el PGW también posee las capacidades de:
- Procesamiento de señalización de llamadas, incluyendo ISDN nivel 3 (Q.931),
nivel 4 de SS7 (“ISDN User Part”, ISUP), H.323, MF/CAS y señalización a equipos
“gateway” residenciales. También incluye la capacidad de traducir entre los distintos tipos de
señalización en diferentes segmentos o enlaces de la llamada.
- Resolución de dirección, enrutamiento de llamadas, control de conexión de
llamada.
- Funciones para poder accesar a servicios que se ejecutan en nodos externos,
como SCP o nodos de servicio.
- Interfaz de administración utilizando SNMP (“Simple Network Management
Protocol”) para configuración y fallas.
- “Media Gateway”. Completa las siguientes funciones de alto nivel:
- Terminación física de T1/E1 TDM para PSTN o PBX.
- Cancelación de eco hacia la red conmutada (“circuit-switched network”).
- Balance de los buffers de “Jitter”.
46
- Compresión de voz utilizando las recomendaciones G.711, G.723.1 y G.729.
- Generación de tonos, como el de discado, “teléfono ocupado”, y congestión.
- Transporte DTMF.
- traducción entre ley-µ y ley-a, cuando sea necesario.
- Soporte de calidad de servicio (QoS, “Quality of Service”).
b) Interfaces del “call-agent”
Las cuatro interfaces más importantes que posee el PGW2200 son terminación de
señalización, señalización con otros “call-agents”, control de conexión y control de servicios.
Figura 3-24. Interfaces del PGW2200. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.329)
- “Signaling Termination”. Permite que el PGW2200 pueda mediar con variantes de
señalización como SS7, PRI, CAS y H.323.
Con respecto a SS7, la terminación de tráfico se puede hacer de dos maneras, a través
de enlaces tipo A (“A-links”) o tipo F (“F-links”). En el primero, el enlace termina
directamente en el PGW2200 a través de una interfaz T1/E1, y de manera opcional, se puede
colocar un SLT o un ITP (“IP Transfer Point”) para que maneje las capas bajas de SS7.
Para los enlaces tipo F, estos contienen el tráfico de voz (canales “bearer”) y terminan
en el “gateway”. El “gateway” es responsable de ejecutar MTP nivel 1 y 2, y mandarle los
mensajes encapsulados de MTP3 al PGW2200, para que éste haga el procesamiento de MTP3
y ISUP. El transporte entre el “gateway” y el PGW2200 se hace utilizando RUDP (“Reliable
User Datagram Protocol”).
Con respecto a enlaces PRI y CAS. Los enlaces llevan un canal tipo D que termina
directamente en el “gateway” de voz. Este procesa los niveles 1 y 2, y manda el paquete nivel
3 (Q.931) con RUDP para su procesamiento.
47
En cuanto a H.323, el PGW2200 maneja las solicitudes RAS y las solicitudes Q.931
que provienen de otros usuarios de H.323. Realiza la señalización estándar descrita en la parte
de H.323, pero no posee la funcionalidad de gatekeeper.
- “Connection Control”: MGCP. Se pueden establecer conexiones extremo a extremo
utilizando MGCP, un mecanismo para conectar terminales en la red IP. MGCP es un protocolo
basado en TCP/UDP que permite la manipulación de conexiones representadas por extremos
lógicos o físicos. MGCP administra las solicitudes de conexión de llamadas de teléfonos que
están conectados al “gateway”, como cable o módems de DSL.
- “Services Control”. Puede tener dos caminos; plataformas IN (“Intelligent
Networks”) como SCP; e interfaz TDM PRI a nodos de servicios. (Davidson et al., 2006)
c) Arquitectura y protocolos del PGW2200
La Figura 3-25 muestra los bloques funcionales internos más grandes de la plataforma
PGW2200.
Figura 3-25. Bloques funcionales internos del PGW2200
El enrutamiento del PGW2200 dirige la llamada desde el MG de ingreso, hasta el MG
de egreso apropiado. El enrutamiento de la llamada no se refiere al enrutamiento de paquetes
dentro de la nube IP; quien se encarga de esto es la capa de control de conexión. Si el mismo
PGW2200 controla ambos MG, el enrutamiento se hace en un paso dentro del “call-agent”.
d) Implementación del PGW2200.
El PGW2200 puede ofrecer un alto nivel de disponibilidad que es igual o mejor que un
conmutador tradicional. Este sistema se basa en plataformas tolerantes a fallas que consisten
de una unidad de PGW2200 activa y una en espera (o “standby”), y dos unidades SLT
(“Signal Link Transfer”) para hacer terminación al tráfico SS7. Los SLT son simples
traductores de protocolos, que manejan las capas inferiores, MTP1 y MTP2 de SS7.
48
Figura 3-26. Implementación del PGW2200 con MGCP. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.337)
El estado de la llamada se copia de la unidad activa a la unidad en espera en un proceso
llamado “check-pointing”, que asegura que la llamada no se perderá cuando se pase de un
PGW2200 a otro. Los SLT terminan el tráfico SS7 y transmiten la información MTP3 a la
unidad activa.
Para maximizar la tolerancia a fallas del PGW2200, el tráfico MTP2 es terminado en
dos plataformas físicas, y el tráfico MTP3 es transmitido a través de dos conmutadores
Ethernet. Este nivel de redundancia permite que la unidad activa y en espera puedan compartir
los enlaces SS7, LAN y WAN (“Wide Area Network”).
El Cisco 2600 fue el primer “router” en soportar funcionalidad SLT. Se puede remover
o sumar una unidad SLT sin corromper la red SS7. El Cisco 2600 SLT soporta dos puertos
para enlaces SS7, donde cada puerto puede manejar dos “erlangs” de tráfico. Un “erlang” es
una unidad sin dimensión utilizada como medida estadística en telefonía, el tráfico de un
“erlang” se refiere a una fuente trabajando de manera continua, o dos canales siendo utilizados
el 50% del tiempo.
Los SLT están conectados a través de conmutadores estándar de Ethernet y transmiten
la información MTP3 al PGW2200 sobre RUDP a través de la LAN/WAN.
3.4.2.- Señalización PSTN sobre IP
En una arquitectura de “softswitch”, es necesario que los proveedores que van a
mudarse a una infraestructura IP tengan una tecnología de transición para transportar la
señalización PSTN sobre IP.
Los protocolos de señalización VoIP, como SIP y H.323 han sido especialmente
diseñados asumiendo a IP como direccionamiento. Los protocolos de señalización de PSTN
49
como ISDN y SS7 necesitan una ejecución muy estricta y requerimientos funcionales que IP
por sí misma no puede cumplir. Para cumplir estos requerimientos se necesitan protocolos
adicionales que se ubiquen por encima de IP. La IETF produjo métodos de encapsulamiento y
protocolos extremo-a-extremo para soportar las exigencias de la señalización PSTN.
La arquitectura consiste de lo siguiente: Una capa de adaptación para cada protocolo de
señalización PSTN (como MTP3, ISDN, entre otros) para soportar los servicios esperados por
un protocolo particular de señalización de su capa inferior. Son ejemplos de esta adaptación
“MTP3-User Adaptation Layer” (M3UA), “ISDN Q.921-User Adaptation Layer” (IUA), entre
otros. Adicionalmente, “Stream Control Transmission Protocol” (SCTP) como el protocolo de
transporte que soporta un conjunto de funciones comunes al transporte de señalización.
- SCTP
TCP es el protocolo de transporte más confiable utilizado en las redes IP. Sin embargo,
no es útil para llevar la señalización PSTN debido a que si un paquete se pierde, esto causa un
retardo en los paquetes siguientes en la secuencia. (Rusell, 2002)
Por las limitaciones de TCP, surge SCTP:
- Orientación de mensajes (“Message orientation”).
- Mensajes de usuarios transmitidos libre de errores, sin duplicaciones y con
“acknoledge”.
- Mensajes en secuencia con la opción de mensajes “out-of-order” para evitar el
bloqueo de la línea.
- Múltiples mensajes de usuarios son unidos y transmitidos como un solo mensaje
SCTP, cosa que provee eficiencia.
- IUA
Como se menciono anteriormente, en esta arquitectura las funciones de media están
separadas de las funciones de control de llamadas. Las funciones de media son parte del MG,
y el control de llamadas pertenece al MGC o “call-agent”.
ISDN, como un mecanismo de señalización en-banda, llega con la media al MG. La
información de señalización de ISDN necesita ser transportada al MGC para el procesamiento
de la llamada (esto en inglés se refiere como “backhaul”). En la especificación IUA, el GW
hace terminación del tráfico Q.921 y hace un reenvío de la información Q.931 (señalización)
al MGC. IUA se especifica en RFC 3057, y se muestra en la Figura 3-27. (Rusell, 2002)
50
Figura 3-27. “ISDN User Adaptation Layer”, IUA. Tomada de (Rusell, 2002, p. 134).
- SUA. “SS7 SCCP User Adaptation Layer”.
Este protocolo brinda soporte para la transmisión de mensajes TCAP que provienen o
se dirigen a la red SS7 desde la red de señalización tipo IP. El protocolo provee soporte para
los servicios orientados a conexión y no conexión de SCCP.
SUA se diseñó para ser usado en redes donde la base de datos estaría conectada al GW
por vía IP y no por enlaces de señalización en TDM. Al utilizar IP, los problemas de anchos de
banda se suprimen significativamente, y los proveedores pueden aprovechar los 100 Mbps
soportados por IP. En la estructura de protocolos, IP sería el transporte y SCTP sería el
protocolo dando servicios a SUA. A su vez, SUA le provee servicios a TCAP o cualquier
usuario de SCCP. (Rusell, 2002)
Figura 3-28. Protocolos del “IP Transfer Point”. Tomada de (Cisco Systems, Inc., 2006, p.2)
- M2PA.
Esta es una nueva edición del comité SIGTRAN que fue diseñado para nodos que
utilizaran conexiones tipo IP, sin conexiones SS7 tipo TDM. En este caso, los mensajes nunca
se mandan a una red SS7 convencional.
Un SG (“Signaling Gateway”) puede conectarse a otros nodos en su propia red
utilizando sólo conexiones tipo IP. Este protocolo hace las funciones de MTP2 y hasta soporta
funciones de MTP3. (Rusell, 2002).
Capítulo 4
DISEÑO DEL SISTEMA
4.Una vez presentada la información necesaria para entender los aspectos teóricos del
proyecto, el objetivo del próximo capítulo es utilizar y combinar esa información para
producir un diseño que pueda solucionar el problema de interconexión SS7 a través de VoIP
entre la empresa Multiphone Latin America, Inc. y la telefonía Telecom de Colombia.
Se presentan y evalúan los lineamientos legales que deben cumplirse para realizar una
interconexión en Colombia. Estos generalmente cambian con cada país y permiten
estandarizar algunos aspectos del sistema. Sin embargo, el análisis que se hará permitirá
delimitar el alcance del proyecto dentro del marco de la ley.
Se presentan aquellos factores que determinaron diseños anteriores y el análisis de
posibles variantes que darán paso a innovaciones en el sistema. Puede que utilizar diseños
anteriores limite un poco la tecnología que se utilizará. Sin embargo, al ser una interconexión
cuya utilidad práctica ha sido comprobada por la empresa, aporta elementos importantes para
tomar como guía en el diseño.
4.1.- Características de la interconexión a diseñar. Fusión de SS7 con VoIP
Para tener una perspectiva general del problema y utilizarla como guía para hacer el
diseño, es necesario estudiar los aspectos o puntos que abarca el sistema. Aquellos protocolos
que forman parte de la comunicación y estarán siendo manejados por los equipos electrónicos
que se escogerán. Las características básicas del sistema deben servir de guía para hacer un
diseño adecuado.
Para obtener una visión más clara de los puntos que se quieren cubrir, se considera el
diagrama lógico de la Figura 4-1.
52
Figura 4-1. Diagrama lógico del sistema
Existen tres conjuntos esenciales, el conjunto IP abarca todos aquellos protocolos,
aplicaciones, infraestructuras y redes que utilizan IP como protocolo de transporte (UDP/IP o
TCP/IP) y direccionamiento de información. El conjunto PSTN se refiere a la arquitectura
jerárquica de conmutadores y todos aquellos métodos que hacen posible la conexión,
desconexión y mantenimiento de llamadas telefónicas. El conjunto de señalización abarca
todos aquellos mensajes y procedimientos que se utilizan para transmitir información que
provoque o indique el momento para tomar una acción.
La intersección de dichos conjuntos genera subconjuntos. El empalme entre PSTN y
señalización cubre protocolos como la señalización ISDN y SS7. La señalización SS7
representa un porcentaje pequeño de datos que se transmiten en la PSTN, pero sin embargo,
esta permite que se generen las llamadas telefónicas en la red (SS7 provee la inteligencia de la
red). La unión parcial entre IP y señalización abarca protocolos como H.323 y MGCP.
VoIP es un compromiso entre dos tipos de redes que nacieron independientes y
tuvieron que buscar un territorio común, de manera de poder mejorar y ampliar el tipo de
53
servicios que los operadores de telefonía e internet les pueden ofrecer a sus usuarios. Los
conjuntos de IP y PSTN constituyen infraestructuras, protocolos y redes que fueron diseñadas
con propósitos y objetivos distintos (uno para transmitir paquetes de información, otro para
transmitir torrentes de bits con información de voz digitalizada). La unión de estos conjuntos
pudiera ocasionar inconvenientes técnicos de compatibilidad. Sin embargo, el desafío de VoIP
ha consistido y logrado acoplar ambos sistemas (IP y PSTN) para producir más y mejores
servicios de comunicación a los usuarios.
El subconjunto VoIP se entiende como un mecanismo para realizar llamadas de la
PSTN a través de redes de paquetes de datos que soporten el protocolo IP. Sin embargo, el
subconjunto VoIP
podría no estar contenido completamente en PSTN. Si se utilizaran
teléfonos IP o llamadas a través de computadoras conectadas a internet, VoIP pudiera
expandirse un poco más hacia el conjunto IP. A pesar de ello, esa parte de VoIP escapa del
alcance planteado en este trabajo.
El diseño del sistema se enfoca en la intersección de los conjuntos IP, PSTN y
señalización. Tomando en cuenta la información y los límites que debe tener el sistema, se
pueden nombrar algunas de las características fundamentales que debe poseer la
interconexión:
- Funcionalidad de señalización SS7: para poder transmitir aquellos mensajes que le
permitan conectar, desconectar y administrar llamadas telefónicas. La interconexión con la
Red Telefónica Pública Conmutada PSTN de Colombia (red de Telecom) se hará a través de
SS7.
- Funcionalidad IP: para poder hacer la terminación de llamadas a través de VoIP con
la infraestructura de Multiphone Latin America ubicada en Miami, o alguno de los
proveedores asociados que ofrezcan la terminación IP en cualquier parte del mundo.
- Proveer la interfaz necesaria para transformar las llamadas provenientes de PSTN
Colombia (en formato TDM) a un formato de paquetes IP para su transmisión en la red
internet hasta su destino.
- Proveer equipos que permitan hacer la señalización IP: bien sea con formato
H.323 o con el protocolo MGCP.
54
- Implementar un sistema con equipos que posean alta velocidad de
procesamiento: de manera de que puedan cumplir con los requerimientos de “delay” y
latencia que exige el protocolo SS7.
- Utilizar equipos que sean lo suficientemente robustos: como para poder adaptarse
a todas las variantes y servicios del protocolo SS7.
Estas características son las premisas básicas que debe cumplir la parte del diseño del
sistema. Se considerarán aquellos aspectos técnicos que ayuden a realizar la interconexión
entre las dos operadoras; ellos determinan la mejor manera en que se puede implementar
(desde el punto de vista de ingeniería). Además de los aspectos técnicos, en la práctica hay
muchos otros factores que determinan la acción de los operadores (factores económicos,
geográficos o estratégicos).
A pesar de que el alcance económico de una empresa determinará la calidad de sus
equipos y servicios, el diseño que se llevará a cabo hace caso omiso de este y otros factores
que entrarán en juego a la hora de implementar el sistema. Sin embargo, debido a la
importancia que tiene la interconexión SS7 que se diseñará, la empresa MLA invierte una gran
cantidad de recursos (personas, equipos, tiempo, dinero) en esta interconexión para poder
brindar un servicio de calidad a sus usuarios, que le permita sobresalir y destacar en el
mercado.
4.2.- Servicio de telefonía que presta el sistema
En la teoría se estudió que el uso de SS7 habilita una gran variedad de servicios, entre
ellos llamada en espera, llamada en conferencia, y los servicios CLASS (bloqueo de llamadas,
tarjetas de llamadas pre-pagadas, entre otros). Esto hace que SS7 sea utilizado frecuentemente
en redes telefónicas de Colombia (fuerte recomendación de la CRT), Venezuela
(recomendación de Conatel), y los Estados Unidos (fuerte recomendación de FCC); pues
puede cubrir múltiples demandas de los usuarios. Es por eso que en el diseño del sistema se
deben utilizar equipos que sean lo suficientemente robustos como para poder adaptarse a todas
las variantes y servicios del protocolo.
Uno de los servicios principales que Multiphone Latin America brinda a sus usuarios
es el “Pin Free”. Como se comentó, el usuario posee una cuenta personal cuyos datos están
almacenados en las bases de datos de la compañía. Esta cuenta está asociada al número
55
telefónico personal del usuario, y tiene un saldo (una cantidad de dinero asociado). Si el
usuario desea hacer una llamada telefónica con el uso de su cuenta, debe marcar el número de
acceso (“Direct Inward Dialing”, DID) correspondiente a su ciudad o región geográfica. Los
equipos de Multiphone reciben la llamada y reconocen la cuenta por el número telefónico,
luego el usuario marca el número telefónico al que desea llamar, y es conectado a cualquier
parte del mundo. La llamada es debitada del dinero que tenga el usuario depositado en su
cuenta y se conoce como doble marcación, pues debe hacer una llamada al número de acceso,
y luego otra con el número de su familiar en otro país.
El servicio que se pretende prestar en Colombia con el sistema de interconexión SS7 es
parecido al anterior. Se basa en el sistema de “Libre Marcación”. Aquí, el usuario no tiene que
marcar un número de acceso (doble marcación), sino que puede hacer la llamada directamente
a su familiar, especificando previamente el código de operador de la empresa que provee el
servicio. La red telefónica local PSTN se encarga de reconocer el operador (en este caso
Multillama Colombia) y la llamada es transmitida directamente a las estaciones y al destino
utilizando la tecnología VoIP.
Al igual que en “Pin Free”, el usuario debe tener una cuenta pre-pagada asociada a su
número telefónico, con la ventaja de que el número de dígitos que debe marcar el usuario se
reduce de 25 a 14 si es llamada nacional, o 17 si es internacional. El código de operador que
fue asignado a Multillama Colombia por la Comisión de Regulación de Telecomunicaciones
(CRT) es el 440; así, el usuario de Colombia que desea llamar a su familiar debe marcar:
Nacional:
0 + 440 + Código de área + Número telefónico
Internacional: 00 + 440 + Código de país + Código de área + Número Telefónico
Además del servicio de Libre Marcación, la interconexión de señalización SS7 puede
brindar cualquiera de los servicios básicos de la red PSTN o los servicios CLASS que habilita
SS7.
4.3.- Regulaciones y/o recomendaciones de la Comisión de Regulación de
Telecomunicaciones (CRT) en Colombia
Una interconexión representa en términos legales “la vinculación de recursos físicos y
soportes lógicos, incluidas las instalaciones esenciales necesarias, para permitir el interfuncionamiento de las redes y la interoperabilidad de servicios de telecomunicaciones”.
56
La Comisión de Regulación de Telecomunicaciones, CRT, es la entidad responsable de
regular las telecomunicaciones e interconexiones en Colombia.
Como organismo regulador del mercado de las telecomunicaciones, la CRT cumple la
misión de promover la competencia y la inversión así como proteger los derechos de los
usuarios y acorde con los lineamientos del estado, garantizar la prestación efectiva de los
servicios de telecomunicaciones y el desarrollo del sector en el marco de la convergencia y la
sociedad de la información.
El objetivo que persigue la CRT es generar, de manera oportuna, un marco regulatorio
que tenga en cuenta la convergencia, facilite el uso eficiente a las tecnologías y promueva la
competencia en el sector, de tal modo que toda la población pueda acceder a la sociedad del
conocimiento. Además, pretende constituirse como el principal órgano de consulta al servicio
de los usuarios y de todos los agentes del sector de las telecomunicaciones.
4.3.1.- Procedimientos para la instalación de equipos en Colombia
La resolución No. 087 de 1997 de la CRT, se titula “Por medio de la cual se regula en
forma integral los servicios de Telefonía Pública Básica Conmutada (TPBC) en Colombia”.
Esta pretende regular o dar recomendaciones sobre la manera en que deben ofrecerse los
servicios a usuarios u operadores. En su artículo No. 4.2.1.12 referente a la señalización,
establece lo siguiente:
Artículo 4.2.1.12. Señalización
“Los operadores de servicios de telecomunicaciones están en libertad de negociar con
los demás operadores la adopción de la norma de señalización que resulte más apropiada
para efectos de la interconexión de sus redes.
El operador solicitante puede requerir cualquier sistema de señalización al operador
interconectante, siempre que éste pueda ofrecerlo en algún punto de su red sin causar daños a
la misma, a sus operarios o perjudicar los servicios que dicho operador debe prestar. Los
operadores interconectantes deben ofrecer a los operadores solicitantes cuando menos las
opciones de señalización que ofrecen a otros operadores ya interconectados”.
Para los efectos de este proyecto el operador interconectante u operador incumbente
está representado por Telecom Colombia (operador al cual se le solicita y provee
interconexión). Un operador solicitante es aquel que “presta, o se alista a prestar, un servicio
57
de telecomunicaciones y para tal efecto solicita, por derecho propio, interconexión con otra
red, en los términos y condiciones establecidos en la Ley y en la Resolución No. 087”; el
operador solicitante lo representa Multillama Colombia, filial de Multiphone Latin America.
El artículo No. 4.2.1.12 comenta que no hay una regulación específica sobre el tipo de
señalización que debe utilizarse en la interconexión; más bien debe negociarse entre ambos
operadores. En la práctica, es el operador incumbente quien establece los lineamientos de la
señalización (pocas veces los negocia). Este sistema puede perjudicar a nuevos operadores
cuya infraestructura puede que no cumpla las especificaciones del incumbente (limitando los
servicios que el nuevo operador puede brindar). Sin embargo, el hecho de que el incumbente
imponga el tipo de señalización, puede resultar en un mercado de operadores y servicios en el
cual se utiliza un tipo de señalización común (suponiendo que los incumbentes son grandes
operadores con una gran cantidad de interconexiones con nuevos operadores, como es el caso
de Telecom).
Tomando en cuenta esa información, a continuación se establecen los pasos a seguir
para poder realizar una interconexión con un operador incumbente:
- El nuevo operador que pretende entrar al mercado para ofrecer servicios a los
usuarios debe alertar a todos los operadores del país que se desea hacer una interconexión, se
elabora un documento técnico de “Solicitud de Interconexión” (trámite que se hace a través de
la CRT). La interconexión de este nuevo operador se hará siempre y cuando ninguno o sólo
pocos operadores se opongan explícitamente. Puede verse en el Anexo 9.
- Los operadores incumbentes que estén interesados responden enviando a Multillama
Colombia, o cualquiera sea el nuevo operador, una Oferta Básica de Interconexión, OBI. En la
OBI se establecen todas las características de la red del incumbente, los servicios que puede
ofrecerle al nuevo operador, y todas aquellas especificaciones concernientes a la señalización
que deben cumplirse. La Oferta Básica de Interconexión del operador TELECOM se encuentra
en el Anexo 10 del presente trabajo (La OBI de cada operador debe ser aprobada con
anterioridad por la CRT).
- Generalmente los operadores incumbentes en Colombia exigen a nuevos operadores
que utilicen la señalización SS7. Esto tomando en cuenta que la CRT (a pesar de no hacerlo
una regulación) hace una recomendación insistente sobre el uso de la señalización SS7.
58
Artículo 4.2.2.9 Señalización para redes TPBC
“En las interconexiones entre redes TPBC, TMC, PCS y Trunking para la prestación
de servicios para los cuales los operadores se encuentran habilitados, se utilizará la norma de
señalización por canal común número 7-SSC 7, de acuerdo con las recomendaciones de la
Unión Internacional de Telecomunicaciones o sus desarrollos particulares, u otra que las
partes acuerden, siempre que ofrezca las mismas funcionalidades y prestaciones. Sin
embargo, en las interconexiones entre operadores para la prestación de servicios de TMR se
podrá utilizar una norma de señalización diferente.”
- Una vez que ambos operadores acuerdan el tipo de señalización que se utilizará en su
interconexión, en este caso SS7, se procede a hacer las solicitudes pertinentes a la Comisión de
Regulación de Telecomunicaciones. La solicitud principal que debe hacerse ante la CRT es la
solicitud de un código de punto de señalización (o en inglés un “operating point code”, OPC)
que permite incluir los nodos del nuevo operador en la red SS7 del operador incumbente. El
artículo 13.2.5.1 establece la manera en que debe hacerse la solicitud.
Artículo 13.2.5.1. Asignación de Códigos de Puntos de Señalización
“La Comisión de Regulación de Telecomunicaciones, a través del funcionario
competente, asignará los códigos de puntos de señalización a los operadores de
telecomunicaciones según el régimen de prestación de cada servicio y de acuerdo con las
zonas y regiones donde operen. Para tal efecto, los operadores de telecomunicaciones
deberán allegar a la Comisión de Regulación de Telecomunicaciones solicitud con el lleno de
los requisitos establecidos en el Anexo 012 de la presente resolución, mediante el
diligenciamiento del trámite: Solicitud de Recursos – códigos de puntos de señalización, en la
página www.siust.gov.co.”
La planilla de solicitud de OPC que Multillama Colombia debe consignar ante el
Sistema de Información Unificado del Sector de las Telecomunicaciones (SIUST, entidad de
la CRT), se encuentra en el Anexo 11 del presente trabajo.
- Una vez asignados los códigos de puntos de señalización de los nodos del nuevo
operador, ambos operadores pueden proceder a establecer la interconexión y empezar a
brindarle los servicios de telecomunicaciones a los usuarios.
Las acciones que realiza la CRT pretenden estandarizar, regular y mantener de una
manera armónica la manera en que se realizan las telecomunicaciones en Colombia. Esta suele
59
basarse en recomendaciones o especificaciones de la UIT. El hecho de que la CRT imponga
ese tipo de lineamientos implica numerosos inconvenientes en nuevos y pequeños operadores
que están tratando de surgir y crecer en el mercado. Las regulaciones y especificaciones
implican equipos, infraestructura y otros gastos económicos sumamente elevados que algunos
operadores simplemente no pueden cubrir; esto puede desprestigiar la libre competencia del
mercado. Sin embargo, esto permite que sólo operadores capacitados puedan desarrollarse,
permitiendo así que el servicio de telecomunicaciones que reciba el usuario sea siempre de alta
calidad.
4.4.- Estudios de apoyo. Interconexión SS7 de Multiphone en Caracas
(Cantv)
Como se mencionó, el objetivo principal de la interconexión es poder comunicarse con
la red telefónica PSTN a través de señalización SS7, poder coordinar la conexión o
establecimiento y desconexión de llamadas, y poder transformar la voz digitalizada en PCM
en paquetes de datos para ser transmitidos a través de la red IP.
Conociendo los requerimientos y funciones que debe tener el diseño, se puede dividir
el sistema en varios módulos:
•
Un primer módulo, por el cual se transmiten los mensajes SS7 con la red telefónica
pública PSTN. Este módulo abarca todos aquellos equipos que facilitan el transporte de
los mensajes SS7 a la red telefónica.
•
En el segundo módulo, se utiliza alguna unidad que posea la inteligencia suficiente
como para crear, hacer enrutamiento y coordinar los canales de voz y los mensajes de
señalización, necesarios para poder establecer la llamada. En base a estos
requerimientos y a los elementos estudiados en el marco teórico, se presume que en
alguna parte de este módulo debe encontrarse la unidad de procesador en servidor, o el
PGW2200.
•
El tercer módulo abarca todos aquellos mecanismos de transporte, equipos, interfaces y
protocolos que habilitan la transmisión de voz desde la red PSTN hasta su entrega al
“router” de red IP en forma de paquetes para ser transmitido a su destino a través de
internet.
60
La red de interconexión que posee Multiphone en Caracas con la operadora Cantv se
muestra en la Figura 4-2.
Figura 4-2. Sistema de interconexión Multiphone Vzla. – Cantv
En la parte de anexos (Anexo 2) se muestran fotos de los equipos más importantes del
sistema de la Figura 4-2. Las fotos fueron tomadas en Miami, con el sistema de interconexión
que se posee con BellSouth (contiene la misma arquitectura). En el sistema se pueden
identificar una variedad de elementos y equipos:
•
PGW2200
El PGW 2200 representa la inteligencia del sistema. Como se mencionó con
anterioridad, es un “soft-switch” que trabaja sobre servidores “Sun Microsystem” (en este caso
servidores Sun Fire V240). Está conectado a la red local LAN a través de un par de
conmutadores o “switch”. El PGW2200 maneja los mensajes bajo protocolo IP, a pesar de
poseer interfaz directa con SS7.
El PGW2200 es una unidad de alta capacidad de procesamiento que soporta protocolos
como SIP, H.323, y MGCP (IETF MGCP, en RFC 3435). Para este sistema, el PGW2200
61
utiliza el protocolo MGCP para controlar los MG y la señalización que forma parte de la
llamada. Los MG que controla son los “Gateway VoIP” que conectan a la red PSTN, y los
“gateways” que se ubican en el operador de VoIP de terminación asociado a Multiphone (el
que conecta la llamada con la red de destino). También pudiera comunicarse con el PGW2200
del operador de terminación, en caso de que lo tenga.
•
SLT (“Signaling Link Terminal”)
La interfaz directa con la red SS7 que brinda Cantv lo representan el par de terminales
de enlaces de señalización SLT. Estos se comunican con los nodos STP de la red SS7 de la red
telefónica (en este caso Cantv). Generalmente se utilizan los equipos de Cisco 2611XM. Los
SLT son elementos de la red IP que cumplen la funcionalidad de un “gateway”, transforman la
información de un formato de multiplexación en tiempo, a paquetes de datos compatibles con
IP. Además de traducir la información a formato de protocolo de internet, los SLT se encargan
de manejar las dos capas inferiores del protocolo SS7, capa física (MTP1), y capa de enlace
(MTP2). Los SLT se comunican con la PSTN a través de varios canales DS0 de un E1.
Adicionalmente, los SLT se comunican con el agente de llamadas PGW2200 a través de
mensajes que se transportan sobre de RUDP/IP.
•
“Gateway VoIP”
El camino que recorre la voz es lógicamente distinto al de la señalización. En este caso,
el camino de voz va desde los conmutadores de la red telefónica PSTN hasta el “Gateway
VoIP”. Este se encarga de transformar los torrentes de bits en paquetes de datos IP.
Generalmente se pueden utilizar los equipos de Cisco tipo AS-5300 para cumplir estas
funciones. En este caso, el AS-5300 representa el MG del protocolo MGCP, por lo que no
posee inteligencia alguna (en el sentido de que, a pesar de que el equipo posee esa
funcionalidad, no forma parte de la señalización en la llamada).
•
“Catalyst Switch”
Los “Catalyst Switch” representan los conmutadores centrales de la red local LAN; son
conmutadores IP de capa 2. Generalmente se utilizan los equipos de cisco “Catalyst Switch
2924 XL”. Estos se encargan de entrelazar los elementos del sistema o nodos de la red LAN, a
través de la dirección de capa de enlace (dirección MAC), y dirección de capa de red
(dirección IP). Se utilizan en pares para brindarle redundancia al sistema y aumentar la
confiabilidad.
62
•
“Gatekeeper”
Los “gatekeepers” que se utilizan en la interconexión representan elementos opcionales
de consulta. Pueden generar la información necesaria para el enrutamiento de paquetes cuando
las direcciones o información que se posee no es suficiente para terminar la llamada. Si el MG
que formará parte en la terminación de la llamada es controlado por el PGW200, este tipo de
consultas no serán necesarias.
•
“Routers”
Se utilizan un par de “Routers” en la salida de la interconexión. Estos son
conmutadores IP de capa de red que se encargan del enrutamiento de los paquetes de datos a
través de la red; toman los paquetes provenientes de los “switch” capa 2 (de señalización, voz,
entre otros) y los retransmiten a través de la red IP. El direccionamiento que se utiliza es el
direccionamiento IP. Se pueden utilizar varios “router” que cumplan estas funciones, pero se
suelen utilizar los “Cisco Routers 7204 VXR”.
•
Bases de datos
Multiphone también utiliza una serie de bases de datos para poder monitorear los datos
básicos de la llamada. Se utilizan los sistemas de interconexión, sistemas de mediación, y
sistema de facturación. El sistema de facturación se encarga de administrar el saldo de cada
una de las cuentas de usuarios, y de debitar el costo de las llamadas cuando se desconecten.
•
“Backbone IP”
El “Backbone IP” se refiere a las principales conexiones troncales de Internet. Está
compuesta de un gran número de “routers” comerciales, gubernamentales, universitarios y
otros de gran capacidad interconectados que llevan los datos a través de países, continentes y
océanos del mundo. Para el caso de esta interconexión, el “backbone” puede estar
representado por las redes públicas o privadas de internet de los operadores de terminación de
llamadas asociados a Multiphone, que pueden serlo “IFX Venezuela”, o “Global Crossing”.
•
PSTN
En el diagrama del sistema de interconexión, los SLT se comunican a través de varios
canales DS0, y el Gateway de comunica por medio de las troncales de voz (con E1-carriers),
con la PSTN. En este caso, PSTN está representado por todas aquellas arquitecturas de
conmutadoras que posee Cantv en su red de telefonía TDM.
63
El flujo de una llamada realizada desde la red de telefonía Cantv se asemeja a la de una
llamada MGCP. El protocolo MGCP está basado en el paradigma maestro-esclavo, donde el
MGC (“Media Gateway Contoller”) controla la información que transmite el MG (“Media
Gateway”). Un ejemplo se muestra en el Anexo 8.
Bajo este modelo, la inteligencia del control de llamada reside en el MGC, y el MG es
una unidad “sin inteligencia” que actúa según los comandos e instrucciones del MGC. Los
mensajes de MGCP se transmiten sobre UDP.
En caso de que el PGW200 no tenga control sobre el MG de terminación porque este
se encuentra en otra red, porque pertenece a otro operador, o porque simplemente se encuentra
en una ubicación física muy lejana, se puede colocar en el sistema un re-transmisor del tipo
“IP-to-IP”. Este nodo toma la información y comandos del “call-agent” y los retransmite a
través de la red (por su dirección IP) hasta que alcance su destino internacional.
El PGW2200 es responsable también de desconectar la llamada, y le transmite
información general a las bases de datos encargadas de la confirmación del usuario y la
facturación de la llamada (información como duración de la llamada, datos del usuario y la
cuenta, sitio a donde se llamó, entre otros). Estas bases de datos se encargan de restar el dinero
de la cuenta del usuario y almacenar dicha información.
El PGW2200 es la unidad crítica en este tipo de sistemas, si el “call-agent” falla, el
sistema de interconexión no tendrá como conectar las llamadas. El hecho de tener solo una
unidad inteligente resta confiabilidad al sistema. Es por esto que se justificaría colocar una
unidad PGW2200 secundaria y en estado de espera (“stand-by”), que pudiera continuar las
operaciones de señalización en caso de fallas del “call-agent” principal.
4.5.- Elección del sistema y protocolo IP a implementar
El sistema que ha estado utilizando la empresa MLA en sus interconexiones con otras
operadoras sirve de guía y da premisas básicas acerca del diseño de los equipos de Multillama.
Puede que la interconexión con Cantv no tome en cuenta una serie de variantes que se puedan
presentar en Colombia (en términos legales, de protocolos, etc). Sin embargo, al ser una
interconexión cuya utilidad práctica ha sido comprobada por la empresa, aporta elementos
importantes para tomar como guía en la nueva interconexión.
64
La manera de proceder ahora es analizar las limitantes que posee el sistema anterior, y
evaluar sus posibles variantes para poder brindarle innovación al sistema de interconexión. En
caso de no encontrar modificaciones profundas el diseño podrá asemejarse al de Cantv. Sin
embargo, se han observado unas pequeñas modificaciones que pudieran hacer del diseño una
interconexión más eficiente. Dichos puntos se explicarán a continuación.
1) El PGW2200 es la entidad central de inteligencia del sistema. Siendo un elemento
de la red de tanta importancia, el sistema no puede depender del funcionamiento de una
unidad. La utilización de una unidad extra de PGW2200 que en condiciones normales se
encuentre en “stand-by” podrá mejorar la confiabilidad general de la red. Esta unidad se
encuentra en configuración espejo con la unidad activa (guardando y procesando exactamente
la misma información), y cuando la primera falle, la unidad secundaria pasará a formar pare
activa del sistema (evitando que se interrumpa la señalización y las llamadas).
2) El nuevo sistema tendrá capacidad de controlar un mayor número de llamadas. A
pesar de que con Cantv se posee un “gateway” que puede transformar la información
proveniente de cuatro “E1-carriers” (entre IP y TDM), se puede expandir el manejo de
llamadas por medio de un banco de “gateways” (varios dispositivos y no uno). Un aumento de
llamadas puede perjudicar la señalización en el resto del sistema y en el PGW2200. Sin
embargo, los tiempos de latencia y especificaciones de SS7 permiten manejar gran número de
llamadas con uso de sólo unos cuantos canales DS0.
Se desea manejar una mayor cantidad de tráfico también para dar cabida a futuras
expansiones de la empresa Multillama en Colombia. A pesar de que no todos los canales o
troncales estarán en uso el 100% del tiempo, se suman “gateways” para dar flexibilidad al
sistema y se le hace robusto para que trabaje eficientemente en horas de alto tráfico de
llamadas (cada “gateway” Cisco AS-5400 puede manejar información de 16 E1).
3) Los SLT sólo trabajan las capas MTP1 y MTP2 de SS7. Cisco ha producido una
unidad más avanzada llamada “IP Transfer Point” (ITP), que además de cumplir las funciones
de un SLT, puede ofrecer calidad de servicio (“Quality of Service”, QoS), protocolos MTP3,
SCCP, TCAP y todas las funcionalidades encontradas en un nodo STP de SS7 (como GTT).
Este equipo posee mayores responsabilidades que el traductor anterior SLT, reflejándose en un
costo más elevado. Sin embargo, la comunicación puede ser más segura y fiable, a la vez que
se ahorran ciclos del procesador del PGW2200 para realizar otras funciones.
65
4) El “router” que transmite la información al “backbone” de IP pertenece al “Internet
Service Provider” (ISP) o proveedor del servicio de red. En el diseño de Multillama el par de
“gateway routers” que provee la interfaz de información entre la red local (LAN) y el
“backbone” se encuentran en la red IP. Estos transforman protocolos y medios (fibra óptica,
cables de cobre, entre otros) para transmitir los paquetes. El hecho de que pertenezcan a la red
de IP hace que el enrutamiento de paquetes llegue a los “routers” desde los conmutadores
LAN (y ese representa la transición entre el alcance de Multillama y la red del proveedor de
red IP).
5) La visión modular del sistema sigue caracterizando el diseño. Al igual que el
sistema de Cantv, se poseen tres módulos que cuando interactúan habilitan la conexión de
llamadas. Un primer módulo con comunicación de mensajes SS7, otro con la unidad de
inteligencia PGW2200 y el módulo donde se transmite la voz de los usuarios. Puede facilitar
la visión del diseño dividirlo en partes independientes. Sin embargo, estos deben interactuar
para realizar la conexión de las llamadas.
6) El protocolo MGCP que realiza el PGW2200 puede presentar poca flexibilidad.
Cuando el sistema trabaja bajo el protocolo MGCP, la unidad PGW2200 debe tener un control
directo sobre el “gateway” de originación, en este caso el de Multillama, y el de la operadora
asociada de terminación (en cualquier parte del mundo). Esto suele subsanarse utilizando una
unidad intermedia de “IP-to-IP” que permite controlar el “gateway” de terminación. Sin
embargo, representa un inconveniente para los operadores asociados (los que terminan la
llamada en el destino) hacer que sus equipos sean esclavos de una unidad ajena ubicada a
kilómetros de distancia.
Además, MGCP puede presentar inflexibilidad porque el PGW2200 sólo permitirá la
conexión de nuevos “gateways” que sirvan exclusivamente a Multillama bajo MGCP. No se
podrán utilizar equipos que trabajen con otro protocolo de señalización IP (como H.323 o
SIP). Esto significa una limitante para Multillama, pues no todos los operadores de
terminación utilizan el mismo protocolo. Debido a estas limitantes de MGCP se evaluará
cambiar el protocolo a H.323.
7) De MGCP a H.323.
Los “gateways” poseen una capacidad de señalización que no está siendo utilizada en
MGCP. Los servidores de acceso a la red (“Network Access Servers”, NAS) transforman la
66
información de voz entre IP y TDM, pero además poseen la capacidad de comunicar
señalización fuera-de-banda y CCS a través de uno o dos canales DS0. Hacia la red telefónica
los NAS pueden utilizar la señalización ISDN-PRI, y hacia la red IP pueden servir de nodo de
red H.323. Esa utilidad será aprovechada en el diseño del sistema de Colombia, porque
distribuirá la inteligencia del sistema en varios dispositivos electrónicos (y no estará
almacenada sólo en el PGW2200).
Bajo el uso del protocolo H.323, el control de la llamada reside en los NAS,
específicamente en su capacidad de señalización. La señalización a la PSTN producida por el
NAS será evaluada por el PGW2200 antes de ser transmitida vía SS7 a través de los ITP. La
señalización a la red IP se hará como una llamada H.323, donde el NAS posee la
funcionalidad de un nodo de la red y está conectado al “gateway” del operador VoIP asociado.
En H.323 el PGW2200 deja de estar en “call-control mode” y pasa a “signaling mode”.
Es decir, ya no controla la llamada directamente, más bien evalúa los mensajes de señalización
aportando información de enrutamiento cuando sea necesario. Esto brinda la flexibilidad
necesaria al sistema porque ahora el PGW2200 puede utilizar cualquiera de sus interfaces para
trabajar con otros protocolos de señalización IP. Es decir, a partir de esto Multillama
Colombia puede tener un conjunto de NAS que trabajen con H.323, otro conjunto que utilice
SIP e incluso puede evaluar la señalización de equipos MGCP; todo simultáneamente.
La comunicación entre el NAS y el PGW2200 se lleva a cabo a través del grupo de
administración de enlaces redundantes (“Redundant Link Manager group”, RLM). El objetivo
principal del RLM consiste en proveer un enlace virtual que permita transportar la
señalización Q.931 (de ISDN-PRI) a través de redes de datos entre el PGW2200 y los NAS. El
RLM utiliza a UDP para transportar la información entre el “call-agent” y viceversa.
Debido a la poca capacidad de adaptación que posee MGCP y a la concentración de la
inteligencia de señalización del sistema residente en el PGW2200 bajo MGCP, se cambiará el
protocolo de señalización IP a H.323. Este subsanará el par de inconvenientes haciendo que la
interconexión pueda trabajar con cualquier protocolo (H.323, SIP o MGCP), y distribuyendo
la inteligencia de señalización del sistema entre los distintos “gateways” NAS.
Una vez aclaradas todas las modificaciones que tendrá el sistema, es necesario
establecer los elementos y dispositivos electrónicos que se utilizarán, a la vez que se declaran
sus características más resaltantes.
67
4.5.1.- Elección de los equipos que conformarán el sistema
A continuación se nombran y justifican la serie de elementos y dispositivos
electrónicos que se utilizarán en el diseño del sistema. La justificación de cada uno surge del
análisis que se hizo del sistema de interconexión de Cantv y las modificaciones e innovaciones
que se propusieron al inicio del capítulo 4.5.-.
4.5.1.1.- Cisco “Soft Switch PGW2200”
El “Cisco PSTN Gateway 2200” (o PGW2200) es un agente de llamadas o “call-agent”
que utilizan los proveedores de telefonía, que ejecuta las funciones de señalización y control
de llamadas (“call-control”) dentro de la infraestructura de “gateways” de la PSTN. Estas
funciones abarcan el análisis de dígitos, enrutamiento de mensajes, selección del circuito o
canal, entre otros.
El PGW2200 brinda la capacidad a los proveedores de servicios de hacer enrutamiento
de llamadas de voz y datos (como fax) entre la PSTN y las nuevas redes de datos. Esto se debe
principalmente a que se toma ventaja de una amplia librería de protocolos SS7 a la vez que
soporta la mayoría de los protocolos estandarizados en la industria, incluyendo MGCP, H.323
y “Session Initiation Protocol” (SIP).
La arquitectura del PGW2200 y la manera en que se implementa el agente de llamadas
debe incluir los siguientes elementos:
-
Software de Cisco MGC (“Media Gateway Controller”), corriendo sobre una
plataforma de servidores “Sun Microsystems”.
-
Cisco “IP Transfer Point” (ITP).
-
Conmutador LAN para que haya conectividad entre los elementos de la red.
-
Procesador para interfaz H.323 (“H.323 Signaling Interface”, HSI). Opcional.
Algunas de las aplicaciones de telefonía que son habilitadas por medio del uso de la
configuración del PGW2200 son las siguientes:
-
Tránsito de “Voice-over-Internet-Protocol” (VoIP).
-
Preparación de información en ISDN-PRI y descarga de información en TDM.
-
SIP PSTN “Gateway”.
-
H.323 PSTN “Gateway”.
-
Servicios como centro de atención al usuario (“call-centers”).
68
La Tabla 4-1 muestra los protocolos que puede manejar el PGW2200 junto con los
beneficios que resultan de utilizarlos. (Cisco Systems, Inc., 2007)
Tabla 4-1. Protocolos que soporta el PGW2200 y sus beneficios. Tomada de (Cisco Systems,
Inc., 2007, p. 5)
TIPO DE PROTOCOLO
SIP
BENEFICIOS
Permite la creación de redes estándar SIP y asegura un alto nivel
de compatibilidad a la hora de tener una interfaz con redes SIP
de múltiples proveedores.
H.323
Comunicación VoIP a través de los lineamientos de la UIT, con
interoperabilidad con una gran cantidad de terminales H.323 y
sólidas capacidades de acoplamiento con redes SIP y PSTN.
Gateway Control
Comunicación con “Gateways” para conexión de media (audio,
video, datos) y funciones de control.
Enterprise
Soporte de protocolos para conexión con redes corporativas a
través de todo el mundo.
SS7
Soporte de las variantes de SS7 a nivel mundial, incluyendo la
interconexión con redes de cualquier protocolo, IP y PSTN.
Soporta las variantes de SS7 de Reino Unido, Japón, China, y
los estándares de la UIT (Colombia, Portugal, Japón, India,
Australia, Brasil, México, entre otros).
“Backhaul” de señalización
Soporte de alta confiabilidad y redundancia para información de
señalización
Otras interfaces IP
Compatibilidad con interfaces estándar (DNS, SFTP, HTTP)
Una lista completa de los protocolos que soporta el PGW2200 y demás aspectos
técnicos se muestran en el Anexo 12.
¿Por qué utilizar el PGW2200?
Existen una variedad de razones por la cuales es necesario utilizar el agente de
llamadas en la interconexión SS7. Una de las razones principales es la versatilidad que
presenta, y la capacidad que tiene para trabajar con una amplia variedad de protocolos. Estas
cualidades requieren que el PGW2200 esté ubicado en una plataforma de servidores con una
69
alta capacidad de procesamiento. Sin embargo, si se cumplen estos requerimientos las
aplicaciones del PGW2200 pueden brindar múltiples beneficios a las redes y operadores.
Algunas de las razones principales para usar este elemento en la red y no otro, son los
siguientes:
1) El protocolo SS7 posee una gran cantidad de variantes que cambian de acuerdo a cada
país o zona geográfica. A pesar que la UIT realiza un estándar general, también se
manejan las especificaciones varios países (Colombia, Australia, Japón, España, entre
muchos otros). También están todas las variantes de SS7 de ANSI. Debido a una
amplia capacidad de almacenamiento, el PGW2200 (que posee varias bases de datos)
puede operar con el uso de cualquiera de estas variantes y posibilita la comunicación
SS7 en la red. Esto hace que el agente de llamadas pueda ser implementado
virtualmente por cualquier operador a nivel mundial.
2) Un gran beneficio proviene de las interfaces que posee el “call-agent”, puede
comunicarse a través del protocolo de internet (IP). Esto permite que el PGW2200
pueda comunicarse directamente a través de los NAS de la red local (o a través de los
conmutadores LAN) para indicarles la información que deben transmitir.
3) El enrutamiento de la llamada se refiere a la manera en que PSTN y operador acuerdan
la elección de la troncal o E1 adecuado que soportará la llamada, y el canal DS0 dentro
de la troncal que hará la comunicación.
El enrutamiento de la llamada es un procedimiento complejo cuando se trabaja con una
gran cantidad de troncales E1. Esto hace necesarios un procesamiento rápido y una
amplia base de datos que permita almacenar toda la información de direcciones y rutas.
Los NAS poseen una capacidad de almacenamiento y memorias limitadas (que no
siempre podrán cumplir dichos requerimientos).
Siendo el PGW2200 un elemento de la red que posee una amplia base de datos, que
puede almacenar toda la información correspondiente a direcciones, troncales, y tablas
de enrutamiento, hace de éste un elemento necesario y fundamental en el sistema de
interconexión.
4) Los lineamientos y exigencias del protocolo de comunicación SS7 obligan a que el
retardo de los mensajes en la red sean muy pequeños. Si un terminal de la red transmite
70
un mensaje y no ha recibido respuesta una vez transcurridos 30 milisegundos, el nodo
interpreta que el mensaje no ha alcanzado su destino.
Esta acción obliga a que la unidad que administra la señalización (verificando rutas,
direcciones y demás información) tenga una alta capacidad de procesamiento y pueda
transmitir los mensajes de una manera rápida y efectiva, para poder conectar las
llamadas telefónicas.
5) El PGW2200 puede almacenar toda la información referente a la llamada,
específicamente la dirección “Circuit Identification Code”, CIC (troncal E1 y canal
DS0 utilizado), dirección de los puntos de señalización SS7 (“Originating Point Code”
y “Destination Point Code”, OPC y DPC), la cantidad de NAS que se encuentran en
línea y operando (en caso de fallas el PGW2200 puede reportarlas a otro servidor, de
ser necesario), y mantiene una tabla con los “Point Codes” y troncales que están siendo
utilizados.
¿Cómo opera el PGW2200?
El PGW2200 puede operar de dos maneras distintas, puede hacer el control de las
llamadas por medio del protocolo MGCP (siendo el maestro de una unidad de “gateway” que
sea esclavo) en el “call-control mode”; o puede también formar parte de la señalización en el
protocolo H.323 (operando en “signaling mode”). (Cisco Systems, Inc., 2007)
En el modo de control de llamadas el PGW2200 ofrece todas aquellas pautas de
señalización necesarias para establecer la llamada. Mediante el mecanismo maestro/esclavo, el
“call-agent” controla uno o más “Media Gateways” (MG), los cuales se encargan de transmitir
la información de acuerdo a las órdenes y comandos provenientes de la unidad maestro.
Bajo el protocolo H.323, el PGW2200 opera en “Signaling mode”. Aquí, la
señalización proveniente de la red SS7 del operador (en este caso Telecom) es evaluada por el
“call-agent” antes de ser transmitida al NAS (la evalúa al verificar que no hay errores, las
direcciones son correctas, las troncales están libres). Estos mensajes llegan al NAS gracias al
grupo de “Redundant Link Manager”, RLM. Es el NAS quien se encarga de producir los
mensajes de señalización de respuesta hacia la PSTN y hacia la red de datos a otros NAS que
sean terminales H.323.
El PGW2200, debido a que conoce aquellos canales de los NAS que están en desuso,
acuerda con la red PSTN (comunicándose a través de los ITP) el NAS por donde se transmitirá
71
la voz, la troncal y canal DS0 que se utilizará para la comunicación. Normalmente el lado de la
red donde se origina la llamada es quien sugiere el circuito a utilizar (para el caso de la
interconexión con Telecom, se origina en la red PSTN de Telecom).
El PGW2200 recibe los mensajes H.323 provenientes del NAS, incorpora su
información al mensaje y lo retransmite en el protocolo adecuado a los STP (a través de los
ITP) de la red SS7 del operador Telecom. En condiciones normales (en lo que no haya fallas)
la función del PGW2200 es monitorear los mensajes y transformar su protocolo. A pesar de
que actualiza sus tablas, no modificará significativamente el contenido de los mensajes.
4.5.1.2.- Cisco “IP Transfer Point” (ITP)
El “Cisco IP Transfer Point” (ITP) es una solución extensa y flexible creada por Cisco
en el año 2001 para transportar mensajes SS7 a través de redes tradicionales TDM o redes con
protocolo de internet (IP). El ITP provee soporte a redes tradicionales y de próxima
generación, facilitando que operadores de telecomunicaciones puedan migrar a redes más
económicas (o “cost-efficient”) que soporten sus metas de negocio.
El ITP cuando se comunica con la red SS7 posee la funcionalidad completa encontrada
en un nodo STP, incluida la traducción de direcciones (“Global Title Translation”, GTT).
Adicionalmente, utilizando los estándares de la IETF y su “Signaling Transport” (SIGTRAN),
el ITP puede descargar la información SS7 en nodos de señalización de redes IP, liberando
puertos de la costosa red SS7.
Esta funcionalidad de “gateway” de señalización, o puerta de enlace entre redes TDM
y redes IP se completa gracias a la incorporación de protocolos como “MTP3 User Adaptation
Layer” (M3UA) y “SCCP User Adaptation Layer” (SUA) dentro de las capacidades del ITP.
Algunas de las características más importantes que puede aportar el ITP y beneficios
que puede generar son los siguientes: (Cisco Systems, Inc., 2006)
-
Reducción en el costo de la infraestructura de señalización.
-
Capacidad de enrutamiento en redes IP tipo WAN, permitiendo ofrecer calidad de
servicio (“Quality of service”, QoS).
-
Cumple las características de rendimiento y confiabilidad exigidas por infraestructuras
de señalización.
-
Funcionalidad de un nodo STP, incluyendo GTT.
72
-
Soporta protocolos estándar de la industria; “MTP2 Peer-to-peer Adaptation Layer”
(M2PA), M3UA y SUA.
-
Enrutamiento avanzado de mensajes SS7 y enrutamiento multi-capas.
-
Si el ITP se implementa en pares, puede compartir la carga de mensajes con
información SS7.
Como se ha venido mencionando, el ITP es una unidad cuya principal función es servir
de compuerta de enlace (“gateway”) a redes IP y SS7. Puede transformar la manera en que se
transmite la información cambiándola de un protocolo específico al protocolo deseado (en
sentido bidireccional. Esto lo hace una unidad flexible y de gran utilidad en la interconexión
que se está diseñando. La pila de protocolos que puede manejar el ITP se muestra en la Figura
4-3. (Cisco Systems, Inc., 2006)
Figura 4-3. Pila de protocolos del ITP. Tomada de (Cisco Systems, Inc., 2006, p.2)
El ITP puede tomar el mensaje que recibió, determinar el protocolo en que se
encuentra, procesarlo a través la pila y colocar la misma información en otro conjunto de
protocolos.
Los protocolos MTP1, MTP2, MTP3 y SCCP representan estándares de la UIT (libro
blanco de 1996, interactúa con el azul). TCAP pertenece al libro blanco de la UIT de Junio de
1997.
73
SCTP (IETF RFC2960) fue diseñado por el grupo SIGTRAN para poder cumplir las
exigencias de seguridad y disponibilidad de las redes SS7, además, hace que los mensajes
lleguen en secuencia. SCTP es un protocolo de transporte similar a TCP, provee transferencia
segura de datos, fragmentación de mensajes, control de flujo y congestionamiento, entre otros.
Debido a que SCTP no podía ser utilizado con TCP o UDP, se crearon protocolos que
brindaran los servicios semejantes a los de la pila SS7 (como M3UA y SUA).
M3UA (IETF RFC4666) se encarga de entregar los mensajes ISUP, SCCP o demás
usuarios de MTP3 a través de SCTP/IP (termina los protocolos MTP2 y MTP3). SUA (IETF
RFC3868) se encarga de transmitir los mensajes TCAP (o cualquier usuario MTP3) que han
sido procesados por los protocolos MTP2, MTP3 y SCCP. (Cisco Systems, Inc., 2006)
Algunas de las plataformas físicas que se utilizan para el ITP son el “Cisco 2600XM
Series Router”, “Cisco 2811 Router”, “Cisco 7200 Series Router”, “Cisco 7301 Router”, entre
otros. Los aspectos técnicos del ITP se encuentran en el Anexo 13.
¿Por qué utilizar el ITP?
Los SLT de Cisco hacen terminación de las capas MTP1 y MTP2, antes de transmitir
la información MTP3 al agente de señalización (el PGW2200) con transporte RUDP/IP. El
ITP va un poco más allá en cuanto a funcionalidad y manejo de protocolos, además de que
utiliza un protocolo de transporte totalmente distinto (SCTP). Algunas de las razones
principales que favorecen el uso del ITP para la interconexión son las siguientes:
1) No sólo hace terminación de los protocolos MTP1 y MTP2 de SS7, como el SLT.
También puede hacer terminación de la capa de red MTP3, para retransmitir la
información de los usuarios (capa cuatro, L4) a través de IP. Adicionalmente, se puede
hacer terminación de los mensajes SCCP y transmitir la información TCAP vía IP.
2) Posee la funcionalidad completa de un nodo STP de la red SS7. Esto facilita la
comunicación entre los operadores de telefonía, debido a que en la red SS7 de
Telecom, la empresa Multillama puede ser solicitada por medio de direcciones (“Point
Codes”) simples (representa un nodo más en la red, y no posee condiciones especiales).
3) Al tener funcionalidad STP, el ITP puede realizar la función GTT (“Global Title
Translation”), que en caso de ser necesario, la unidad puede ser consultada para que dé
información acerca de una dirección destino (puede traducir un número discado a un
“Destination Point Code” concreto). El hecho de que la unidad tenga un banco de
74
memoria con ese tipo de información facilita y hace más eficiente el enrutamiento de
mensajes de señalización en la red (pues el nodo destino se encuentra de una manera
más rápida).
4) El protocolo de transporte IP que utiliza el ITP no es ni TCP ni UDP. Se utiliza una
variante creada por IETF Sigtran llamada SCTP. Es un protocolo de transporte similar
a TCP, que provee transferencia segura de datos, fragmentación de mensajes, control
de flujo y congestionamiento, entre otros. Los mensajes de señalización SS7 se
transmiten desde el ITP al PGW2200 sobre SCTP/IP. Esto ofrece una manera segura y
confiable de traspasar información a través de la red local IP (LAN).
5) El uso de protocolos como M3UA, M2PA y SUA facilitan la transición de mensajes
entre la red tradicional SS7 y redes IP. El hecho de que el ITP pueda manejar
protocolos de capas superiores aumenta sus responsabilidades dentro del sistema de
interconexión, y ayuda a que la información que le llegue al PGW2200 ya esté
previamente procesada (ya el controlador de llamadas no requiere pasar por los
protocolos MTP o aquellos que hayan sido terminados).
¿Cómo funciona el ITP?
El ITP se encarga de procesar los mensajes recibidos y hace terminación de una serie
de protocolos. Una vez terminados, se encarga de colocar esa misma información en otra serie
de protocolos, antes de transmitirlos por la nueva red (SS7 o IP). La Figura 4-4 muestra la
manera en que opera un ITP cuando transforma mensajes M3UA.
Figura 4-4. Transferencia de mensajes utilizando M3UA del ITP. Tomada de (Cisco Systems,
Inc., 2002, p. 3)
75
Los nodos SS7 utilizan MTP1, MTP2 y MTP3 para transmitir los mensajes SCCP o
ISUP a la red. El ITP hace terminación de los enlaces, traduce los mensajes MTP3 a M3UA y
los transporta al controlador de llamadas a través de SCTP/IP. En el PGW2200, el protocolo
M3UA entrega la información SCCP o ISUP de igual manera que como lo haría MTP3.
También puede operar con el protocolo SUA, como se muestra en la Figura 4-5.
Figura 4-5. Transferencia de mensajes utilizando SUA del ITP. Tomada de (Cisco Systems,
Inc., 2002, p. 4)
Con SUA, el ITP hace terminación de las capas MTP2, MTP3 y SCCP y transmite la
información TCAP (o de cualquier otro usuario de SCCP) a través del protocolo SUA. Los
mensajes SUA se transportan sobre SCTP/IP, y en el PGW2200 SUA la entrega la
información a TCAP de la misma forma en que lo haría SCCP.
4.5.1.3.- “Network Access Server” (NAS)
El NAS representa la compuerta de enlace (“gateway”) entre la Red Telefónica Pública
Conmutada, PSTN, y la red de datos con protocolo de internet (IP). Como elemento de enlace,
traduce la información que circula entre una red y otra, de manera que sea compatible con los
protocolos de comunicación que utilicen. Para que el NAS funcione correctamente debe
soportar todos los protocolos y parámetros de calidad utilizados por ambas redes. Sin
embargo, si el NAS logra ajustarse a los requerimientos de cada red puede ser el acople
76
necesario para realizar la comunicación (esto convierte al NAS en un elemento de suma
importancia en la comunicación). (Cisco Systems, Inc., 2003)
En su acceso a la red PSTN, el NAS es capaz de comunicarse a través de un conjunto
de troncales E1 o T1 utilizando el modo acceso PRI (señalización ISDN Q.931). El NAS hace
terminación a canales de voz TDM; la voz se transmite a través de canales DS0 tipo B (“bearer
channels”), y la señalización a través de uno o dos canales DS0 tipo D (“data cannel”) de cada
E1 o T1. Para que la funcionalidad del NAS sea efectiva, la red debe interpretar al “gateway”
como un conmutador de terminación (conmutador de oficina central clase 5, o conmutador
clase 4) por el que se conectan llamadas telefónicas de voz.
En su acceso a la red de datos IP, el NAS posee la funcionalidad de un nodo o terminal
de la red H.323. De la misma manera, el NAS en esta red se encarga del establecimiento de
llamadas con otros “gateways” a través de los protocolos de H.323. Para efectos de la red IP
H.323, el NAS es un “gateway” de terminación a través de cual se conectan llamadas
telefónicas. (Cisco Systems, Inc., 2003)
Algunas de las características más importantes que posee un “gateway” de Cisco son
las siguientes:
-
El “gateway” de voz puede traducir la información para acoplar ambas redes de
comunicación. Cuando además, esta unidad forma parte activa de la señalización en la
llamada, el “gateway” (además de simple traductor) se convierte en un servidor de
acceso a la red, NAS.
-
El esquema de mensajes que produce el “gatway” está basado en interfaces y
estándares de la industria. Los proveedores de servicios no están limitados a utilizar un
tipo de señalización VoIP específico; H.323, MGCP, SIP y “Trunking Gateway
Control Protocol”, TGCP están incluidos en la plataforma. Esto permite que los
proveedores de servicios hagan el control de llamadas de la manera que mejor se ajuste
a sus redes, con la seguridad de que puedan responder a nuevos requerimientos del
mercado cuando sea necesario.
-
Como nodo de la red H.323 el “Cisco Gateway AS5350” es un dispositivo que ofrece
múltiples avances. Este soporta las versiones más avanzadas y recientes del protocolo.
Por ejemplo:
77
a. Múltiples llamadas concurrentes (o simultáneas) pueden ser manejadas a
través de un canal de señalización H.225, para reducir el tiempo en que se
establece y se desconecta una llamada, y aumentar la capacidad de llamadas
de la red.
b. Los mensajes H.225 pueden ser transmitidos sobre TCP o UDP.
c. Habilidad para transmitir las estadísticas de capacidad al “gatekeeper” de
cada llamada para cada canal DS0, y cada troncal E1 o T1.
El “Cisco Gateway AS5350” soporta una amplia variedad de soluciones de
inter-operatividad de H.323 a los proveedores de servicios. Siendo algunos de ellos
larga distancia a nivel global, llamadas pre-pagadas, interconexión SS7, y unificación
de comunicaciones. Un “data-sheet” se encuentra en el Anexo 14.
-
El “gateway” puede soportar la implementación del protocolo de control por un agente
externo, como MGCP, descrito por la IETF en el RFC 2705. El “Cisco Gateway
AS5350” puede funcionar como un “gateway” de voz donde se utilice el protocolo
MGCP a la misma vez que funciona como NAS a la red.
-
Posee funcionalidad de SLT integrada. Las tarjetas de red del “gateway” poseen
interfaces del tipo serial y RJ45 para funcionalidad de nodo SLT. Con la
implementación de la función SLT, el dispositivo puede manejar directamente las dos
capas inferiores, MTP1 y MTP2 del protocolo SS7. El “Cisco Gateway AS5350” se
encarga de transmitir las capas superiores de SS7 a través de la red IP sobre el
protocolo RUDP (“Reliable User Datagram Protocol”). La funcionalidad de SLT está
disponible a través de un avance de software (que debe ser solicitado a Cisco).
-
La extensa capacidad que posee el “Cisco Gateway AS5350” puede ayudar a
implementar una red VoIP confiable y de alta calidad. Pruebas de calidad de voz
demuestran que el Cisco AS5350 tiene un desempeño cuya calidad de voz cumple los
requerimientos y altas exigencias de la PSTN. Cisco conduce pruebas subjetivas de
calidad de voz para determinar “mean option scores” (MOS) utilizando una
metodología derivada de las recomendaciones P.830 y P.831 de la UIT-T. Pruebas
objetivas de la calidad de voz también son conducidas utilizando “Perceptual Analysis
Meausrment System”.
78
El diseño de alto desempeño que posee el “Cisco Gateway AS5350” minimiza
el tiempo de retardo (“delay”) y pérdida de paquetes durante la codificación de la voz y
el proceso de empaquetamiento. El retardo que introduce el “gateway” al recibir datos
de voz de la PSTN y transmitirlos a la red IP es mínimo.
Ofrece múltiples características de calidad de servicio (“Quality of service”,
QoS) que producen un camino de baja latencia y alta confiabilidad para la información
de voz a través de las redes de la actualidad. Los parámetros de calidad de servicio que
se pueden ofrecer son “IP Precedence”, “Resource Reservation Protocol” (RSVP),
“Weighted Fair Queuing” (WFQ), “Weighted Random Early Detection” (WRED) y
fragmentación “Multichasis Multilink PPP” (MMP).
-
El control del eco es esencial para que redes de datos puedan transmitir tráfico de voz
de una manera exitosa. El “Cisco Gateway AS5350” soporta la recomendación G.168
de la UIT-T para cancelación de eco con una duración máxima de 128 ms. Un buffer
para “jitter” y un nivel confortable de ruido realzan la calidad de voz.
El “Cisco Gateway AS5350” ofrece múltiples métodos de codificación-decodificación
para cumplir los requerimientos de inter-operatividad, compresión y latencia de una
variedad de aplicaciones. Se soportan G.711, G.723.1 (5.3 y 6.3 kbps), G.726, G.729ab
y GSM-FR. (Cisco Systems, Inc., 2003)
¿Por qué utilizar el NAS?
El servidor de acceso a la red NAS es un elemento esencial en la conexión de las
llamadas y la compatibilidad de las redes conmutadas de voz y las redes de datos IP. Este se
encarga de transformar la información para que pueda ajustarse a los requerimientos y
protocolos de ambas redes. El NAS pudiera no ser suficiente para soportar todas las
aplicaciones telefónicas de la PSTN. Sin embargo, las características antes mencionadas lo
hacen un dispositivo perfecto para la interconexión que se está diseñando, y el servicio de
telefonía que se desea brindar (el de libre marcación).
Algunas de las razones principales por las cuales se utiliza un NAS en el sistema de
interconexión son las siguientes:
1) El servidor de acceso a red NAS ofrece un mecanismo para poder traducir la
información a protocolos adecuados (al igual que un “gateway” en MGCP), y además
permite utilizar la información de señalización para hacer la conexión y desconexión
79
de llamadas (tanto en PSTN como el protocolo H.323). Esto permite que la
señalización SS7 que se realiza con la PSTN pueda ser producida directamente en el
NAS, y no en la unidad de control PGW2200. En este caso la señalización del NAS es
monitoreada (y en su defecto modificada) por el PGW antes de ser transmitida por SS7
a la red telefónica.
2) El NAS y Cisco AS5350 presenta flexibilidad al permitir utilizar protocolos como
MGCP, H.323 en sus versiones más actualizadas, SIP y TGCP. Esto puede prestar a
los operadores y proveedores de servicios la posibilidad de migrar sus tecnologías en
un futuro sin tener que cambiar la plataforma física, para cumplir las demandas
siempre cambiantes del mercado.
3) El NAS puede cumplir con todos aquellos requerimientos de calidad de servicio (QoS)
provenientes de las aplicaciones de la PSTN. Una calidad de voz adecuada (con niveles
altos de MOS), una amplia variedad de métodos codificación (G.711, G.726, entre
otros), y demás parámetros QoS resultan en una satisfacción del usuario que interviene
en la llamada.
4) El servidor de acceso a la red presenta un pequeño retardo temporal en el
procesamiento de la información, minimizando el “delay” y latencia en la red.
Adicionalmente, con la mínima pérdida de paquetes, se hace factible asignarle al NAS
la responsabilidad de señalización de las llamadas. Al realizar la señalización, los
retardos temporales cumplen las especificaciones de SS7 y PSTN.
¿Cómo funciona el NAS?
El “Cisco Gateway AS5350” puede operar de dos maneras; puede servir de “gateway”,
MG o esclavo de un agente de llamadas cuando se utiliza MGCP, o puede servir de servidor
de acceso a red o NAS. También puede implementarse con estos dos modos de operación por
separado (en la misma plataforma física o equipo).
En el primero, el Cisco AS5350 funciona como un “media gateway” en el que
transforma la información entre IP y TDM. El MG responde ante los comandos provenientes
del agente de llamadas encargado de la señalización, en este caso MGC. Al no estar a cargo de
la señalización, la inteligencia del MG se limita a evaluar el tipo de codificación y ofrecer
parámetros de calidad de servicio. (Cisco Systems, Inc., 2003)
80
En el segundo, el “gateway” pasa a ser una unidad con inteligencia, donde recae la
responsabilidad de conectar, desconectar y administrar la llamada telefónica. Esto hace al NAS
un elemento importante en la red donde se vaya a implementar. Aquí se encarga de hacer
seguimiento de las llamadas, elegir los canales y troncales que formarán parte de la
comunicación, e incluso transmitir mensajes a través de SS7.
Un elemento esencial que utilizan los “gateways” son los “Dial Peers”. El “Dial Peers”
representa un programa que hace un “match” o iguala una secuencia específica de dígitos
marcados a una dirección de un terminal de llamada (“adressable call endpoint”). De esta
manera el “gateway” puede determinar desde cuál número telefónico se realizó la llamada, y
en base a los números discados, determinar a cuál otro “gateway” irá el enrutamiento de los
paquetes de voz. (Cisco Systems, Inc., 2007)
Existen dos tipos de “Dial Peers”, el “Dial Peer POTS”, y el “Dial Peer VoIP”. El
primero se refiere a aquellos números o direcciones asociadas a dispositivos de telefonía
tradicional (“Plain Old Telephone Service” POTS). El “gateway” asocia uno de sus puertos
TDM con la dirección o número telefónico del dispositivo al que esté conectado.
De la misma manera, el “Dial Per VoIP” se utiliza para asociar un número telefónico
(o conjunto de números telefónicos) de destino con la dirección IP del “gateway” de
terminación al cual irán todos los paquetes de datos. La Figura 4-6 muestra un sistema básico
de telefonía a través de IP. (Cisco Systems, Inc., 2007)
Figura 4-6. Configuración de “Dial Peers” en una llamada VoIP. Tomada de (Cisco Systems,
Inc., 2007, p. A-2)
81
Para este caso se supone que el “gateway” también hace el enrutamiento de paquetes
en la red. En la configuración del “gateway-1” el patrón de destino del número telefónico 5551234 se asocia al puerto 1/0/0 por medio de un DP POTS, y el número telefónico 555-5678 se
asocia a la dirección 10.5.6.7 (“gateway” de terminación) a través de un DP VoIP. De esta
manera el dispositivo de compuerta de enlace logra entrelazar los nodos de la red telefónica
tradicional, con nodos de la red de datos con protocolo de internet. (Cisco Systems, Inc., 2007)
Como se ha mencionado anteriormente, si el “gateway” y el sistema están operando
con H.323, la señalización producida por el NAS no va directamente a la PSTN, sino que se
transmite al PGW2200, antes de ser pasada a la red SS7 a través de los ITP. Dicha
señalización se transmite al agente de llamadas a través de “Redundant Link Manager”
(RLM). RLM se encarga de hacer llegar la información a través de la pila de protocolos
mostrada en la Figura 4-7.
Figura 4-7. Pila de protocolos de RLM. Tomada de (Cisco Systems, Inc., 1999, p.12)
El Q.931 extendido provee funciones de control y mantenimiento de llamadas. El
controlador (PGW2200) aparece como uno o más puntos de señalización en la red SS7, y
realiza el acople entre aquellas variantes internacionales de SS7 con que se esté trabajando, y
el protocolo Q.931 que se utilice con el NAS. (Cisco Systems, Inc., 1999)
Q.921 se utiliza para encapsular los mensajes Q.931. Garantiza la transmisión en
secuencia de los mensajes Q.931 y provee su retransmisión. UDP provee el transporte
orientado a no conexión (no es necesaria una conexión previa para transmitir los mensajes) a
mensajes que van entre el NAS y el PGW2200.
Para detectar fallas en los canales DS0, la red SS7 puede solicitar una prueba de
continuidad (“Continuity Test Subsystem”, COT) antes de establecer una llamada. Las redes
basadas en la UIT utilizan el método “loopback”, mientras que las redes ANSI pueden utilizar
varios métodos. En el “loopback”, la red SS7 solicita al NAS que conecte el canal receptor con
82
el transmisor (para retransmitir los mensajes COT de prueba). La prueba finaliza cuando se
recibe un mensaje COT. (Cisco Systems, Inc., 1999)
El subsistema COT que se puede implementar en el NAS detectará cualquier falla en
alguno de los canales DS0 de la llamada.
4.6.- Diseño de la disposición de los equipos en el sistema
Se ha visto y justificado que las modificaciones más importantes que se le harán al
sistema de interconexión con Cantv radican en cambiar el protocolo de señalización IP, en
utilizar una unidad en espera (o “stand by”) del agente de llamadas PGW2200, y cambiar los
terminales de señalización por un par de ITP. Este capítulo pretende mostrar el sistema final a
diseñar, y hace un análisis de sus módulos y la manera en que procesa una llamada telefónica.
La Figura 4-8 muestra el sistema de interconexión entre Multillama Colombia S.A y
Telecom, en Bogotá.
Figura 4-8. Sistema de interconexión Multillama – Telecom. Tomada de (Cisco Systems, Inc.,
2008, p.2)
83
Puede observarse que en este diseño se implementan tres servidores de acceso NAS,
que controlan 11 troncales E1. En caso de que el tráfico de llamadas aumente, y la empresa lo
considere, podría hacerse una expansión a formatos de multiplexación más grandes (troncales
DS-3, STM-1, entre otros). Adicionalmente pueden diferenciarse dos subredes independientes
(cada elemento de la interconexión contiene accesos a ambas redes). La red alterna suele
implementarse para dar mayor redundancia al sistema. En caso de que existan fallas en alguno
de los conmutadores o enlaces, se puede utilizar la segunda subred para evitar que se
interrumpa el servicio de telefonía.
El sistema implementa señalización no asociada a las instalaciones, o “Non Facility
Associated Signaling”, NFAS. Utilizar la funcionalidad NFAS implica que los canales de
señalización se utilizan para transmitir información de voz, mientras que la señalización
asociada se transmite por separado a través de la red SS7.
En este diseño se considera que el par de “gateway routers” que se encargan del
enrutamiento de mensajes en la red IP pertenecen al operador que le brinda a Multillama S.A
el servicio de red IP. Los conmutadores LAN, al identificar que un mensaje debe ser
transmitido a una dirección fuera de la red local, mandan la información a estos “routers”,
quienes se encargan de comunicarlo a través de la red. La Figura 4-9 muestra el alcance de las
empresas que forman parte de la comunicación.
Figura 4-9. Alcance de las operadoras en la interconexión
84
El sistema está conformado por un conjunto de módulos los cuales pueden ser
analizados de manera independiente, y estudiar la manera en que se opera la llamada
telefónica. El primer módulo abarca la comunicación de mensajes de señalización desde la red
SS7, pasando por el par de ITP hasta llegar a la unidad de procesamiento PGW2200. El
segundo módulo enmarca la manera en que el PGW2200 intercambia los mensajes de
señalización con los servidores de acceso a la red, NAS. El tercer módulo abarca la manera en
que el NAS hace la llamada H.323 al “gateway” de terminación para conectar la llamada en el
otro extremo; además considera la forma en que el NAS toma la información de los canales
DS0 de la PSTN y los transmite a su destino internacional en la red IP.
4.6.1.- Módulo 1
En el primer módulo del sistema se lleva a cabo la transmisión de mensajes desde la
red telefónica de Telecom hasta su entrega y procesamiento en la unidad de inteligencia
PGW2200. Está comprendida desde los enlaces que brindan los STP (los STP pertenecen a la
red telefónica), pasando por los ITP, hasta entrar en la red local para alcanzar el agente de
llamadas.
1) En primer lugar, cabe mencionar la importancia que posee la implementación del
ITP en pares semejantes. Los ITP pueden brindar redundancia y confiabilidad al sistema, al
poder cumplir la misma clase de funciones. En caso de que uno de los equipos o alguno de los
enlaces SS7 falle, el sistema está diseñado de manera de que el ITP funcional pueda manejar
toda la carga de mensajes de señalización. De la misma manera, debe tomarse en cuenta que
cada enlace entre un ITP y un STP de la red telefónica trabaja como máximo, en condiciones
normales de operación (en donde no hay fallas), a una cuarta parte de su capacidad (esto para
dar cabida a que pueda llevar todo el tráfico en situaciones extraordinarias).
Los ITP pueden conectarse de distintas maneras al par de STP de la red telefónica;
pueden estar en configuración “quad-redundant”, “quasi-redundant” y sin redundancia. En la
“quad-redundant”, el PGW alterna la asignación de llamadas entre un ITP y otro. Por ejemplo,
la primera llamada se le asigna al ITP-1, la segunda llamada al ITP-2 y la tercera llamada al
ITP-1. Todos los mensajes de una llamada en particular son manejados por el mismo ITP. De
la misma manera, cada ITP se encarga de transmitir los mensajes de una llamada alternando el
uso de los STP (el ITP asigna su primera llamada al STP-1, la segunda llamada al STP-2, y la
85
tercera al STP-1). Los mensajes se transmiten a través de uno o dos canales DS0 que tiene
asignado cada enlace en el E1 (todos los demás canales DS0 del E1 no se utilizan en lo
absoluto).
En la configuración “quad-redundant” cada uno de los enlaces ITP-STP maneja los
mensajes de una cuarta parte de las llamadas que se realizan. En la configuración “quasiredundant” el PGW2200 asigna un ITP a un STP particular. Así en operación ordinaria, sólo
se utilizarán dos de los enlaces ITP-STP de señalización (los otros dos no transmiten
señalización, sólo mensajes FISU que verifiquen que el enlace está funcional). En caso de que
uno de los enlaces o uno de los ITP fallen, el tráfico pasa a ser transmitido por estos enlaces de
emergencia. En la configuración sin redundancia sólo existen dos enlaces, cada uno
conectando un ITP con el STP respectivo. La Figura 4-10 muestra las configuraciones “quadredundant” y “quasi-redundant”.
Figura 4-10. Configuraciones “quad-redundant” y “quasi-redundant”
En la configuración “quad-redundant” las llamadas son asignadas a un enlace en
particular; sin embargo, si hay más de una llamada en un enlace, se transmite un mensaje de la
llamada A, luego un mensaje de la llamada B (y sucesivamente hasta llegar a la llamada A).
Esto pudiera generar interferencias y retardos en las llamadas. Sin embargo cada mensaje lleva
las direcciones “point codes” de origen y destino, que diferencian una llamada de otra. De esta
manera se pueden conectar múltiples llamadas con un retardo mínimo (si se tuvieran 20
llamadas simultáneas, y los 20 teléfonos de destino en la misma sala, una persona pudiera
apreciar que todos los equipos timbran simultáneamente).
La operadora telefónica puede exigir que el tráfico de llamadas hacia los STP se haga
de una manera determinada (de acuerdo a la zona geográfica, a la hora del día, entre otros). Sin
embargo, como Telecom no tiene tales exigencias, se utilizará la configuración “quadredundant” para ofrecer una mayor redundancia al sistema.
86
2) Los E1 que se utilizan para conectar cada uno de los ITP con ambos STP van en
conformidad con la recomendación G.703 de la UIT. Se utilizan dos cables coaxiales, de los
cuales uno cumple la función de transmisor (Tx) y el otro de receptor (Rx). Normalmente se
utiliza un “Balun” (elemento electrónico pasivo adaptador de impedancias que convierte líneas
de transmisión simétricas en asimétricas; un acoplador) para poder pasar ambos cables
coaxiales a un conector RJ48 en el equipo de Multillama S.A.
La interfaz que presenta el ITP con la red de señalización lo representan varios E1. La
interfaz entre los ITP y la red IP local lo representa el “ethernet” de alta velocidad, o “Fast
Ethernet”.
3) El direccionamiento de mensajes SS7 en la red se hace a través de sus direcciones
de código de punto de señalización. Estas direcciones deben ser solicitadas ante las entidades
gubernamentales de cada país responsables de regular las telecomunicaciones (la cual en este
caso lo representa la CRT en Colombia, junto con el SIUST, Sistema de Información
Unificado del Sector de las Telecomunicaciones).
Cada punto de señalización o nodo de la red SS7 está identificado por una dirección
única en la red llamada código de punto de señalización o “point code” (PC). Los “point
codes” que se utilizan en los Estados Unidos son palabras de 24 bits, y las direcciones
internacionales (como las de Colombia) poseen 14 bits. Los PC son transmitidos en cada
mensaje para identificar los nodos origen y destino en la red de señalización.
El PC es una dirección jerárquica que posee varios elementos: Un código de red que
identifica la red de señalización (o un bloque de elementos de señalización), y el resto de los
bits se utilizan para identificar el nodo de señalización dentro de la red identificada. El código
de red puede tener 6, 9 o 13 bits de longitud. (Cisco Systems, Inc., 1999)
4) En capítulos anteriores se estudió la manera en que opera el ITP. Estos equipos se
encargan de traducir los mensajes SS7 a un protocolo adecuado para que pueda ser
transportado por la red local LAN hasta el agente PGW2200. Los mensajes que viajan en la
LAN entre los ITP y el agente de llamadas se transportan sobre SCTP/IP (siendo SCTP un
protocolo de transporte parecido a TCP).
En caso de que el mensaje que se reciba o transmita con protocolo SS7 provenga del
usuario ISUP (servicios básicos de ISUP abarcan la conexión, desconexión y administración
de las llamas telefónicas), o SCCP (bien sea mensajes a consultas de datos del TCAP o
87
transporte a ISUP), el ITP hace terminación de las capas MTP y hace la transmisión de
mensajes M3UA al PGW2200 a través del transporte SCTP/IP.
En caso de que el mensaje provenga de TCAP, el ITP puede hacer terminación de las
capas MTP y SCCP (incluso haciendo GTT cuando sea necesario), y transmite los mensajes
SUA a la capa TCAP del PGW2200 a través de SCTP/IP.
5) Los mensajes SCTP/IP se transmiten entre el ITP y el PGW2200 por intermedio del
conmutador LAN. Pueden configurarse los equipos de manera de que se genere una red local
virtual entre ellos o “Virtual Local Area Network” (VLAN). Una VLAN representa métodos
para crear redes lógicamente independientes dentro de una misma red física. Varias VLAN
pueden coexistir en un único conmutador físico o en una única red física. Son útiles para
reducir el tamaño del dominio de difusión y ayudan en la administración de la red separando
segmentos lógicos de una red de área local.
Una VLAN puede estar distribuida a través de varias LAN físicas. Esto puede hacer
que varios dispositivos se encuentren dentro de la misma red local (VLAN) a pesar de que se
encuentren físicamente en sitios distintos y en LAN distintas. (Note que para que esto último
sea factible sería necesario el uso de conmutadores de capa 3 o “routers”).
Lo que se hace en este diseño es configurar en los equipos una red de área local virtual
VLAN que abarque los dos ITP, puertos de la interfaz física del PGW2200 y el conmutador de
área local LAN. El conmutador LAN puede tener asignados varias VLAN a sus puertos. De
esta manera podrá conmutar los mensajes para la red lógica de una manera totalmente
independiente a como lo hace con el resto de la red local. La Figura 4-11 muestra el caso de
una VLAN.
Figura 4-11. Red VLAN ubicada dentro de una red de área local (LAN)
88
La red VLAN se ve como una red lógicamente separada e independiente del resto de la
red local, los mensajes de la VLAN no se transmitirán a los equipos que no pertenezcan a ella.
6) El PGW2200 es un agente controlador de llamadas que en este caso se encarga de
evaluar, procesar y cuando sea necesario modificar los mensajes de señalización. Algunas de
las funciones principales que cumple el PGW2200 con respecto a los mensajes de señalización
son:
a.- En primer lugar, se encarga de coordinar con la red de telefonía local PSTN la
dirección CIC (“Circuit Identification Code”) que tendrá la llamada. Es decir, se escoge la
troncal E1 que se utilizará, y el canal DS0 por donde será transmitida la información de voz
dentro de la troncal. El controlador de señalización hace un “mapping” interno de los circuitos
que comunican el NAS con la PSTN en los archivos “bearchan.dat”, “sigchan.dat”,
“sigchanip.dat”. Esto permite que el PGW2200 pueda determinar circuito DS0 adecuado que
se utilizará en el NAS.
Generalmente en la práctica, el operador que genera la llamada es quien sugiere un
canal para la transmisión de la voz. Debido a que en la interconexión las llamadas se generan
en Bogotá, la red de Telecom sugiere al PGW2200 algún canal que esté libre. El PGW2200
posee una base de datos mediante la cual hace la administración de cada uno de los canales de
cada troncal; y en base a los que estén libres u ocupados, coordina con la red telefónica cuál
canal se utilizará.
Se comentó que el NAS estaría a cargo de la señalización de la llamada. De hecho, una
vez que el PGW2200 acuerda por la red SS7 cuál canal y troncal se utilizará (y se tiene una
dirección CIC), este manda una solicitud del canal DS0 al NAS que se utilizará (como si fuera
la red telefónica). El NAS, pensando que es la red PSTN quien hace la solicitud, le da el
acceso del canal para que se transmita la voz. Debido a que el PGW2200 monitorea cada uno
de los circuitos o canales, siempre hará la solicitud al NAS de un DS0 que esté disponible.
b.- El PGW2200 también posee una amplia base de datos en la que almacena una gran
cantidad de direcciones telefónicas. Bien sean los PC de los puntos de señalización de la red
SS7, o tablas de enrutamiento para mensajes IP.
En la base de datos se almacena información relacionada con cada conexión SS7, que
incluye, “Destination Point Code”, “Originating Point Code”, y “Ciruit Identification Code”.
Además, el controlador utiliza esta información para identificar de forma única cada circuito
89
utilizado para transmitir voz, el cual se distingue por su “Span ID” (identificador de la troncal
E1), y por el espacio de tiempo que ocupa el circuito (canal DS0 en el E1). (Cisco Systems,
Inc., 1999)
c.- El PGW2200 posee la habilidad de operar con la mayoría de las variantes
internacionales del protocolo SS7, incluyendo la de Colombia. Esto permite implementar este
tipo de interconexiones en muchos países del mundo, y trabajar con redes internacionales en
caso de que fuera necesario.
4.6.2.- Módulo 2
El segundo módulo enmarca la manera en que opera la señalización entre el servidor de
acceso a red NAS y el agente controlador de llamadas. El PGW2200 se encarga de transformar
los mensajes SS7 a un formato de protocolos entendibles por el NAS. El PGW2200 aparece
como un punto de señalización en la red SS7, y el NAS aparece en la red telefónica de
Telecom como un conmutador de terminación (clase 5).
Como se estudió en el funcionamiento de los “gateways” y de los conmutadores
telefónicos, el NAS destina uno de los canales DS0 de cada E1 para hacer la señalización (los
NAS utilizan la interfaz ISDN-PRI para intercambiar información con la PSTN; 30 canales
tipo B y uno tipo D). A pesar de que el NAS efectivamente transmite la señalización a través
del canal D a la red PSTN, para la red telefónica este representa un DS0 limpio y sin
información (le hace caso omiso a este canal en particular). De esta manera surge la
importancia del RLM. El grupo RLM se encarga de retransmitir esa información (de manera
que no se pierda) al agente PGW2200, quién posteriormente la hará llegar a la red SS7.
El controlador de llamadas de Cisco se comunica con los servidores de acceso a red a
través del protocolo “Q.931 extendido”. Este permite que el PGW2200 pueda establecer el
control sobre múltiples NAS, los cuales pueden estar ubicados en zonas geográficas iguales o
completamente distintas.
Algunas de las características principales de los protocolos de comunicación entre el
“call-agent” y el NAS son: (Cisco Systems, Inc., 1999)
-
Se mantiene completamente la funcionalidad del NAS.
-
Se pueden hacer pruebas de continuidad COT, y otras funciones de mantenimiento.
90
-
Soporta enlaces alternos entre los NAS y el PGW2200, que funcionen en caso de
fallas.
-
Soporta conectividad con redes IP LAN o WAN con otras redes para confiabilidad.
Los protocolos por los cuales se hace la transmisión de información entre estos nodos
de la red se muestran en la Figura 4-12.
Figura 4-12. Protocolos de comunicación NAS–PGW2200. Tomada de (Cisco Systems, Inc.,
1999, p.12)
La capa extendida de Q.931 provee las funciones de control de llamadas, pruebas de
continuidad COT y otras funciones de mantenimiento y administración. Q.921 provee una
secuencia a los mensajes y su retransmisión en caso de errores. UDP provee la transferencia o
transporte de los mensajes a través de la red local LAN (mensajes UDP/IP). Y la capa IP
provee el direccionamiento IP, fragmentación y re-ensamblado de paquetes, y seguridad.
Al utilizar el RLM, los protocolos de señalización (Q.931 y otros) son transportados
sobre múltiples enlaces redundantes entre el NAS y el PGW2200. Adicionalmente, el grupo
RLM puede abrir, mantener y cerrar enlaces múltiples, administrar bancos de memoria
(“buffers”) de mensajes de consulta, y puede monitorear si los enlaces se encuentran activos o
inactivos para verificar que no haya fallas (ni en los enlaces ni en el agente de llamadas).
RLM va más allá de Q.921 porque permite el uso de capas superiores, y aún más
importante, permite que enlaces múltiples y redundantes sean tratados como un solo enlace
por capas superiores. (Cisco Systems, Inc., 1999)
Para el caso de esta comunicación también es necesaria la configuración de varias
redes locales virtuales VLAN. Debe tomarse en cuenta que parte de la información que
transmite y recibe el NAS estará destinada al PGW2200 si es señalización PSTN, o al
“gateway” de terminación se es información de voz o señalización H.323.
91
Los NAS que se van a utilizar (Cisco AS5300) poseen internamente dos tarjetas de red
(o tarjeta de interfaz de red, que es un dispositivo que permite la comunicación entre diferentes
equipos conectados entre sí y también permite compartir recursos entre dos o más equipos).
Estas tarjetas proveen dos accesos independientes a la red IP, así que pudiera usarse una tarjeta
para señalización, y otra para voz. Sin embargo, si una de las tarjetas fallara, el equipo
quedaría inhabilitado. La solución que se propone para evitar estos problemas es crear dos
VLAN en cada tarjeta de red, una VLAN para señalización PSTN, y otra para la transmisión
H.323 (de voz y datos). La redundancia que se le da al sistema le da confiabilidad, y evita que
se interrumpan llamadas si alguno de los equipos (o alguna de las tarjetas) fallara. (Cisco
Systems, Inc., 2003)
El diagrama de la Figura 4-13 muestra la manera en que están distribuidas las tarjetas
de red y las VLAN en el NAS.
Figura 4-13. Tarjetas de red y VLAN en un servidor NAS
Los equipos ITP también poseen dos tarjetas de red independientes. Sin embargo,
debido a que los ITP sólo manejan información de señalización, no es necesario crear VLAN
en cada una de sus tarjetas.
4.6.3.- Módulo 3
El tercer módulo del sistema se encarga de establecer la llamada H.323 al “gateway”
del operador telefónico asociado para hacer la terminación de la comunicación. De la misma
manera, abarca el método que utilizan los NAS para transformar la información de formato
TDM a formato de paquetes con el protocolo de internet.
En el otro extremo de la red IP se encuentran los equipos de terminación
(“gatekeepers”, “gateways” y demás terminales H.323) que se encargan de traducir la
información del protocolo de paquetes IP, de nuevo a su formato TDM de multiplexación en
tiempo. Estos equipos de terminación pertenecen al operador al que se haya asociado la
92
empresa Multillama (algunos de los más comunes son BTS, Teleglobe, IDT y Qwest). De la
misma manera, estos proveedores se encargan de transmitir la información a la red PSTN local
que tiene acceso al teléfono de la persona que recibe la llamada (la PSTN de terminación, que
puede ser Cantv en Venezuela, AT&T en los Estados Unidos, o incluso Telecom en Colombia
si la llamada no es internacional).
El NAS se encarga de establecer una llamada H.323 a los “gateways” de terminación
dependiendo del proveedor que haya sido escogido para conectar la llamada (usualmente se
elige en base a tarifas y calidad de servicio). Las direcciones IP de estos equipos se encuentran
en las tablas de enrutamiento de los NAS.
Adicionalmente, se pudiera implementar el sistema de interconexión en Colombia con
el uso de un “gatekeeper” que se encargue del control de admisión de llamadas y el
enrutamiento de paquetes en la red. Sin embargo, debido a que las direcciones IP del destino
se encuentran predeterminadas en los NAS (y no se necesita un directorio tan extenso, sólo las
direcciones de los “gateways” que proporcionen los proveedores de terminación), el
enrutamiento se puede hacer de manera estática y controlada (ya los NAS conocen a dónde
irán transmitidos los paquetes). Esto permite que sean los propios NAS quienes establezcan la
llamada H.323.
H.323 representa un conjunto de protocolos que permiten la señalización de llamadas
telefónicas a través de redes IP. La Figura 4-14 muestra que el tráfico H.323 puede ser
transportado a través de UDP/IP o TCP/IP.
Figura 4-14. Pila de protocolos de H.323. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.250)
En las redes H.323, los procedimientos del control de llamadas están basados en la
recomendación H.225 de la UIT, la cual especifica el uso y soporte de mensajes de
señalización Q.931 con algunas modificaciones. En primer lugar H.225 establece una llamada
93
H.323 entre los dos terminales de la red; esto se hace a través de un canal de transporte
confiable TCP/IP y mensajes basados en el protocolo Q.931.
H.245 utiliza el canal H.225 abierto por la llamada H.323 para realizar funciones de
control. Algunas funciones de control son; determinación de maestro/esclavo, intercambio de
información de capacidad del terminal, o abrir un canal lógico de comunicación para transmitir
data (audio, video, o datos). Es H.245 quien se encarga de abrir el canal lógico por donde
serán transmitidos los mensajes con información de voz. Los mensajes que utiliza H.245 para
realizarlo se transportan sobre TCP/IP.
RTP provee el transporte de “media” (audio, video) en H.323. Específicamente, RTP
habilita la comunicación en tiempo real, y entre de extremo a extremo de audio, video y datos
de manera interactiva a través de redes “unicast” o “multicast”. Los servicios de transmisión y
empaquetamiento incluyen secuencia de paquetes, identificación, estampado de tiempo y
monitoreo.
RTP se apoya en otros mecanismos y capas inferiores para asegurar la entrega a tiempo
de los paquetes, reserva de recursos, confiabilidad y calidad de servicio (QoS). RTCP
monitorea la entrega efectiva de la data y administra los servicios de telefonía. Los paquetes de
media se transmiten sobre RTP/UDP/IP.
4.7.- Equipos, instalación y configuraciones básicas
Para que la interconexión pueda conectar las llamadas telefónicas de una manera
exitosa, es necesario utilizar equipos que cumplan todas las especificaciones expuestas en los
capítulos anteriores. Los equipos que se sugieren para la implementación del sistema cumplen
con las funciones requeridas, al mismo tiempo que ofrecen un desempeño óptimo, son los
siguientes:
-
Controlador de señalización: “Cisco PSTN Gateway 2200”, PGW2200. Software
corriendo sobre servidores de Sun Microsystems, modelo “Sun Fire V-240”.
-
Servidor de acceso a red: “Cisco gateway AS-5350”, Network Access Server,
NAS.
-
Acceso a la red de señalización (SS7): “Cisco IP-Transfer Point 2600”, ITP.
-
Conmutador de red de área local: “LAN Switch”, “Cisco Catalyst Switch 2900”.
94
La próxima parte pretende mostrar la manera en que deben instalarse estos equipos, y
dar lineamientos generales sobre los aspectos que deben configurarse en cada uno de ellos
(para lograr que la interconexión complete las llamadas telefónicas). Para conectar físicamente
los equipos a la red LAN deben seguirse los siguientes pasos. (Cisco Systems, Inc., 1999)
1) Establecer el cableado del controlador de señalización en el siguiente orden:
(a) Si se está utilizando una fuente de poder DC, conectar la fuente al
controlador de señalización.
(b) Conectar el conmutador de Ethernet de la red local a la red LAN.
(c) Conectar un cable de consola al equipos donde reside el PGW2200,
utilizando un cable EIA/TIA-232. (para futuras programaciones).
(d) Conectar el controlador de llamadas a la red IP donde estarán conectados
los NAS.
2) Si se posee una red IP, conectar los NAS al conmutador de Ethernet (o conmutador
LAN). Si se poseen dos subredes con protocolo de internet, cada tarjeta de acceso a red
del NAS debe estar conectada a una subred distinta.
3) Conectar los canales de voz (“bearer channels”) a los servidores de acceso a red
utilizando conexiones RJ – 48 para las interfaces E1 y T1, o el opcional BNC (75
ohms) para la interfaz E1.
4) Conectarse los ITP por medio de la configuración “quad-redundant” a la red SS7 por
medio de las interfaces E1 correspondientes, a través de conexiones RJ – 48. De la
misma manera, conectarlos a cada uno de los conmutadores de red (IP-LAN), para que
puedan interconectarse con el sistema.
5) Todos los equipos pueden estar ubicados en el mismo conjunto de “racks”, aunque se
recomienda que sean alimentados por fuentes de poder distintas (para dar mayor
flexibilidad al sistema, y permitir que siga funcionando en condición de fallas). Un
“rack representa un sistema estandarizado para poder apilar varios módulos o equipos
electrónicos de un ancho de 19 pulgadas (480 mm). La unidad que se utiliza para medir
el alto de los equipos es “rack unit” (RU), y 1RU equivale a 1,75 pulgadas o 44,55
mm. La Figura 4-15 muestra la manera en que podrían colocarse el par de servidores
que alojan el PGW2200 en un rack. (Cisco Systems, Inc., 1999)
95
Figura 4-15. Instalación de equipos en un “Rack”. Tomada de (Cisco Systems, Inc., 1999, p.22)
Una vez que el sistema de interconexión ha sido instalado satisfactoriamente, es
necesario realizar una serie de pruebas de comunicación entre los equipos de MLA y la red
telefónica Telecom para verificar la conectividad de las redes.
•
Configuraciones básicas
Para que el PGW2200 pueda administrar adecuadamente el tráfico de información en
el sistema, deben configurarse una serie de enlaces y rutas que conecten (más allá de la capa
física) los equipos. Los aspectos básicos que deben tener el controlador en “signaling-mode” y
otros equipos se dividen en: (Cisco Systems, Inc., 2008)
(a) Suministro de rutas de señalización SS7
(b) Suministro de enlaces de señalización
(c) Establecer los enlaces NAS-PGW2200
(d) Suministrar las troncales.
96
La configuración de este tipo de rutas y enlaces debe llevarse a cabo por medio de
comandos de software en el controlador de llamadas PGW2200 y en los demás equipos que
conforman el sistema de interconexión. (Cisco Systems, Inc., 2008)
Figura 4-16. Sistema de interconexión a configurar. Tomada de (Cisco Systems, Inc., 2008, p.2)
a) Suministro de rutas de señalización SS7.
La ruta de señalización SS7 es el camino desde el servidor que aloja el controlador (en
este caso los servidores “Sun Microsystem”) hasta un nodo SSP de la red SS7 a través de los
“IP-transfer points”, ITP. Cuando se está estableciendo una nueva ruta de señalización SS7
deben seguirse los siguientes pasos.
- Asignar el OPC (“Origination Point Code”) o el PC al controlador PGW2200 en la
red. El PC (“Point Code”) es una dirección de red SS7 que identifica un nodo SS7, como un
SCP o SSP. Los PC de la UIT poseen 14 bits de longitud, mientras que en los Estados Unidos
se utilizan PC de 24 bits.
97
- Asignar el DPC (“Destination Point Code”) o el PC del conmutador de la red PSTN a
la cual se estará conectando, la dirección está suministrada por Telecom.
- Asignar APC (“Adjacent Point Codes”) o los PC de los nodos adyacentes STP de la
red SS7. Se hace para identificar los nodos STP con los que el controlador PGW2200 estará
comunicando información de señalización. En este caso se utilizan enlaces tipo A (“A-links”),
en caso de que se usen enlaces tipo F, no será necesario asignar los APC (debido a que no
habrá un par de STP).
- Sumar “linksets” para conectar los ITP a los STP. Un “linkset” es un conjunto lógico
de uno o más enlaces que se originan en un nodo SS7 (STP) y conectan a un nodo adyacente.
Para el sistema debe configurarse cada enlace que comunica el controlador con los nodos STP,
donde se estará transmitiendo mensajes de señalización.
- Agregar rutas SS7. Una ruta SS7 es el camino a través de un “linkset” que se extiende
entre el PGW y otro PGW o un conmutador TDM. En este caso, las rutas SS7 indican los
“linksets” que llevan los mensajes SS7 entre el PGW2200 y el conmutador de la PSTN.
- Agregar el subsistema SS7. Debe agregarse un subsistema SS7 que identifique el par
ligado de STP. Esto permite que el PGW2200 pueda hacer el enrutamiento de mensajes sobre
los enlaces tipo C (“C-links”) en caso de que uno de los STP presente fallas.
- Agregar el servicio SS7. El servicio de señalización especifica el camino y variante
del protocolo que el PGW utiliza para comunicarse con un conmutador remoto (SSP) que le
transmite la información de voz a los NAS (“bearer information”). (Cisco Systems, Inc., 2008)
b) Suministro de enlaces de señalización
Se deben configurar enlaces para todas las conexiones físicas que hacen que mensajes
entren y salgan del PGW. Esto incluye mensajes SS7 del SSP (conmutador de la red PSTN) e
intercambio de información con los NAS. Se deben agregar los siguientes componentes.
- Agregar un nodo externo ITP. Debe agregarse un nodo externo ITP para cada equipo
“IP-Transfer Point” que exista en la interconexión.
- Agregar “session-sets”. Para comunicarse con los ITP, el PGW2200 debe establecer
sesiones con los ITP. Se utiliza el componente “session-sets” (un conjunto de sesiones) para
cumplir estos objetivos.
- Agregar enlaces C7 IP a los ITP. Los enlaces C7 IP identifican el camino entre un
ITP y un nodo de la red SS7 (STP o SSP). Se debe agregar un enlace C7 IP por cada enlace
98
físico SS7 que esté conectado a la red SS7 a través de los ITP. Estos corresponden al conjunto
de enlaces de la parte de “linksets”. (Cisco Systems, Inc., 2008)
c) Establecer enlaces NAS-PGW
Los enlaces NAS indican el camino de comunicación que utiliza el PGW para
controlar el tráfico de voz que pasa a través de los NAS. Para establecer estos enlaces debe
hacerse:
- Agregar nodos externos a los NAS. Debe sumarse un nodo externo por cada NAS que
haya en la interconexión.
- Agregar servicios de señalización del NAS. El servicio de señalización indica el
camino NAS-PGW con protocolo Q.931 por donde se comunicarán los equipos. Debe
configurarse un servicio de señalización por cada NAS de la red local.
- Agregar enlaces IP. Deben agregarse un enlace IP desde cada NAS hasta el PGW.
- Agregar el grupo RLM. Debe configurarse el grupo que administrará los enlaces
entre el NAS y el PGW. El sistema utiliza los protocolos de ISDN Q.931 y Q.921 sobre el
módulo RLM, “Redundant Link Manager”. RLM utiliza el protocolo UDP para transferir
información del NAS al PGW y viceversa. El NAS también utiliza el módulo ISDN, que
trabaja en conjunto con el RLM.
- La interacción entre el NAS y el PGW cumplen la función de emular un conmutador
de red telefónica. Al trabajar en conjunto, soportan el uso de la prueba de continuidad
(“Continuity Testing”), COT para comprobar que un enlace está funcional, antes de establecer
y conectar la llamada. (Cisco Systems, Inc., 2008)
d) Suministro de troncales
Se debe suministrar una troncal por cada conexión que el NAS tenga con el
conmutador de la red PSTN. Las troncales se refieren a las líneas E1 entre el NAS y el
conmutador que hacen la terminación del tráfico de voz. En el sistema, el primer NAS tiene 4
líneas E1, el segundo tiene 4, y el tercero tiene 3. Líneas E1. Cada E1 contiene 32 troncales o
canales DS0, en caso de que se utilizaran 31 canales, se tendrán que suministrar un total de
341 troncales DS0. (Cisco Systems, Inc., 2008)
99
4.8.- Flujo de llamada con el sistema de interconexión
Una vez comprendido todos los elementos, equipos y módulos que conforman el
sistema de interconexión, se pretende analizar la manera en que el fluye una llamada telefónica
de una persona en Colombia, que desea utilizar el servicio de libre marcación que le ofrece
Multillama S.A.
Figura 4-17. Sistema de interconexión en la comunicación usuario – destino
a) En primer lugar, la persona que desea hacer la llamada utiliza el servicio de su red
telefónica local. El conmutador de oficina central, o conmutador clase 5 local se encarga de
darle tono al usuario y de recibir y analizar los dígitos que haya marcado la persona.
El usuario se encarga de discar el número telefónico, con todos los prefijos
correspondientes:
Nacional
Internacional
0 + 440 + Código de área + Número telefónico
00 + 440 + Código de país + Código de área + Número Telefónico
Pudiera darse el caso en la llamada esté destinada a una locación dentro de Colombia
(llamada nacional). De ser así, pudiera ser la misma Telecom quien haga la terminación de la
llamada en su propia red (sin tener que pasar por VoIP). Sin embargo, no existe tal acuerdo
entre las operadoras, y todas las llamadas deben pasar por el sistema de interconexión de
Multillama.
100
Los conmutadores TDM de la red telefónica de Telecom identifican el código de
prefijo 440 y lo asocian con los nodos de Multillama Colombia S.A. De esta manera la red de
Telecom identifica la ruta de la llamada y empieza a transmitir los mensajes SS7 a los equipos
de la interconexión haciendo la solicitud de llamada (mensajes IAM, entre otros). En este caso
los mensajes contienen al conmutador telefónico como OPC, y al PGW2200 como DPC.
Los primeros mensajes de señalización que llegan al PGW2200 contienen la
información del número telefónico marcado, y el número telefónico de donde se llamó. El
PGW toma la información del número desde donde se está marcando y la transmite a las bases
de datos correspondientes en la red LAN para identificar al usuario, verificar que el saldo
asociado a su cuenta sea suficiente, y para activar el sistema de facturación cuando termine la
llamada.
b) Luego, una vez que el usuario ha sido identificado se procede a analizar el número
telefónico al que pretende llamar. Los mensajes SS7 que llegan al sistema son interpretados
por el PGW2200 y generan la comunicación con los NAS para hacer la solicitud de la llamada.
A pesar de que la solicitud desde Telecom se hace con SS7 (mensajes ISUP), los mensajes que
llegan al NAS provenientes del controlador son ISDN (mensajes Q.931 sobre UDP).
La información del número telefónico permite determinar la ruta que tomará la
llamada. Por ejemplo, del conjunto de “gateways” que puede utilizar Multillama (con
operadores asociados), se puede utilizar el “gateway” de “Teleglobe” para terminar las
llamadas de Europa, los de BTS para terminar las llamadas en el Caribe, o el “gateway” de
Multiphone Latin America para dirigir las llamadas con destino a los Estados Unidos y
Canadá (la terminación es otro de los servicios que ofrece MLA).
c) Conocido este método de enrutamiento estático que utiliza el NAS (asocia un
“country code” con una dirección IP determinada), el equipo pasa a hacer una llamada H.323
para conectarse al “gateway” de terminación. Para que los mensajes puedan alcanzar la
estación de BTS, Teleglobe, o cualquier otro proveedor, deben atravesar una red de paquetes
con protocolo de internet. Este servicio de red puede ser proporcionado por un ISP (“Internet
Service Provider”), pueden ser redes privadas de algún operador, o en algunos casos las redes
de internet públicas (las cuales en el caso de los Estados Unidos pueden ser muy confiables).
101
La llamada H.323 se establece primero con una conexión H.225, y más tarde el
protocolo H.245 se encarga de abrir el canal lógico entre los dos terminales para que puedan
transmitirse los paquetes de voz.
d) De manera alterna, la red PSTN de Telecom pasa a negociar con el PGW el canal
TDM de voz que se utilizará para transmitir la llamada. El PGW posee tablas con los estados
de cada uno de los DS0 que manejan los NAS (monitoreándolos), y acepta utilizar un canal
adecuado que no esté ocupado. Luego el PGW pasa a negociar dicho canal con el NAS.
Debido a que el canal sugerido por el PGW está desocupado y habilitado, el NAS aceptará
todas las solicitudes de canales.
e) Una vez abierto el canal de comunicación H.323 (H.225) con el “gateway” de
terminación, se transmite toda la información relativa al número telefónico donde se está
llamando. El “gateway” del operador se encarga de comunicarse con su red telefónica local,
PSTN del destino, para poder terminar la llamada. La señalización que utilice el operador
VoIP con la PSTN destino puede ser SS7, o cualquiera que estos hayan acordado.
La PSTN (en Europa, en el Caribe o los E.E.U.U) se encarga de localizar el
conmutador clase 5 en su red que administra el teléfono del usuario que será llamado. Luego
de múltiples mensajes de señalización, y traducción entre múltiples protocolos, el teléfono del
familiar timbra para avisar que tiene una llamada.
f) Cuando el familiar responde al teléfono se empieza a utilizar un canal de
comunicación DS0 determinado en su PSTN local. El protocolo H.245 se encarga de abrir el
canal lógico de comunicación por donde pasarán los paquetes de voz IP. Y adicionalmente, el
NAS asignado en la interconexión de Multillama empieza a transmitir y recibir información a
través del canal DS0 que fue asignado para esta llamada. Así, el usuario de Multillama S.A en
Colombia puede empezar a comunicarse con su familiar en cualquier parte del mundo.
g) Una vez que la llamada es desconectada por el usuario que la originó, la red PSTN
de Telecom se encarga de desconectarla automáticamente y cerrar el canal DS0 que tenía con
el NAS. El PGW a través del RLM también cambia el estado del canal e informa al NAS que
la llamada ha terminado. El NAS se encarga de cerrar el canal de comunicación H.245 y
posteriormente cerrar la llamada H.225 de H.323. El “gateway” de terminación es responsable
de hacer lo mismo con su red PSTN asociada, y la PSTN cierra por último el canal de
comunicación que tenía con el teléfono de destino.
Capítulo 5
ACTIVIDADES ADICIONALES EN LA EMPRESA
5.El objetivo principal del pasante fue elaborar un diseño del sistema de interconexión de
señalización SS7 para permitir su implementación en la sede de Multillama Colombia S.A, en
Bogotá. A la vez que la empresa necesitaba el desarrollo del diseño en un corto plazo, también
necesitaban de asistencia técnica en un plazo inmediato, para ayudar a subsanar situaciones
que se presentaban en el trabajo del día a día en la sede de Multiphone Latin America, Inc. en
Miami, E.E.U.U. Es por eso que parte del tiempo de pasantía en la empresa se dedicó a
realizar un conjunto que actividades adicionales (no contenidas en los objetivos del diseño),
para solucionar los problemas de cada día.
Esta parte del informe pretende explicar las actividades adicionales más resaltantes que
se desarrollaron durante el período de pasantía, a la vez que se evalúa el impacto que tuvieron
en el desarrollo de la empresa como operadora de telefonía VoIP. Este tipo de actividades
permitió ampliar el campo de aprendizaje del pasante, y al mismo tiempo maximizar los
aportes y ayudas que se le ofrecían a la compañía.
5.1.- Configuración del grupo conmutador de red de área local (LAN)
La empresa MLA en su sede principal ubicada en Miami, Florida (E.E.U.U) posee el
90% de los equipos, en instalaciones especiales que evitan que haya fallas e interrupciones en
el servicio. MLA alquila ubicaciones como el “NAP de las Américas” para poder conectar sus
equipos a otros operadores, y para resguardarlos de elementos como inundaciones, fallas
eléctricas, huracanes (Miami es considerada una zona de alto riesgo) y otras eventualidades.
Estas instalaciones se encuentran físicamente en un sitio distinto a la sede de MLA, por lo que
el acceso a todos los equipos debe realizarse desde la sede central con el uso de TelNet.
El otro 10% de los equipos lo representan los servidores de las páginas web de la
compañía, los teléfonos IP de cada uno de los trabajadores, los equipos del “Call-Center”
103
(servicio de asistencia al usuario), los computadores de los empleados, y los equipos que se
encargan de administrar la red LAN de la oficina. Uno de los elementos esenciales de la red de
área local lo representan los conmutadores de área local. Estos se encargan de direccionar los
paquetes de información IP a través de su dirección de capa de red (dirección IP) y su
dirección de capa de enlace (dirección MAC).
Entonces, una de las primeras asignaciones del pasante fue familiarizarse con el
equipos de Cisco utilizado por MLA como conmutador LAN (el “Cisco Catalyst Switch
2900XL”) de manera de poder programar un “cluster” o conjunto de conmutadores que
pudieran interconectar todos los equipos de la red de área local de la oficina central en Miami.
Con esta operación, la empresa buscaba poder expandir el alcance y tamaño de su red de área
local, y para poder contener las expansiones previstas en sus próximas semanas (para dar
cabida a nuevas computadoras y nuevos accesos a la red por parte de nuevos empleados).
En primer lugar se recolectó información como aspectos de compatibilidad, interfaz de
software con el usuario, métodos de instalación, líneas de comandos básicos para su
programación, y demás aspectos técnicos. El conmutador 2900 XL posee 24 puertos de
conmutación.
Luego, se implementó todo el conocimiento teórico en la instalación de un equipo
monitor o de prueba, para experimentar con su alcance. Se conectó primero a través del puerto
de consola de la computadora, para controlarlo a través de “Hiperterminal”, con palabras de 8
bits, 9600 baudios, un bit de parada y sin control de flujo. Algunas de las pruebas básicas que
se realizaron con este equipo fueron; recuperación de contraseña (“Password Recovery”),
asignación de dirección IP al equipo, asignación de contraseñas de acceso (nivel de usuario, o
nivel de programador), creación y modificación de VLAN (“Virtual LAN”), asignación de
VLAN a puertos del conmutador, interfaz gráfica de Cisco para programar el equipo (“Cisco
Visual Switch Manager Software”), entre otros.
Una vez familiarizado con el equipo, se procedió a hacer pruebas a través de su
conexión con TelNet. TelNet es un protocolo de red utilizado en internet o en redes LAN; este
utiliza a TCP/IP para el acceso a equipos y poder configurarlos de manera remota. Las pruebas
con conexión TelNet abarcaron la mayoría de las que se hubieran realizado con anterioridad
con la conexión a través del puerto de consola.
104
Una vez conocidos los niveles de seguridad que ofrecen estos dispositivos, se procedió
a configurar el “cluster” o conjunto de conmutadores que estarían a cargo de interconectar los
nodos de la red local de la oficina. Éste se ubicó en una sala especial de la oficina (que
cumplía parámetros de humedad, temperatura y ventilación), y fueron albergados en una serie
de “racks” junto con los servidores y demás equipos de red.
Por último, se realizaron una serie de pruebas (junto con algunos empleados del
“Networks Operations Center”, NOC) para verificar que el montaje de conexiones físicas y las
configuraciones fueran las necesarias y correctas para facilitar los accesos a la red.
5.2.- Configuración de “gateways” del “Hairpin”
Uno de los elementos de mayor importancia en la comunicación VoIP lo representa el
“gateway”. Este representa una compuerta de enlace, que permite comunicar a redes
completamente distintas; en el caso de VoIP, permite transformar la información entre formato
de multiplexación en tiempo, TDM, y formato de paquetes de datos con protocolo de internet
(IP).
Como se explico con anterioridad, la empresa MLA utiliza el servicio de otros
operadores telefónicos para conectar las llamadas telefónicas. En la Figura 5-1 se muestra un
diagrama muy simplificado de VoIP que muestra el alcance de cada operador.
Figura 5-1. Alcance de los operadores telefónicos en VoIP
La llamada la genera un usuario de PSTN-1 llamando a un número de acceso; PSTN-1
reconoce el número de acceso y lo asocia con el equipo “gateway” de MLA, quien con otra
serie de equipos, se encargarán de transmitir la llamada vía IP a su destino internacional.
105
Existe otra modalidad, en la cual PSTN-1 por conveniencia, transforma la información
a IP antes de pasarla al equipo de MLA. De esta manera PSTN-1 no requiere una colocación o
conexión directa con MLA; lo puede hacer a través de IP. Cuando esto ocurre, MLA debe
transformar los paquetes IP a formato TDM con el “gateway”, y luego volver a pasarlos a IP
para poder retransmitirlos a la red hasta su destino internacional (debido a que el “gateway” no
puede hacer IP-IP). De esta manera surge la configuración “hairpin” mostrada en la Figura
5-2.
Figura 5-2. Configuración “Hairpin” en Multiphone
Otra de las asignaciones fundamentales de la pasantía consistió en configurar los
aspectos más importantes de los equipos 196 y 137: sus “dial-peers” (DP).
El DP representa un programa que hace un “match” o iguala una secuencia específica
de dígitos marcados a una dirección de un terminal de llamada (“adressable call endpoint”).
De esta manera el “gateway” puede determinar desde cuál número telefónico se realizó la
llamada, y en base a los números discados, determinar a cuál otro “gateway” irá el
enrutamiento de los paquetes de voz. Existen dos tipos de DP, DP voip y DP pots (“Plain Old
Telephone Service”). El primero se refiere a equipos y direcciones que utilizan IP, y el
segundo se refiere a equipos y direcciones utilizados en las redes telefónicas convencionales.
Entonces, el objetivo principal de esta asignación fue crear una lista de todos los
posibles números de acceso que se fueran a recibir desde la PSTN-1 (o cualquier otra), y
asociarla a cada uno de los puertos del equipo 137, para poder habilitar la conexión de
llamadas con el operador de terminación del otro lado de la llamada. Esta conexión permite
que la red telefónica de originación (donde se genera la llamada) pueda entregarle la
información a MLA a través de IP (ampliando las posibilidades de negocios con otras
operadoras telefónicas).
106
Figura 5-3. Capacidad de expansión brindada por el “Hairpin”
5.3.- Mantenimiento y sustitución de equipos en horas de bajo tráfico
Uno de los mayores inconvenientes que se presentan a la hora de hacer mantenimiento,
sustitución e instalación de equipos, radica en que estos dispositivos están conectados (o están
conectando) a una llamada telefónica en tiempo real. Entonces, si se llegara a desarticular un
equipo, se estarían desconectando todas las llamadas telefónicas que éste estuviera
manteniendo, resultando en insatisfacción del usuario, un aumento de llamadas al “call-center”
por reclamos de parte de los clientes, y pérdidas monetarias para la empresa.
Una de las soluciones que minimizan las consecuencias de este tipo de acciones, es
hacer el mantenimiento y sustitución de equipos en horas del día y la semana en que el tráfico
de llamadas conectadas sea mínimo. La experiencia de los ingenieros que trabajan en el NOC
de MLA dicta que el momento indicado para trabajar se encuentra en las horas de madrugada
(entre 2 y 5 de la mañana) de los días medios de la semana (martes o miércoles). El beneficio
que se produce es que no son muchas las personas a las que se les interrumpe el servicio de
telefonía. Sin embargo el precio que se debe pagar, es que el tiempo que se posee para hacer
todas las modificaciones es muy pequeño (sólo unas cuantas horas a la semana), por lo cual el
trabajo debe ser bien organizado y llevado a cabo en el menor tiempo posible.
Otra de las asignaciones principales que se estuvieron llevando a cabo en el proceso de
pasantía, fue crear y ejecutar un plan de acción, que permitiera hacer el mantenimiento de un
número determinado de servidores, que permitiera hacer la sustitución de un conjunto de
“regletas” a ciertos equipos, cambiar la fuente de poder de uno de los “gateways”, organizar el
cableado de red de los equipos, y hacer una organización de las conexiones de red (haciendo
107
primero el inventario y luego cambiar conexiones de manera estratégica) que posee el “patch
panel” de cada una de las unidades de “rack” que se encuentran en el centro.
El conjunto de actividades se llevaron a cabo en uno de los centros de colocación y
protección que alberga los equipos de MLA, esta vez llamado “Teleplace”, ubicado en la
ciudad de Miami. Se requirieron poco más de dos semanas para organizar las actividades del
“Teleplace”; y se estuvo trabajando en el sitio durante tres días: un primer día para hacer un
reconocimiento del sitio, y dos días miércoles en la madrugada para hacer las modificaciones
pertinentes.
La organización del plan de acción abarcó desde un cronograma de actividades (donde
cada acción tenía una hora asignada y un límite de tiempo de ejecución), hasta la elección y
compra de las regletas y fuentes de poder que se irían a sustituir. El impacto que tuvo esta
actividad en el desempeño de la empresa permitió hacer más eficiente el flujo de llamadas
(pues se registraron menos fallas y conexiones más rápidas), a la vez que se mejoró la
plataforma tecnológica de los equipos de la compañía.
5.4.- Actualización de tablas de costos y tarifas de operadores
La operadora MLA se encarga de transmitir la información de voz a través de redes IP
hasta el “gateway” del operador de terminación, quien se encargará de llevar la información al
destino internacional. Los operadores o proveedores de terminación cobran una cierta cantidad
de tarifas a MLA por el servicio de terminación, las cuales varían dependiendo de la ubicación
a donde se vaya a conectar la llamada. Estas largas tablas son almacenadas en los servidores
de la empresa MLA, de manera de poder determinar las rutas que tomará la llamada para
alcanzar su destino.
Algunos de los proveedores de terminación más importante que utiliza MLA son MCI
(de Verizon), IDT, IBasis, Teleglobe, BTS y Qwest. Estos brindan los servicios a tarifas que
varían con cada operador. Esto permite que de acuerdo a la calidad y costo de la conexión, los
ingenieros del NOC puedan modificar o programar las rutas que seguirán las llamadas
telefónicas (por ejemplo; las llamadas a China poseen un costo menor para MLA si se utilizan
los “gateways” de IDT. Sin embargo, como a Ecuador hay un alto tráfico de llamadas, se
utiliza BTS, que no es el más económico, pero ofrece una conexión de alta calidad y buen
audio). La calidad de servicio y conexión que están brindando las rutas de terminación se
108
miden a través de los reclamos que presenten los usuarios antes las operadoras del centro de
atención al cliente, o “call-center”.
Las bases de datos de la empresa contienen las amplias tablas de costos de los
proveedores de terminación, para determinar las rutas más económicas y poder calcular las
tarifas que MLA cobrará a sus usuarios. Sin embargo, la dinámica del mercado hace que los
proveedores cambien sus tarifas de costos regularmente, cosa a la que tienen que adaptarse
operadores como MLA.
Otra de las asignaciones importantes que se realizaron durante la pasantía consistió en
actualizar las bases de datos de MLA para cada uno de los proveedores importantes con los
que se hacía terminación de llamadas. Adicionalmente se determinó, país por país, cuáles eran
los proveedores que brindaban una conexión más económica (esto para determinar rutas de
terminación en los casos donde el costo fuera un factor primordial). Este proceso permitió
modificar (y en casos disminuir) las tarifas que MLA le ofrece a sus usuarios (y hacerlas más
competitivas), a la vez que se actualizaron algunas rutas de terminación que permitieron
mejorar el servicio de telefonía que se ofrece en la empresa.
5.5.- Mejoras al “Call-center”
Miami es una zona cuyo clima es relativamente estable durante la mayor parte del año.
Sin embargo durante los meses de Julio a Octubre, la zona del sur de Florida se convierte en
un área de riesgo donde pueden afectar huracanes, constantes lluvias, inundaciones, u otros
eventos meteorológicos. Las malas condiciones climáticas pueden no sólo afectar los equipos
de MLA directamente, sino que pueden afectar el servicio de electricidad a las oficinas
centrales de la empresa.
Durante la experiencia de la pasantía, se presentaron varias interrupciones al servicio
de electricidad, dejando fuera de servicio a los computadores de algunos empleados, y mayor
aún, a las computadoras del “call-center”, o centro de atención al cliente.
Una asignación importante que se estuvo desarrollando en la pasantía fue desarrollar e
implementar un plan que permitiera mantener el servicio del “call-center” lo suficiente como
para poder apagar las computadoras de una manera adecuada, y colocar un mensaje de voz a
los usuarios advirtiendo de las fallas eléctricas. Se hicieron todas las investigaciones teóricas
necesarias para determinar las soluciones posibles a este inconveniente.
109
Se determinó que la mejor manera de extender levemente el servicio de asistencia al
usuario, sería utilizando una fuente de poder UPS (“Uninterruptible Power Supply”); una
fuente con batería interna, que extendía el uso de los equipos durante unos 15 minutos desde la
falla. Esta fuente es similar a los que poseen los otros equipos de la oficina, y todos los
equipos que se encuentran en el “NAP de las Américas”.
El uso de los UPS en las computadoras del “call-center” permitieron extender lo
suficiente la aplicación luego de la falla de electricidad como para apagar correctamente los
equipos y avisar a los usuarios que tengan un reclamo, y en general ayudó a mejorar el
servicio de telefonía de ayuda al cliente.
Capítulo 6
CONCLUSIONES
6.Entre los distintos logros alcanzados en la duración de la pasantía de la cual resulta este
informe se hace mención particular a que se ha desarrollado el diseño de un sistema de
interconexión con la empresa Telecom en Colombia que permita conectar llamadas telefónicas
de larga distancia a usuarios de Multillama S.A que utilicen el servicio de Libre Marcación. Se
desarrolló el diseño con un conjunto de migraciones e innovaciones con respecto a
implementaciones anteriores, que permitirá al ser implementado expandir la plataforma
tecnológica del grupo de empresas Multiphone y extender el alcance internacional de los
servicios de la compañía. Actualmente la filial Multillama S.A y la central Multiphone Latin
America, Inc. (MLA) en Miami se encuentran a la espera de permisos administrativos de la
CRT en Colombia, y negociando aspectos secundarios con la operadora Telecom, para poder
implementar el diseño desarrollado en las instalaciones de Multillama S.A en Bogotá.
Al instante de comenzar el proyecto de pasantía, la empresa MLA poseía
interconexiones de señalización con protocolo SS7 con operadores como BellSouth en Miami
y Cantv en Venezuela. Dichas interconexiones habían sido basadas en soluciones brindadas
por “Cisco Systems” en los años 2000 y 2001. Al momento de la finalización del proyecto,
MLA cuenta con un diseño de interconexión SS7 actualizado que posee ciertas variantes,
algunas de ellas propuestas por “Cisco Systems” en años subsiguientes. Este diseño podrá ser
implementado en corto plazo en Colombia para poder ofrecer el servicio de Libre Marcación,
y en un mediano o largo plazo se podrán migrar las plataformas tecnológicas de Miami y
Venezuela para que tomen en cuenta estas actualizaciones (siempre y cuando los
requerimientos de tráfico de llamadas y servicios sean semejantes a los del mercado de las
telecomunicaciones de Colombia).
Algunas de las actualizaciones más resaltantes que han sido incorporadas en el
presente diseño son; la adición de una unidad o módulo de inteligencia del controlador
111
PGW2200, el cual en estado de espera (o “stand by”) podrá asistir al sistema cuando la unidad
activa contenga alguna falla; esto aumentará la confiabilidad del sistema. Debido a que se
espera una demanda elevada del servicio de Libre Marcación, se incorpora en el diseño una
mayor cantidad de servidores de acceso a la red (los cuales manejarán la información de voz).
Con el aumento de los servidores se da cabida a futuras expansiones de tráfico de llamadas en
Multillama S.A.
Adicionalmente, la empresa Cisco ha presentado en los últimos años evoluciones de
los equipos de comunicación utilizados en el sistema (estas actualizaciones han sido probadas
por Cisco). Dos de las actualizaciones que se implementaron en el diseño actual son; en primer
lugar, los traductores y puntos repetidores SLT (“Signaling Link Transfer”), son sustituidos
por su versión electrónica actualizada, los ITP (“IP Transfer Point”). El ITP posee una mayor
funcionalidad que el SLT; además de procesar las capas física y enlace de SS7, puede procesar
la capa de red (MTP3), ofrece calidad de servicio, puede hacer traducción GTT y soporta los
protocolos de transporte de señalización SS7 sobre IP, como lo es SCTP (“Stream Control
Transport Protocol”). En segundo lugar, Cisco incorpora en la implementación de este tipo de
sistemas, a H.323 como protocolo de señalización IP, dejando sin efecto la configuración
maestro/esclavo MGCP que se usaba con el agente PGW2200. Se hace la actualización para
dar flexibilidad al sistema y aprovechar la alta capacidad de señalización H.323 que poseen los
servidores NAS (con H.323 el control de llamadas ahora reside en los NAS, y el PGW2200
opera en “signaling-mode”).
Dentro de este orden de ideas, vale la pena mencionar que el diseño del sistema ve su
justificación en el continuo aumento del mercado de las telecomunicaciones a nivel
internacional en los últimos años. El aumento de las demandas del mercado ha provocado que
se creen numerosos operadores que brinden servicios de telecomunicaciones de llamadas de
larga distancia, como Nexogy, Americatel, Sólo Llama (haciéndolo un mercado altamente
competitivo). En segundo lugar, ha provocado que dichas compañías (entre ellas Multiphone)
se vean obligadas a migrar su tecnología a plataformas más robustas y eficientes.
El diseño fue realizado con equipos marca “Cisco Systems” (además de los servidores
“Sun Microsystem” donde corre el PGW2200), debido a su integración y compatibilidad con
otros equipos presentes en los nodos de la red, así como por su costo, disponibilidad y rápido
112
tiempo de entrega. También es importante destacar las relaciones comerciales pre-existentes
entre Cisco Systems y el grupo Multiphone.
Además de evaluar los aspectos técnicos del sistema, se estudiaron aquellos
procedimientos legales y administrativos que deben llevarse a cabo para implementar este tipo
de interconexiones en Colombia. Se evaluaron los requerimientos que posee la CRT en cuanto
a la señalización SS7 y la interconexión entre operadores telefónicos. A pesar de que no
impone restricciones sobre el tipo de señalización, la CRT recomienda fuertemente el uso de
SS7 (la operadora incumbente, Telecom, es quien dicta las pautas de señalización a la nueva
operadora, en este caso Multillama S.A). Una vez que las operadoras llegan a un acuerdo, se le
hace una solicitud a la CRT (a través de SIUST) de direcciones “Point Codes” (PC), para
poder tener acceso a la red SS7.
Definidas las actualizaciones técnicas del diseño y los aspectos legales y
administrativos que deben cumplirse, se dan
una serie de pautas generales para poder
implementar el sistema de interconexión. Se determinaron los equipos que conformarán la
comunicación (Cisco PGW2200 en servidores “Sun Microsystem Sun Fire V-240”, Cisco
“gateway” AS5350, Cisco ITP 2600, y Cisco “catalyst switch” 2900), de acuerdo a sus
especificaciones técnicas, recomendaciones de Cisco y en base a la experiencia de los
ingenieros de la empresa Multiphone Latin America, Inc. con este tipo de dispositivos. Se
escogieron equipos que pudieran cumplir con las funciones de establecimiento y control de
llamadas básicos. Se explicó la manera general en que deben ser instalados físicamente los
equipos, sus conectores, fuentes, e interfaces de comunicación. Adicionalmente, se da una
pequeña guía sobre cuáles son los puntos que deben ser tomados en cuenta a la hora de hacer
la configuración de los equipos, y los protocolos de pruebas que deben realizarse cuando el
sistema está implementado.
En general, la experiencia adquirida en la empresa a través del diseño de la
interconexión y el trabajo en otro tipo de actividades (como la configuración de equipos,
mantenimiento en horas de bajo tráfico, mejoras al “call-center”), resultaron en la adquisición
de una gran cantidad de conocimientos que le permitirán al pasante poder desarrollarse
satisfactoriamente en el mercado de las telecomunicaciones en un futuro. Adicionalmente, los
resultados de estas actividades son beneficiosos para la compañía, pues se utiliza esa
productividad para extender la calidad de sus servicios.
Capítulo 7
RECOMENDACIONES
7.Con la finalidad de aportar ideas para contribuir a la solución de posibles problemas
futuros en la compañía y en la implementación del sistema, se presentan las siguientes
recomendaciones:
-
A la hora de implementar el sistema de interconexión en Bogotá, hacer un estudio
detallado de la documentación de cada uno de los equipos, de manera de instalarlos
correctamente. Se recomienda también instalar los equipos en instalaciones como
las del “NAP de las Américas”, donde las grandes operadoras telefónicas ofrecen
puntos de conexión (cables para E1, DS3, etc), los equipos pueden operar en
condiciones de temperatura y humedad adecuadas, y se les ofrece protección contra
condiciones climáticas adversas (que pudieran ocasionar fallas eléctricas).
-
Una vez implementado el sistema de interconexión, se recomienda seguir los
protocolos de pruebas de comunicación que permitan verificar que funcione
correctamente.
-
Se recomienda crear una comisión dentro de la empresa Multillama S.A que pueda
agilizar los procesos administrativos ante la CRT y los organismos reguladores de
las telecomunicaciones, en los países donde sea necesario. La intención de esta
unidad radica en acelerar este tipo de solicitudes, y que el tiempo del proyecto que
se invierte en procedimientos administrativos se reduzca (para dedicar un mayor
tiempo a la implementación y demás investigaciones técnicas).
-
Se recomienda que una vez se haya implementado el sistema de interconexión
entre Multillama S.A y Telecom Colombia en Bogotá, se lleven a cabo una serie de
pruebas y estudios que permitan determinar si las actualizaciones propuestas en
este informe efectivamente mejoran la calidad de la comunicación (en términos de
114
rapidez de conexión de llamadas, velocidad de procesamiento, capacidad de
almacenamiento, minimización de eco y calidad de voz según el índice MOS).
-
En caso de que se compruebe (según la recomendación anterior) que el nuevo
diseño es más eficiente, se recomienda expandir este diseño a todas las plataformas
tecnológicas del grupo Multiphone en Latinoamérica (en Venezuela, México,
E.E.U.U y en donde se posean este tipo de interconexiones) de manera de expandir
el alcance internacional de la empresa.
Capítulo 8
GLOSARIO
8.“Cisco IP Transfer Point”: El ITP representa un producto de creado por Cisco para
transportar tráfico de señalización SS7 sobre redes de datos con protocolo de internet (IP). El
ITP permite a los operadores descargar el tráfico de redes SS7 convencionales en redes de
datos IP.
“Common Channel Signaling”: En telefonía, CCS representa la transmisión de
información de señalización (de control de llamadas) en un canal lógicamente separado a los
canales donde se transmite la voz. Y además, el canal de señalización es capaz de controlar
múltiples canales de voz.
Conmutador: Dispositivo electrónico de interconexión de redes que opera en la capa
de enlace de datos (capa 2) del modelo de referencia OSI. Un conmutador interconecta dos o
más segmentos de la red pasando información de un enlace a otro de acuerdo a la dirección
MAC de destino de los datagramas de la red.
“Gatekeeper”: Elemento opcional de la red H.323 que sirve el control de admisión de
llamadas y servicios de traducción desde un número telefónico a una dirección IP en la red
H.323. Un “gatekeeper” puede negar el acceso o limitar el número de conexiones simultáneas
para evitar congestionamientos en la red.
“Gateway”: También llamado “traductor de protocolos”, representa un nodo de red
equipado con las interfaces necesarias para que una red pueda intercambiar información con
otra que utiliza protocolos distintos.
H.323: Representa una especificación del Sector de Estandarización de la Unión
Internacional de Telecomunicaciones (UIT-T) para transmitir audio, video y datos a través de
una red de protocolo IP, incluyendo el internet.
“Integrated Services Digital Network”: ISDN es un sistema de red telefónica
conmutada diseñado para transmitir voz, video y datos de manera simultánea y digital a través
116
de líneas telefónicas (o cables telefónicos de cobre) ordinarias, con una mayor tasa de
transmisión resultando en una mejor calidad de voz que la de métodos analógicos. Ofrece
conexiones a través de conmutadores con tasas de transmisión que incrementan en 64 kbps.
Interconexión: Vinculación de recursos físicos y soportes lógicos, incluidas las
instalaciones esenciales necesarias, para permitir el inter-funcionamiento de las redes y la
interoperabilidad de servicios de telecomunicaciones.
“ISDN User Part” (ISUP): Protocolo basado en circuito (“circuit-based”) utilizado
para establecer y mantener llamadas telefónicas de voz y datos.
Llamada telefónica: Abarca todos los protocolos, sistemas y métodos de transmisión
de datos o información que permiten que un usuario o nodo origen de una red pueda
intercambiar información (voz y audio, video, o datos) con otro u otros usuarios de destino.
“Media Control and Transport”: En H.323, provee un canal confiable H.245 que
comunica mensajes de control. El transporte ocurre con un torrente de bits no confiable UDP.
“Message Transfer Part” (MTP): L1, L2, y L3 proveen los protocolos de transporte
para todos los demás protocolos de SS7. La funcionalidad de MTP abarca especificaciones de
interfaces de red, transmisión confiable de información, administración de mensajes y
enrutamiento.
Operadora Telefónica: Entidad, empresa o compañía que es capaz de brindar uno o
más servicios telefónicos a los usuarios de las telecomunicaciones en el mercado.
“Public Switched Telephone Network”: PSTN es una colección mundial de redes
telefónicas públicas interconectadas que fueron diseñadas principalmente para tráfico de voz.
Inicialmente fue analógica, pero en la actualidad es casi completamente digital.
“PSTN Gateway 2200”: El PGW2200 representa un agente controlador de llamadas
que ejecuta funciones de control y señalización de llamadas (como análisis de dígitos
marcados, enrutamiento, selección de canales de voz, y otros) en la infraestructura de
“gateways” de la red telefónica pública conmutada (PSTN). Posee una amplia librería con
variantes internacionales de SS7 y soporta protocolos de señalización como H.323, MGCP y
SIP.
Señalización: En una red de telecomunicaciones la señalización representa el
intercambio de información concerniente al establecimiento y al control de una conexión y la
117
administración de una red. Es el uso de “señales” o mensajes especiales para controlar las
comunicaciones.
“Service Control Point”: El SCP provee la interfaz a la base de datos donde se
encuentra información adicional del enrutamiento para mensajes no basados en circuito.
“Service Switching Point”: Los SSP son conmutadores telefónicos clase 5 o 4 que
poseen la capacidad de utilizar el protocolo SS7. Los SSP de oficina central originan y
terminan llamadas.
Servicio Telefónico: Representa un conjunto de actividades llevadas a cabo por la
operadora telefónica que buscan responder las necesidades de comunicación de un cliente o
usuario. Pueden ser servicios telefónicos; llamadas a través de internet (VoIP), llamadas con
tarjetas pre-pagadas, buzón de mensajería de voz, mensajes de texto, entre otros.
“Signal Transfer Point”: Los STP se encargan de conmutar los mensajes de
señalización basados en la información de enrutamiento y la dirección del destino
(“destination point code”) contenida en el mensaje.
“Signaling Connection Control Part” (SCCP): Provee direccionamiento y
enrutamiento entre nodo origen y nodo destino para protocolos de tipo L4.
“Signaling System 7”: SS7 es un conjunto de protocolos que se utilizan para conectar
la mayoría de las llamadas telefónicas de la red PSTN. Su principal objetivo es la conexión y
desconexión de llamadas, aunque también puede tener otros usos (traducción de números,
mensajes de texto, mecanismos de facturación, servicios CLASS y otros servicios telefónicos).
Sistema: es un conjunto integrado, real o abstracto, de componentes o partes que se
interrelacionan. Estos elementos pueden llamarse módulos. A su vez cada módulo puede ser
un subsistema, dependiendo si sus propiedades lo definen a su vez o no como un sistema.
“Telephone User Part” (TUP): Sistema de señalización de enlace-a-enlace (“link-bylink”) utilizado para conectar llamadas telefónicas de voz o llamadas de fax.
“Transaction Capabilities Application Part” (TCAP): Provee acceso a bases de
datos en ubicaciones remotas para obtener información de enrutamiento.
Troncal: es un concepto moderno mediante el cual un sistema de comunicaciones
puede proveer servicios de acceso a la red a varios clientes compartiendo un conjunto de líneas
o frecuencias, en lugar de proveerla individualmente. Es análogo a la estructura de un árbol
con un tronco (o troncal) y tres ramas o extensiones.
Capítulo 9
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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ANEXOS
10.Anexo 1. Empresa Multiphone Latin America, Inc.
121
122
123
Anexo 2. Fotos del “Tele-place”. Equipos del sistema
Figura A.1. Servidor Sun Microsystem Sun Fire V-240. “Host” del PGW2200
Figura A.2. Ing. Marcelo Farall (Tutor Industrial). Pruebas en horas de bajo tráfico
124
Figura A.3. Par de STP. “Cisco 2600”
Figura A.4. Grupo de compuertas “Gateway”, Cisco AS5300
Figura A.5. Parte posterior de los “gateway”. Dos tarjetas de acceso a red
125
Anexo 3. Resolución de CRT. Asignación de Código de Operador 440.
126
127
Anexo 4. Funcionamiento de la red PSTN
El objetivo de esta sección es poder explicar los puntos o partes más importantes que
conforman la PSTN. Se explica cómo se transmite la voz a través de una red digital, y algunos
conceptos básicos sobre la conmutación de llamadas en circuitos.
•
Analógico vs. Digital
Hasta hace unas décadas la PSTN estaba basada en una infraestructura puramente
analógica. A pesar de que las señales analógicas son ideales para la interacción humana, estas
no son ni robustas ni eficientes, a la hora de ser recuperadas de un canal con ruido (el Ruido de
Línea es causado por la introducción de estática en la red de voz).
En sus inicios, la PSTN pasaba las señales analógicas a través de amplificadores que
evitaban perder la información. Pero esta práctica amplificaba no sólo la voz, sino el Ruido de
Línea, que a veces resultaba en una conexión poco satisfactoria.
En las redes digitales los repetidores no sólo amplifican la señal, sino que la limpian y
retransmiten en su forma original. Al observar que la señal recuperada presentaba un sonido
limpio, la red de telefónica migró a la tecnología digital con PCM. La Figura A.6 muestra una
señal analógica y digital que atraviesa un conjunto de repetidores. (Davidson et al., 2006)
Figura A.6. Señal analógica y digital atraviesan canal de amplificadores. Tomada de
(Davidson et al., 2006, p.8)
•
Digitalización de la voz
La modulación por pulsos, o PCM es la forma más común de codificar una señal de
voz en ceros y unos. El primer paso necesario para digitalizar una señal es el muestreo. El
muestreo es el proceso mediante el cual se convierte una señal en una secuencia numérica de
valores discretos en el tiempo. Todas las técnicas de muestreo de PCM implementan el
Teorema de Nyquist.
128
Este teorema, también llamado Criterio de Nyquist, fue planteado por Harry Nyquist
en 1928 (“Certain topics in telegraph transmission theory"), y demostrado formalmente por
Claude E. Shannon en 1949 (“Communication in the presence of noise”).
El teorema plantea que una señal analógica que ha sido muestreada puede ser
reconstruida completamente si su tasa de muestreo es mayor a 2B (donde B es la frecuencia
más alta de la señal original). (Shannon, 1949)
La interpretación de esta afirmación requiere cuidado. A pesar de que la reconstrucción
completa y exacta es posible y correcta en el modelo matemático, esto es sólo una
aproximación para señales y técnicas de muestreo reales. Si la frecuencia de muestreo es
mayor a 2B se evitarán problemas de traslape (“aliasing”) en frecuencia y se alcanzará una
transmisión de voz de alta calidad.
•
Codificación de Ancho de Pulso (“Pulse Code Modulation”, PCM)
El método de codificación PCM de la voz se encuentra definido en el documento de la
UIT G.711. El proceso es el siguiente:
a) Las formas de onda analógicas pasan a través de un filtro de voz en frecuencia, este se
encarga de filtrar o eliminar todas aquellas componentes mayores a 4000 Hz.
b) Se muestrea la señal filtrada a 8000 veces por segundo.
c) Se convierte en una señal discreta y digital. Los valores que tome vendrán dados por
un código que representa la amplitud de la señal en el instante en que fue tomada la muestra.
PCM para telefonía utiliza ocho bits para el código.
Si se multiplican las palabras de 8 bits por 8000 veces por segundo, se obtienen 64000
bits por segundo. La transmisión base para la telefonía actual es de 64000 bps (64 kbps).
Dos variaciones básicas del PCM lineal se utilizan comúnmente: la Ley-µ, utilizada en
los Estados Unidos de Norteamérica; y la Ley-a, estándar en Europa. Ambos métodos son
similares en que utilizan compresión logarítmica para alcanzar la calidad de 12 o 13 bits de
PCM lineal en palabras de sólo 8 bits. (Davidson et al., 2006).
•
PDH (DS0, T1, E1, DS3) Y SDH.
Para satisfacer las grandes demandas de las redes de voz, se creó la técnica de
multiplexación en tiempo que se conoce como Jerarquía Digital Plesiócrona, o PDH. PDH es
una tecnología utilizada en redes para transportar grandes cantidades de datos a través de fibra
óptica, cables coaxiales, y otros.
129
El término plesiócrono se refiere al hecho de que las redes PDH funcionan en un
estado donde las diferentes partes de la red están casi sincronizadas. Cada multiplexor utiliza
su propio reloj. “Si dos señales son plesiócronas, sus transiciones ocurren casi al mismo
tiempo puesto que las diferencias están limitadas a cierto rango reducido establecidos por UITT en la recomendación G.811.” (Tektronix, 2001)
La unidad básica que se implementa en la jerarquía Europea y Norteamericana para
multiplexar, es el “Digital Signal 0”, o DS0. Está representado por un canal de 64 kbps por
donde se pueden transmitir señales de voz digitalizadas (en una llamada). Si se comprimen 24
canales del tipo DS0 y se transmite a través de un cable de cobre, se crea lo que se conoce
como “T1-Carrier” (siendo su homólogo Europeo el “E1-Carrier”, que posee 32 canales DS0).
El ancho de banda de transmisión que posee un T1, es de 24 canales de 64 kbps, es decir, de
1,544 Mbps (Megabits por segundo).
Para los T1 existen dos tipos de formatos de enmarcado (“framing formats”): “Super
Frame” (SF) y “Extended Superframe” (ESF). Para el primero se roban los bits menos
significativos de los cuadros 6 y 12, y para ESF los cuadros o canales 6, 12, 18 y 24. Robar
estos bits no afecta significativamente la calidad de la voz. La Figura A.7 muestra la manera
en que se multiplexan 24 canales DS0 para crear un T1.
Figura A.7. Asignación de canales DS0 en un T1-carrier
Existen tres jerarquías PDH: la europea, la americana y la japonesa. La europea usa la
trama descrita en la norma G.732 de la UIT-T mientras que la americana y la japonesa se
basan en la trama descrita en G.733 de la UIT-T. (Cisco System Inc., 2000)
Se han creado protocolos más avanzados que permiten transportar más información
que PDH. Este es el caso de “Synchronous Digital Hierarchy” (SDH) y “Synchronous Optical
Networking” (SONET). Ambas utilizan transmisión de datos por impulsos luminosos
producidos por Led (“Light Emitting Diodes”) a través de fibra óptica.
130
Anexo 5. Señalización. Clasificaciones
1.-
PSTN: “User-2-Network”, “Network-to-Network”
Generalmente, existen dos métodos o grupos de señalización; la Usuario-a-red
telefónica (“User-to-network”) y red telefónica-a-red telefónica (“Network-to-network”).
•
Usuario-a-red telefónica
Determina la manera en que se comunica el usuario final (teléfono de casa, hogar u
oficina) con el conmutador o “switch” clase 5 de la PSTN. En general, cuando se utiliza un Par
Trenzado de Cobre (la información se transmite a través de dos cables conductores de cobre),
el usuario se puede conectar a la PSTN a través de una conexión analógica (DTMF), ISDN o
un T1.
El método más común de señalización analógica entre el usuario final y la red
telefónica es el Doble Tono de Múltiple Frecuencia (DTMF, “Dual Tone Multi-Frequency”).
Se transmiten tonos en el mismo camino o canal de voz. La Figura A.8 muestra cómo están
asignadas las frecuencias en el teclado del teléfono.
Figura A.8. Asignación de frecuencias DTMF. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.12)
El teclado se simula como una matriz 4x4, donde cada fila representa una frecuencia
baja y cada columna una frecuencia alta. Al presionar una tecla, por ejemplo, el 0 se
transmitirá un tono sinusoidal de dos frecuencias: 941 y 1336 hertz (Hz). Los tonos son
decodificados por el conmutador para determinar la tecla que se presionó. (Davidson et al.,
2006)
•
Red telefónica-a-red telefónica
Determina la manera en que se comunican los conmutadores entre sí dentro de la Red
Telefónica. Los medios de transmisión más comunes que se utilizan en esta comunicación son;
131
T1/E1 “carrier” (con par trenzado), T3/E3 o T4 (con cable coaxial), T3 o T4 (enlace de
microondas), o “Synchronous Optical Network” (SONET) a través de fibra óptica.
Esta clasificación incluye una amplia variedad de tipos de señalización, algunos son;
frecuencia múltiple (MF, “Multi-Frequency”), robo de bit (RBS, “Robbed Bit Signaling”) y
SS7.
MF es similar a DTMF. Difieren en que MF utiliza un tono para cada símbolo, y que la
comunicación se hace exclusivamente entre conmutadores en la red telefónica. RBS utiliza
uno de los bits de información para transmitir informaciones como, el número que se discó,
mensajes de conexión, etc. (Davidson et al., 2006)
2.-
Señalización Analógica y Digital
Originalmente las PBXs estaban conectadas con líneas analógicas que habilitaban la
transmisión de voz. Los sistemas analógicos no son tan comunes como lo eran antes, y en
muchos casos, han sido reemplazados por sistemas digitales más rápidos, económicos y
eficientes.
La señalización digital es la forma más común de comunicación en las redes
corporativas y redes de proveedores. Existen una gran variedad de métodos de señalización
digital, como RBS, R1 y R2, ISDN, QSIG y DPNSS (“Digital Private Networking Signaling
System”). Los de señalización analógica más comunes son frecuencia simple (SF, “Single
Frequency”), MF y DTMF.
3.-
Señalización “In-Band” y “Out-Of-Band”
Probablemente sea la clasificación de mayor importancia. Está define en dónde se
transmite la información de señalización, con respecto al canal de voz de la llamada.
•
Señalización en-banda (“In-band Signaling”)
Aquí la información referente a números discados, mensajes de conexión, mensajes de
desconexión, mensajes de reconocimiento, claves para buzón de mensajes de voz, son
transmitidos en el mismo canal donde se transmite la voz.
Los tipos de señalización más importantes son DTMF, SF, MF y RBS. (Davidson et
al., 2006)
132
•
Señalización fuera de-banda (“Out-of-band”)
Con el método de señalización ‘fuera de-banda’ la información se transmite en un
canal lógicamente separado al de voz. Algunos de los beneficios que ofrece son los siguientes:
- La señalización se encuentra multiplexada (y consolidada) en un canal común.
- Reduce el “Glare” (ocurre cuando dos personas intentan llamarse mutuamente al
mismo tiempo).
- Se reduce la latencia de discado (tiempo que ocurre entre el discado y el tono de
repique).
- Mayor ancho de banda y aumenta el porcentaje de conexión de llamadas (la
señalización no está expuesta al mismo ruido que la voz).
Los métodos de señalización más comunes fuera de-banda son ISDN y SS7.
4.-
CAS y CCS
La señalización asociada al canal (CAS, “Channel Associated Signaling”) existe en
muchas redes en la actualidad. Los sistemas CAS llevan información de señalización de una
troncal, en la misma troncal (conjunto de “links” o enlaces que conectan dos nodos de la red).
Los sistemas CAS fueron desarrollados por varios vendedores, por lo cual existen muchas
variantes. (Davidson et al., 2006)
Las redes de telecomunicaciones de hoy requieren una señalización más eficiente, por
eso están migrando a sistemas de señalización de canal común (CCS, “Common Channel
Signalins”). CCS utiliza un enlace común para transmitir la información de señalización de un
conjunto o número determinado de troncales. Este método de señalización es más económico,
posee tiempos de conexión más rápidos, y es más flexible que CAS.
En la sección de anexos se podrá encontrar una explicación completa de “Integrated
Services Digital Network”, ISDN, uno de los sistemas de red telefónica más utilizados en la
actualidad.
133
Anexo 6. “Integrated Services Digital Network” (ISDN)
ISDN es un sistema de red telefónica que ha estado disponible al público en el mercado
desde los años 1980. Las recomendaciones I de la Unión Internacional de Telecomunicaciones
(UIT) define el estándar internacional para ISDN. Los protocolos de acceso que se estudiarán
a continuación, ofrecen acceso simple a múltiples servicios.
Una propiedad esencial e importante de ISDN, radica en que es compatible con la
señalización SS7. Esto permite que los suscriptores de ISDN puedan accesar el mismo tipo de
servicios e inteligencia que en SS7 (servicios tipo CLASS, entre otros).
Algunas de las funciones y capacidades que posee ISDN son las siguientes:
- Provee a sus usuarios de comunicaciones de circuito o “circuit-based” (voz y data), y
comunicaciones de paquetes o “packet-based” (para datos).
- Muchos nuevos servicios pueden ser extendidos a los usuarios.
- Incluye acceso a la Red PSTN, “Direct-Inward-Dialing” (DID), “Direct-OutwardDialing” (DOD), redes de datos, redes de circuitos de voz, servicios de 800
- Es capaz de sumar canales adicionales para comunicaciones de alta velocidad.
- Es capaz de transmitir voz y datos sobre una misma plataforma.
- Utiliza canales separados especiales para señalización.
- Es compatible con SS7.
•
Interfaces de Acceso
Antes de cubrir los métodos de acceso BRI (“Basic Rate Interface”) y PRI (“Primary
Rate Interface”), es importante exponer un concepto más detallado de los canales B y D:
- Canal B (“Bearer Channel”). Torrente de bits con información transmitidos a una tasa
de 64 kbps. Ninguna señalización es transmitida a través de un canal B. Estos torrentes de bits
(“bit streams”) incluyen voz codificada según UIT- G.711, datos a tasas de 64 kbps o menos, o
voz codificada a tasas de transmisión menores. (Davidson et al., 2006)
- Canal D (“Data Channel”). Es utilizado principalmente para transmitir la señalización
en redes tipo ISDN. Su tasa de transmisión varía dependiendo del método de acceso a la red.
134
BRI
Figura A.9. Canales B y D en interfaz BRI. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.13)
BRI ofrece dos canales bidireccionales tipo B (64 kbps) y un canal bidireccional tipo D
de 16 kbps a través de cables estándar de línea telefónica. Se utiliza principalmente en hogares
o pequeñas oficinas. La Figura A.10 muestra los puntos de referencia y configuración de BRI.
Figura A.10. Puntos de referencia de BRI. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.67)
Esta configuración de referencia se define con detalle en la especificación de la UIT
I.411. Los puntos de referencia especifican el medio de transmisión, interfaz y conectores.
- Punto de referencia U. Características de transmisión para el “Loop” Local. Para BRI,
se opera a 160 kbps (2B+D+16kbps de encabezados) a través de cables trenzados de cobre.
- Punto de referencia S/T. Provee conexión a dispositivos compatibles con ISDN, o con
terminales adaptadores. Opera a 144 kbps (2B+D) entre el dispositivo ISDN y el dispositivo
de terminación de red (NT1, “Network Termination device”).
- Punto de referencia R. Provee conexión para dispositivos que no sean compatibles
con ISDN. Estos se conectan al terminal adaptador (TA) utilizando interfaces como RS-232.
También se especifican los requerimientos para accesar la red.
- NT1. Se encuentra en el lado de la red telefónica, dentro de la interfaz red-usuario, y
se considera parte de la red del proveedor de servicios. Los NT1 terminan el Loop Local y
proveen un Bus para conectar los equipos de ISDN (TE, “Terminal Equipment”).
- TE1. Compatibles con ISDN y se conectan directamente a través de S/T con el NT1.
- TE2. No son compatibles con ISDN y requieren de un adaptador para interconexión.
- TA. Adaptador que habilitan la conexión para dispositivos TE2s.
135
PRI
PRI está diseñado para sectores que tengan mayor tráfico de voz, datos y fax.
Corresponde a dos tasas de trasmisión principales: 1.544 Mbps (T1) y 2.048 Mbps (E1). Se
utilizan en aplicaciones de negocios medianos y grandes. El canal D de PRI es de 64 kbps.
Para T1 se utilizan 23B + D (Norteamérica, Japón). Y la estructura E1 es de 30B + 2D
(Europa). La Figura A.11 muestra la configuración de PRI.
Figura A.11. Puntos de referencia de PRI. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.68)
La configuración es muy semejante a la de BRI. Algunas de las diferencias son:
- Punto de referencia U. Para PRI, U opera a tasas de T1 o E1 (1.544 o 2.048 Mbps).
- Punto de referencia T. Para PRI, la interfaz T posee acceso al equipo de Terminación
de Red 2 (“Network Termination 2”).
- NT2. Normalmente un equipo PBX que puede proporcionar funciones de protocolos
de capa 2 y capa 3 (L2 y L3), multiplexación, conmutación, terminación de interfaz y
mantenimiento. (Davidson et al., 2006)
•
Protocolos L2 y L3
La interfaz usuario-red telefónica, y los protocolos de comunicación L2 y L3 también
se les llama “Digital Subscriber Signaling System No. 1” (DSS1). L2 provee de conexión
segura y libre de errores entre dos puntos de la configuración de referencia de ISDN (BRI o
PRI). L3 provee mecanismos para establecer la llamada, control, y el acceso a servicios. L2
para ISDN es Q.920/921, y L3 es Q.930/931.
Las especificaciones de L3 definen los mensajes que se transmiten entre la terminación
TE y el conmutador local (“Local ISDN Exchange”). Estos mensajes se utilizan para conexión
de llamada, supervisarlas, desconexión, y servicios suplementarios. Se utiliza la estructura de
mensajes y elementos de señalización de Q.931 en redes ISDN para proveer el control de
llamadas. Estos mensajes se transmiten entre el usuario y la red.
136
Anexo 7. Modelo de referencia OSI
El modelo OSI de la Figura A.12. Modelo de referencia OSI. Tomada de (Davidson et al.,
2006, p.130)
divide el problema de comunicación entre equipos en siete capas o niveles. Cada
capa se encarga solamente de comunicarse con la misma capa en la otra máquina.
Figura A.12. Modelo de referencia OSI. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.130)
La aproximación por capas permite que cada nivel maneje pequeñas cantidades de
información, hacer cambios a los datos y colocar las funciones necesarias antes de pasar la
información al nivel siguiente.
- Capa de Aplicación. La mayoría de los usuarios están familiarizados con la capa de
aplicación. Algunas bien conocidas incluyen; “E-mail”, “Web browsing”, “Word Processing”.
- Capa de Presentación. La capa de presentación asegura que la información
transmitida por la capa de aplicación de un sistema sea legible por la capa de aplicación de
otro sistema. Si es necesario, la capa de presentación traduce entre múltiples formatos de data
utilizando un formato de representación común.
La capa de presentación se ocupa no solo del formato de la data del usuario actual, sino
también de las estructuras de datos utilizadas por los programas. Entonces, además de la
transformación de los datos actuales (si es necesario), la capa de presentación negocia la
sintaxis de transferencia de datos con la capa de aplicación.
- Capa de Sesión. Como lo indica su nombre, la capa de sesión establece, administra y
cierra sesiones entre las aplicaciones. Las sesiones consisten de diálogos entre dos o más
entidades de presentación (la capa de sesión brinda sus servicios a la capa de presentación).
137
La capa de sesión sincroniza el diálogo entre las capas de presentación de distintos
equipos y administra su intercambio de datos e información. Además de conversaciones
básicas (sesiones), la capa de sesión puede reportar los problemas de las capas de sesión,
presentación y aplicación.
- Capa de Transporte. La capa de transporte es responsable de asegurar el transporte
seguro y confiable de datos en una red intercomunicada. Esto se logra a través de control de
flujo (“flow control”), chequeo de errores (“checksum”), retransmisiones, reconocimientos
extremo-extremo (“end-to-end acknoledgements”) y secuencia de datos.
Algunas capas de transporte, como el protocolo de control de transporte (TCP,
Transport Control Protocol), tienen mecanismos para manejar el congestionamiento. Por
ejemplo, TCP ajusta el tiempo de retransmisión cuando en la red hay pérdida de paquetes o si
hay congestión.
- Capa de Red. La capa de red proporciona el direccionamiento lógico de la
información, que permite que dos nodos en redes lógicas distintas puedan determinar un
camino para comunicarse. En la capa de red residen todos los protocolos de enrutamiento.
Las funciones más importantes de la capa de red son; el formato de los paquetes,
direccionamiento de redes, resolución de direcciones (“adress resolution”) y enrutamiento.
- Capa de Enlace de Datos. La capa de enlace provee del transporte confiable de
información a través de un enlace. Esta capa posee su propio esquema de direccionamiento.
Este esquema se ocupa de la conectividad del enlace y puede transportar paquetes basado en la
dirección de capa de enlace, que también se conoce como dirección MAC (“Media Access
Control adress”)
Los conmutadores de Ethernet tradicionales hacen el enrutamiento de la información
en base a esta dirección MAC. Este intercambio de información basado en la dirección de capa
de enlace se conoce en inglés como “bridging”. De hecho, un conmutador de Ethernet no es
más que un bridge de alta velocidad con interfaces múltiples.
- Capa Física. Se encarga de crear los ceros y unos (0s y 1s) en el medio físico con
impulsos eléctricos y cambios de voltaje. Algunas especificaciones comunes de la capa física
incluyen; EIA/TIA-232, V.35. (Señalización de la UIT y se define entre 19.2 kbps y 1.544
Mbps), RS-449, 802.3. (Uno de los medios más utilizados es Ethernet. Actualmente, las
velocidades de Ethernet van de 10 Mbps a 1000 Mbps). (Davidson et al., 2006)
138
Anexo 8. Flujo de llamadas
1.-
“Signaling System 7”
El siguiente ejemplo muestra la manera en que se conectan y desconectan las llamadas
en la red. El usuario analógico del SSP1 hace una llamada telefónica al usuario analógico de
SSP2.
Figura A.13. Flujo de una llamada SS7. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.112)
Ocurren los siguientes eventos:
1.- Cuando el usuario desconecta el teléfono se inicia el proceso de la llamada. SSP1
pasa al estado de “recolección de información”, para tomar los dígitos que marca el usuario.
2.- Cuando se reciben todos los dígitos, SPP1 pasa a analizar la información. SSP1
determina que la llamada debe ser transmitida a SSP2; la llamada pasa al estado
“seleccionando ruta”, y SSP1 localiza una troncal disponible en el grupo de troncales que van
a SSP2.
3.- Luego de seleccionar la troncal, SSP1 manda un mensaje IAM a SSP2. El IAM
identifica las direcciones de SSP1, SSP2, el usuario que llamó, y el usuario a donde se está
llamando. El mensaje IAM (1) viaja por un enlace tipo A (“A-link”).
4.- Cuando STP1 recibe el IAM lee la etiqueta de enrutamiento y pasa el mensaje a
SSP2. SSP2 determina que el mensaje es para sí mismo. Luego de verificar que la línea del
usuario no está ocupada, SSP2 manda un mensaje ACM (2) a SSP1. Al mismo tiempo conecta
la troncal a SSP1 y avisa al usuario final de la llamada. STP2 lee la etiqueta y manda el
mensaje a SSP1. El mensaje ACM indica que el mensaje IAM fue recibido y que SSP2 es el
conmutador de terminación.
139
5.- SSP1 recibe el ACM y conecta la línea del suscriptor que llamó a la troncal. En este
momento el usuario puede escuchar el tono timbre de llamada. Cuando el usuario final
responde la llamada, SSP2 manda un mensaje ANM (3) a SSP1. SSP1 sólo verifica que el
usuario y la troncal estén conectados.
6.- Si el usuario que llamó desconecta su teléfono primero, SSP1 crea y transmite un
mensaje REL (4) a SSP2. REL identifica el canal y la troncal asociados a la llamada.
7.- Cuando SSP2 recibe el REL desconecta la troncal al usuario final y despeja el canal
DS0. SSP2 crea y transmite un mensaje RLC (5), que también identifica la troncal utilizada en
la llamada. Cuando recibe el mensaje, SSP1 desconecta al usuario de la troncal y despeja el
canal DS0.
2.-
PSTN
La siguiente parte pretende demostrar cómo es el flujo de una llamada telefónica
dirigida a un vecino, a través de la red PSTN y a través de internet.
Figura A.14. Flujo de una llamada PSTN. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.164)
Bob llama a Judy. En este caso ambos son vecinos y usuarios al conmutador de oficina
central local, y por lo tanto, no se requiere de SS7. Ocurre lo siguiente:
1.- Bob desconecta el teléfono (lo atiende).
2.- El conmutador de oficina central le da tono.
3.- Bob marca el número de July de siete dígitos.
4.- El conmutador almacena y analiza la información para determinar el destino
5.- El conmutador determina que el número pertenece a un puerto también local
6.- El conmutador determina la línea telefónica a la que está suscrita Judy.
7.- El conmutador le señala a Judy que la están
140
8.- Se le manda un camino de voz a Bob donde escucha el tono de llamada. Así Bob
sabe que el teléfono de Judy está sonando (timbre).
9.- Judy atiende y desconecta (“off-hook”) su teléfono.
10.-El conmutador le conecta el camino de voz de Bob al de July. Es un canal DS0
full-duplex de 64 kbps, que se habilita para permitir la comunicación.
3.-
VoIP
La Figura A.15 muestra el mismo proceso pero con una llamada IP utilizando una
aplicación en sus computadoras.
Figura A.15. Flujo de una llamada VoIP. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.167)
1.- Judy activa su teléfono de internet (“Internet Phone”) compatible con H.323.
2.- Bob tiene su aplicación de “I-phone” activada, ambos están conectados a Internet.
3.- Judy conoce el “nombre” de Bob en internet, o entrada DNS (“Domain Name
System”), es “bob@elvecino.com”, así que lo coloca en la barra “llamar a” de su “I-phone”.
4.- La aplicación convierte “bob@elvecino.com” a un número DNS y va a un servidor
configurado de manera estática para resolver y conseguir la dirección IP efectiva de Bob.
5.- La máquina DNS transmite de vuelta la dirección IP de Bob.
6.- El “I-phone” de Judy toma la dirección IP de Bob y le manda un mensaje H.225.
7.- El mensaje H.225 le señaliza a la computadora de Bob para que empiece a sonar.
8.- Bob da “click” sobre ‘aceptar llamada’, y se manda un mensaje H.225 de conexión.
9.- La aplicación de Judy empieza la negociación H.245 con la computadora de Bob.
10.- Finaliza la negociación y se abren los canales lógicos de voz. Ahora Judy y Bob
pueden hablar a través de la red de paquetes de datos.
Como IP es un protocolo que se encuentra casi en cualquier sitio, cuando una llamada
se hace a través de paquetes, puede estar destinada al vecino de la cuadra, o a un familiar en
Noruega.
141
4.-
MGCP
Figura A.16. Flujo de llamada con MGCP. Tomada de (Davidson et al., 2006, p.314)
Cuando un usuario desea utilizar el servicio de Multiphone, realiza una llamada
telefónica que conecta con el sistema de interconexión. Un mensaje de inicialización IAM
proveniente de la red SS7 de Cantv llega a los SLT, que se encargan de la capa física, MTP1 y
de enlace, MTP2 del protocolo SS7. Es decir, controlan la transmisión física de los mensajes a
la red, hace chequeo de errores, secuencia de mensajes, entre otros. El mensaje MTP3 que
contiene el IAM es transmitido al PG2200 a través del protocolo de internet IP/RUDP.
El PGW2200 abre sesiones de comunicación con los MG a través del protocolo
“Session Description Protocol” (SDP), donde se intercambian direcciones IP y otras
informaciones. El PGW2200 asigna al MG local como “recvonly” para que sólo reciba
información de la red PSTN. Se le informa al MG de terminación de la llamada y se coloca en
“sendrcv” para que reciba y transmita información de media (en este caso audio).
Luego de que el mensaje IAM es transmitido a la PSTN de terminación, se crean
mensajes de timbre a ambos usuarios. Se transmite el mensaje de SS7 ACM como mensaje de
reconocimiento. Cuando el usuario responde la llamada se transmite un mensaje de respuesta
SS7 ANM, y el PGG2200 conecta la llamada a través de un canal de media RTP donde se
transmite el audio de los usuarios.
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Anexo 9. Solicitud de Interconexión de Multillama S.A
143
144
Anexo 10.
Oferta Básica de Interconexión. Telecom
145
Anexo 11.
Anexo 012 de la resolución 087 de la CRT. Planilla de
solicitud de OPC
146
Anexo 12.
“Data–Sheet” del PGW2200
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148
149
150
Anexo 13.
“Data–Sheet” de “Cisco IP Transfer Point” (ITP)
151
152
Anexo 14.
“Data – Sheet” del NAS “Cisco AS5350”
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