PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA
Diseño de una Red de Voz sobre IP para una Empresa Operadora que brinda Servicios de Larga
Distancia Nacional e Internacional.
TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO DE INGENIERO ELECTRÓNICO
PRESENTADA POR CHRISTIAN CHEÉ CUCALÓN
ÁNGEL MADGE ROJAS
LIMA – PERÚ
AGOSTO 2003
Resumen
En la presente tesis se analiza la factibilidad tecnológica y económica del uso
de una red de datos por parte de una empresa operadora de
telecomunicaciones, para el transporte de servicios de voz de larga distancia
nacional e internacional. Si bien la integración de las redes de voz y datos no
es un tema novedoso, el desarrollo actual de la tecnología permite llegar a
niveles altos de integración y reducción de costos sin necesidad de sacrificar la
calidad de la voz, requisito indispensable para poder brindar servicios de
telefonía en un mercado competitivo.
Para conseguir los objetivos propuestos, se realizó un trabajo de investigación
teórico-práctico que comprendió varios puntos tales como: recolección de
información de nuevas tecnologías, información de empresas operadoras en el
Perú, selección de equipos, pruebas de laboratorio, marco regulador vigente,
modalidades de servicios, costos operacionales de empresas operadoras,
aspectos económicos, etc. Para tal efecto se contó con la asesoría de
profesionales con experiencia en el área, en combinación con los
conocimientos adquiridos por los autores a lo largo de la carrera profesional.
La rentabilidad obtenida tras la integración de la red presentada en la tesis,
demuestra la factibilidad del proyecto y justifica ampliamente su ejecución. La
nueva red no solo hace un mejor uso de los recursos, sino que además cuenta
con un buen nivel de flexibilidad que la ayudará a adaptarse en forma más
dinámica y eficiente a los constantes cambios de la tecnología y el mercado.
i
ÍNDICE DE CAPÍTULOS
INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................................... 1
1 TECNOLOGÍAS ACTUALES DE TRANMISIÓN DE VOZ ............................................................ 9
1.1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 10 1.2 RED TELEFÓNICA ........................................................................................................................ 13 1.3 INTERCONEXIÓN DE CENTRALES ................................................................................................. 14 1.4 ESTRUCTURA DE LA RED TELEFÓNICA ........................................................................................ 16
1.4.1 Red complementaria .......................................................................................................... 21 1.4.2 Red urbana ......................................................................................................................... 23 1.4.3 Red Departamental ............................................................................................................ 23 1.4.4 Red internacional ............................................................................................................... 24
1.5 EVOLUCIÓN DE LA ESTRUCTURA DE LA RED TELEFÓNICA ........................................................... 26 1.6 NUEVA ESTRUCTURA DE RED ...................................................................................................... 27 1.7 PRINCIPIOS DE TRÁFICO TELEFÓNICO .......................................................................................... 29 1.8 PRINCIPIOS DE SEÑALIZACIÓN .................................................................................................... 30 1.9 PRINCIPIOS DE NUMERACIÓN ...................................................................................................... 38
1.9.1 Llamadas de larga distancia .............................................................................................. 40 1.10 PRINCIPIOS DE TARIFICACIÓN ..................................................................................................... 46 1.11 JERARQUÍAS DIGITALES .............................................................................................................. 47
1.11.1 PDH ................................................................................................................................... 47 1.11.2 SONET/SDH ...................................................................................................................... 51
2 TECNOLOGÍA DE VOIP ................................................................................................................... 60
2.1 ARQUITECTURA DEL SOFTWARE DE LA RED ................................................................................ 61 2.1.1 Diseño por capas ............................................................................................................... 61 2.1.2 El Modelo de Referencia OSI ............................................................................................. 64
2.1.2.1 Capa física ................................................................................................................................... 65 2.1.2.2 Capa de enlace de datos .......................................................................................................... 65 2.1.2.3 Capa de red ................................................................................................................................. 65 2.1.2.4 Capa de transporte..................................................................................................................... 66 2.1.2.5 Capa de sesión ........................................................................................................................... 67 2.1.2.6 Capa de presentación ................................................................................................................ 68 2.1.2.7 Capa de aplicación ..................................................................................................................... 68
2.1.3 El Modelo de Referencia TCP/IP ....................................................................................... 68 2.1.3.1 Capa de estación a red ............................................................................................................. 70 2.1.3.2 Capa de Internet ......................................................................................................................... 71 2.1.3.3 Capa de transporte..................................................................................................................... 71 2.1.3.4 Capa de aplicación ..................................................................................................................... 73
2.2 FUNCIONAMIENTO DEL PROTOCOLO IP ....................................................................................... 73 2.2.1 Formato del paquete IP ..................................................................................................... 73 2.2.2 Direccionamiento ............................................................................................................... 75 2.2.3 Enrutamiento...................................................................................................................... 76 2.2.4 ¿Por qué usar Redes IP? ................................................................................................... 77
2.3 INTEROPERABILIDAD Y CALIDAD DE SERVICIO ............................................................................ 79 2.3.1 Protocolos de Señalización ................................................................................................ 80
2.3.1.1 SIP (Session Initiation Protocol): .............................................................................................. 80 2.3.1.2 H.323 ............................................................................................................................................ 83
2.3.2 Protocolos Estándar para Transporte de Voz .................................................................... 84 2.3.3 Protocolos de Calidad de Servicio ..................................................................................... 85
2.3.3.1 DiffServ ........................................................................................................................................ 87 2.3.3.2 MultiProtocol Label Switching: MPLS ...................................................................................... 91
2.4 ALGORITMOS DE COMPRESIÓN DE VOZ ....................................................................................... 93 2.5 ALGORITMOS DE COMPRESIÓN DE CABECERAS ......................................................................... 101 2.6 TRANSMISIÓN DE FAX ............................................................................................................... 103
3 DISEÑO DE RED ............................................................................................................................... 105
ii
3.1 CARACTERÍSTICAS Y REQUERIMIENTOS DE LA OPERADORA MODELO ....................................... 106 3.1.1 Servicios ofrecidos ........................................................................................................... 107
3.1.1.1 Servicios de portador LD (Telefonía) ..................................................................................... 107 3.1.1.2 Servicios de Internet ............................................................................................................... 110
3.1.2 Requerimientos de tráfico ................................................................................................ 111 3.1.2.1 Red de Voz ................................................................................................................................ 111 3.1.2.2 Red de Datos ............................................................................................................................ 112
3.2 ARQUITECTURA DE RED ACTUAL ............................................................................................. 113 3.2.1 Dimensionamiento de la Red Actual ................................................................................ 113
3.2.1.1 Dimensionamiento de la Red de Voz .................................................................................... 113 3.2.1.2 Dimensionamiento de la Red de Datos ................................................................................. 127
3.2.2 Diagrama de Red Actual .................................................................................................. 129 3.2.2.1 Diagrama de Red de Telefonía .............................................................................................. 129 3.2.2.2 Diagrama de Red de Datos .................................................................................................... 132
3.2.3 Detalle de equipos utilizados en la red actual ................................................................. 134 3.2.3.1 Detalle de equipos utilizados para la red de Telefonía ...................................................... 134 3.2.3.2 Detalle de equipos usados para la Red de Datos ............................................................... 134
3.3 ARQUITECTURA DE LA RED INTEGRADA PROPUESTA ............................................................... 136 3.3.1 Dimensionamiento de la Red Integrada Propuesta ......................................................... 136 3.3.2 Diagrama de Red ............................................................................................................. 138 3.3.3 Detalle de equipos utilizados en la Red integrada Propuesta ......................................... 142
4 ANÁLISIS ECONÓMICO ................................................................................................................. 144
4.1 OBJETIVO DEL ESTUDIO ............................................................................................................ 145 4.2 DEFINICIÓN DE PARÁMETROS ECONÓMICOS A ANALIZAR.......................................................... 145
4.2.1 Tasa Interna de Retorno (TIR) ......................................................................................... 145 4.2.2 Relación Beneficio/Costo ................................................................................................. 146
4.3 ANÁLISIS DE INGRESOS DE LA OPERADORA MODELO ................................................................ 149 4.3.1 Ingresos por Servicios de Telefonía ................................................................................. 149 4.3.2 Ingresos por Servicios de Internet: .................................................................................. 152
4.4 ANÁLISIS DE COSTOS DE LA OPERADORA MODELO CON LA RED ACTUAL .................................. 153 4.4.1 Costos Administrativos .................................................................................................... 154 4.4.2 Costos Operativos ............................................................................................................ 157
4.4.2.1 Alquiler de Enlaces para las Redes de Voz y Datos ........................................................... 158 4.4.2.2 Costo de Tráfico ....................................................................................................................... 160 4.4.2.3 Costo de Facturación y Cobranza.......................................................................................... 165 4.4.2.4 Mantenimiento .......................................................................................................................... 167 4.4.2.5 Capacitación ............................................................................................................................. 168
4.4.3 Costos de marketing y Publicidad: .................................................................................. 168 4.5 ANÁLISIS DE LA INVERSIÓN ...................................................................................................... 169 4.6 ANÁLISIS DE COSTOS DE LA OPERADORA MODELO CON LA RED PROPUESTA ............................. 172
4.6.1 Costos administrativos ..................................................................................................... 172 4.6.2 Costos operativos ............................................................................................................. 174
4.7 EVALUACIÓN ECONÓMICA Y FINANCIERA DEL PROYECTO ........................................................ 177 4.7.1 Flujo de caja actual y proyectado ................................................................................... 177 4.7.2 Supuestos para la construcción de los flujos de caja ....................................................... 181
4.7.2.1 Flujo de Caja Actual ................................................................................................................. 182 4.7.2.2 Flujo de Caja Futuro................................................................................................................. 183
4.7.3 Parámetros de evaluación ............................................................................................... 184
OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES .......................................................................................... 187
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................... 194
ANEXO A PRUEBAS DE LABORATORIO ...................................................................................... 197
A.1 ESCENARIO DE PRUEBAS SIN CARGA DE TRÁFICO ........................................................................... 199 A.1.1 Pruebas de Transmisión de voz .............................................................................................. 200 A.1.2 Pruebas de Transmisión de FAX ............................................................................................ 202
A.2 ESCENARIO DE PRUEBAS CON CARGA DE TRÁFICO ......................................................................... 203
iii
A.2.1 Pruebas de Transmisión de voz y datos .................................................................................. 204 A.2.2 Pruebas de Transmisión de FAX ............................................................................................ 206
iv
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 1 - GANANCIAS ANUALES DE TELEFONÍA IP .................................................................. 6 FIGURA 2 - ARQUITECTURA DE RED DE VOZ .............................................................................. 12 FIGURA 3 - JERÁRQUICO DE LAS CENTRALES DE CONMUTACIÓN ..................................... 20 FIGURA 4 - EJEMPLO DE DIVISIÓN EN ÁREAS ............................................................................ 21 FIGURA 5 - SEÑALIZACIÓN BÁSICA ISUP ...................................................................................... 35 FIGURA 6 - MULTIPLEXIÓN SDH ....................................................................................................... 53 FIGURA 7 - ENLACE EN UNA RED SONET/SDH ............................................................................ 57 FIGURA 8 - EJEMPLO DE DISEÑO POR CAPAS ............................................................................ 63 FIGURA 9 - MODELO DE SIETE CAPAS OSI .................................................................................. 64 FIGURA 10 - MODELO DE CUATRO CAPAS TCP/IP ..................................................................... 70 FIGURA 11 - FORMATO DE LA CABECERA IP ............................................................................... 73 FIGURA 12 - CLASES DE DIRECCIONES IP ................................................................................... 75 FIGURA 13 - RED DE VOZ ACTUAL ................................................................................................ 131 FIGURA 14 - RED DE DATOS ACTUAL ........................................................................................... 133 FIGURA 15 - RED INTEGRADA PROPUESTA ............................................................................... 141 FIGURA A.1 - ESCENARIO DE PRUEBAS SIN CARGA DE TRÁFICO ................................... 200
FIGURA A.2 - TELÉFONO A TELÉFONO SIN CARGA ............................................................ 201 FIGURA A.3 - TRANSMISIÓN DE FAX SIN CARGA ................................................................ 203
FIGURA A.4 - ESCENARIO DE PRUEBAS CON CARGA DE TRÁFICO ................................. 204 FIGURA A.5 - COMUNICACIÓN TELÉFONO A TELÉFONO CON CARGA ............................ 205 FIGURA A.6 - TRANSMISIÓN DE FAX CON CARGA .............................................................. 206
v
ÍNDICE DE TABLAS
TABLA 1.1 - VELOCIDADES DE SDH .................................................................................................. 55
TABLA 2.1 - MÉTODOS DE COMPRESIÓN Y SUS RESPECTIVOS PUNTAJES MOS ................... 97
TABLA 2.2 - RETARDO INTRODUCIDO POR LOS CODIFICADORES ......................................... 100
TABLA 3.1 - DISTRIBUCIÓN DEL TRÁFICO POR DEPARTAMENTOS ........................................ 114
TABLA 3.2 - TABLA DE DISTRIBUCIÓN DEL TRÁFICO ............................................................... 114
TABLA 3.3 - DISTRIBUCIÓN DE TRÁFICO POR CADA TIPO DE SERVICIO PORTADOR LD . 115
TABLA 3.4 - LDI VS LDN ..................................................................................................................... 115
TABLA 3.5 - DISTRIBUCIÓN DE MINUTOS LD POR DEPARTAMENTO Y SERVICIO .............. 116
TABLA 3.6 - TABLA DE DISTRIBUCIÓN DE MINUTOS ORIGEN LDI ......................................... 116
TABLA 3.7 - DISTRIBUCIÓN DEL TRÁFICO ORIGINADO POR LOS SERVICIOS DE LDN ..... 118
TABLA 3.8 - DISTRIBUCIÓN DE TRÁFICO ON NET Y OFF NET .................................................. 119
TABLA 3.9 - DISTRIBUCIÓN DE TRÁFICO ON NET PARA CADA DEPARTAMENTO .............. 120
TABLA 3.10 - TRÁFICO POR CADA UNA LAS INTERCONEXIONES CON LA PSTN ................ 122
TABLA 3.11 - FLUJO DE MINUTOS POR ENLACE .......................................................................... 123
TABLA 3.12 - CANTIDAD DE ERLANGS POR ENLACE ................................................................. 125
TABLA 3.13 - CANTIDAD DE CANALES POR ENLACE ................................................................. 126
TABLA 3.14 - CANTIDAD DE E1’S POR ENLACE ........................................................................... 126
TABLA 3.15 - CANTIDAD DE E1’S PARA INTERNET ..................................................................... 128
TABLA 3.16 - LISTA DE EQUIPOS RED DE VOZ ............................................................................. 134
TABLA 3.17 - LISTA DE EQUIPOS RED DE DATOS ........................................................................ 135
TABLA 3.18 - FLUJO DE VOZ COMPRIMIDA (VOIP) ...................................................................... 137
TABLA 3.19 - REQUERIMIENTOS DE CAPACIDAD ON NET ........................................................ 138
TABLA 3.20 - LISTA DE EQUIPOS RED INTEGRADA .................................................................... 143
TABLA 4.1 – TARIFAS TELEFONICAS PROMEDIO ........................................................................ 150
TABLA 4.2 – TARIFAS TELEFONICAS POR PAIS Y OPERADOR ................................................. 151
TABLA 4.3 - INGRESOS ANUALES POR SERVICIOS DE TELEFONIA ........................................ 152
TABLA 4.4 - COSTOS CON LA RED ACTUAL .................................................................................. 154
TABLA 4.5 - COSTOS ADMINISTRATIVOS ...................................................................................... 157
TABLA 4.6 - COSTOS OPERATIVOS DE LA RED ACTUAL ........................................................... 158
TABLA 4.7 - COSTOS DE ENLACES DE LA RED ACTUAL ............................................................ 158
TABLA 4.8 - COSTOS POR DESTINO ................................................................................................. 160
TABLA 4.9 - CARGOS PROMEDIO ..................................................................................................... 161
TABLA 4.10 - COSTOS DE TERMINACION ...................................................................................... 162
TABLA 4.11 - COSTOS DE DISTRIBUCION DE TERMINACION ................................................... 162
TABLA 4.12 - COSTOS DE TERMINACION INTERNACIONAL ..................................................... 164
TABLA 4.13 - COSTOS ANUALES DE TERMINACION ................................................................... 165
TABLA 4.14 - TARIFARIO DE FACTURACIÓN INDIRECTA .......................................................... 166
TABLA 4.15 - COSTOS DE FACTURACION Y COBRANZA ........................................................... 167
TABLA 4.16 - CATEGORIAS DE INVERSION ................................................................................... 170
TABLA 4.17 - COSTOS DE LA NUEVA RED ..................................................................................... 172
TABLA 4.18- COSTOS ADMINISTRATIVOS DE LA NUEVA RED .............................................. 173
TABLA 4.19 - COSTOS OPERATIVOS DE LA NUEVA RED ........................................................... 174
TABLA 4.20 - COSTOS DE ENLACES PARA LA NUEVA RED ....................................................... 175
TABLA 4.21 - CRECIMIENTO EN CAPACIDAD (ENLACES) .......................................................... 176
TABLA 4.22 - COSTO DE ENLACES................................................................................................... 176
TABLA 4.23 - FLUJO DE CAJA ACTUAL .......................................................................................... 179
TABLA 4.24 - FLUJO DE CAJA FUTURO ........................................................................................... 180
TABLA 4.25 - EVALUACIÓN ECONÓMICA Y FINANCIERA ......................................................... 186
1
INTRODUCCIÓN
2
Hace algunos años la única manera de hacer una llamada telefónica era
utilizando un teléfono ordinario que se conectaba a través de la Red
Conmutada de Telefonía Pública (Public Switched Telephony Network: PSTN).
Recientemente los medios de prensa han propiciado una creciente discusión
relacionada a la habilidad de realizar “llamadas gratuitas sobre Internet”. Las
primeras ofertas del servicio se llevaron a cabo con un cierto grado de
informalidad debido a la baja calidad de la voz y a la dificultad para establecer
las llamadas. Paralelamente a ello se requería que el usuario final tuviera:
Computadoras Multimedia
Una conexión Internet Activa con un Proveedor de Servicios Internet
(Internet Service Provider: ISP)
Software propietario de iguales características en ambos extremos de la
comunicación
Conocer por adelantado que la llamada se realizaría, y
Conocer de alguna manera la dirección IP del otro extremo para establecer
la comunicación.
Este proceso, obviamente engorroso, no se igualaba a ejecutar una llamada
telefónica normal. Sin embargo, con la disponibilidad de Gateways de Telefonía
basados sobre Internet (Internet Telephony Gateways), la situación cambia
sustancialmente. La tecnología actual habilita a cualquiera que cuente con un
teléfono normal o con un equipo Fax estándar, a realizar o recibir llamadas por
Internet. Hoy la ejecución de una llamada por Internet puede ser tan simple
3
como la de llamadas tradicionales y los niveles de calidad de servicio son
altamente aceptables.
Actualmente, y en todo el mundo, Internet, o más ampliamente las redes IP, es
uno de los fenómenos que capta mayor interés dentro del mundo de las
telecomunicaciones y prueba de ello, es el crecimiento experimentado en el
número de usuarios que utilizan estos servicios. El crecimiento y fuerte
implantación de las redes IP, el desarrollo de técnicas avanzadas de
digitalización de voz, mecanismos de control y priorización de tráfico,
protocolos de transmisión en tiempo real, asi como el estudio de nuevos
estándares que permitan la calidad de servicio en redes IP, han creado un
entorno donde es posible transmitir telefonía sobre IP lo que no significará en
modo alguno la desaparición de las redes telefónicas modo circuito, sino que
habrá, al menos temporalmente, una fase de coexistencia entre ambas y por
supuesto la necesaria interconexión mediante gateways, denominadas
genéricamente gateways VoIP. Si a todo lo anterior, se le suma el fenómeno
Internet, junto con el potencial ahorro económico que este tipo de tecnologías
puede acarrear, la conclusión es clara: El VoIP (Voz Sobre Protocolo de
Internet - Voice over Internet Protocol) es un tema actual y estratégico para las
empresas.
Por otra parte, en muchos países las tarifas del servicio telefónico no se
corresponden con los costos del mismo, lo que hace que resulten
excesivamente altas, sobre todo para las llamadas internacionales, lo que crea
4
una gran oportunidad para los servicios de voz sobre IP, a través de Internet,
al ser su costo muy inferior al no depender de la distancia y aplicarse tarifa
local, o utilizando una red IP privada constituida a tal efecto. La VoIP es muy
adecuada para dar un servicio de telefonía de larga distancia a bajo costo ya
que todas las llamadas se facturan como locales. Los clientes son típicamente
los carriers tradicionales, y una nueva categoría de ISP, los ITSP, nacida
específicamente para este mercado. En estos momentos, los grandes ahorros
en cuanto a la telefonía sobre IP se realizan en las llamadas internacionales.
Notemos que la telefonía por Internet no es sólo un reemplazo de la telefonía
actual sino que abre un nuevo mundo de servicios convergentes que va más
allá de solamente ofrecer servicios de telefonía. Por otro lado, la Telefonía IP
es mucho más que mover un paquete sobre una red de paquetes conmutados.
Las redes convergentes necesitan acomodar protocolos múltiples como IP,
ATM y Frame Relay. A su vez y para ser útiles a sus usuarios, las redes
convergentes deben proporcionar todos los servicios de voz existentes hoy
(derivación de llamada, conexiones de tres vías, número de emergencia, etc.) y
deben interoperar una con otra, con la Internet y con la Red Pública
Conmutada.
Una de las ventajas actuales más grandes de la telefonía por Internet es el
potencial que tiene para capturar grandes cantidades de usuarios de los que
existen en los mercados de telecomunicaciones. Independientemente de la
disponibilidad de la Telefonía por Internet, la competencia en estos mercados
5
se está incrementando exponencialmente. La desregulación y la globalización
están creando nuevos competidores a velocidades meteóricas; la telefonía por
Internet es simplemente un arma más para el atacante agresivo (o defensor)
que desea lograr una mayor participación en el mercado. La telefonía por
Internet es inevitable, le da al atacante la oportunidad de introducirse en el
mercado con un producto de alta calidad y al defensor la oportunidad de
permanecer en la vanguardia para servir adecuadamente a sus usuarios y
proteger su mercado.
En particular los segmentos de servicios de voz/ fax de larga distancia nacional
e internacional son las áreas de mayor potencial para la generación de
ganancias. Las ganancias anuales en estos mercados se miden en decenas de
billones de dólares (ver la Figura 0.1). Los comités de regulación y los
mecanismos del mercado harán que probablemente estos números bajen, pero
esta evolución tomará tiempo y aunque se lleguen a niveles de mercado más
bajos, es muy probable que aún haya sitio para ofrecer servicios con precios
muy competitivos.
6
FIGURA 1 - GANANCIAS ANUALES DE TELEFONÍA IP
1997 1998 1999 2000 2001 2002
$741$2,473
$6,844
$16,210
$34,292
$63,683
$0
$10,000
$20,000
$30,000
$40,000
$50,000
$60,000
$70,000
$
Mill.
1997 1998 1999 2000 2001 2002
Año
Fuente: Killen & Associates
Uno de los valores particulares de la Telefonía por Internet es su habilidad de
ofrecer distintos niveles de calidad, permitiendo una discriminación de precios
en el mercado por parte del usuario final. Los clientes muy sensibles al precio
pueden recibir un servicio de menor calidad a menor precio, mientras que los
clientes exigentes pueden recibir un servicio premium a mayor precio. Otro
ejemplo es el ofrecer nuevas opciones de entrega de faxes para documentos
que no tengan una alta prioridad de entrega. Los proveedores de servicios
pueden escoger lanzar una segunda rama de servicios que ofrezca diferentes
opciones.
No son sólo las razones económicas las que justifican el interés e inversiones
que se están llevando a cabo para hacer converger la red de voz y datos.
Según coinciden los expertos, una de las razones principales que actúa como
motor de esta tendencia son las aplicaciones. Hay una alta expectativa
7
relacionada a que la telefonía por Internet abra las puertas de la innovación,
por lo que se estima que rápidamente habrá disponibles nuevos servicios. La
Internet en sí tiene ciertamente un modelo que sigue este patrón, por lo que es
natural asumir que la telefonía por Internet tendrá el mismo comportamiento. El
proveedor de servicios agresivo tiene una gran opción de tener mayor cantidad
de oportunidades para incrementar su ganancia que va más allá de ofrecer
únicamente servicios básicos de voz y fax. El factor común en todos estos
servicios es el protocolo IP, que permitirá la existencia de paquetes de
servicios, transporte de datos y voz simultáneamente por el mismo acceso.
Es en ese sentido que el objetivo de la presente tesis es el de evaluar las
factibilidad tecnológica y económica de la integración de una red de voz
convencional y una red de datos en una plataforma unificada IP. Para llevar a
cabo esta evaluación, se analizará la situación de una supuesta empresa
operadora modelo de larga distancia en el mercado peruano que brinde
servicios de telefonía e Internet. Es decir, que se considerarán todas las
variables tecnológicas y económicas existentes en el entorno peruano, para
evaluar el impacto de un cambio tecnológico en la red de dicha operadora
modelo de tal manera que la convergencia de su red de voz y de datos sea
posible y rentable. La mejora tecnológica se basará en la implementación de
Gateways VoIP, de tal manera que la red de voz tradicional se convierta en
una red VoIP, ya que de esta manera se pueden aprovechar los recursos IP de
transporte de la red de datos de la empresa operadora modelo y del Internet en
general.
8
Teniendo como premisa, una empresa operadora en el entorno nacional de
telecomunicaciones, se ha hecho una exhaustiva labor de investigación para
obtener información del estado real de las empresas operadoras que brindan
servicios de voz e Internet en el mercado peruano. Para tal fin, se han llevado
a cabo entrevistas con diversos trabajadores de empresas de ese rubro, una
revisión de las regulaciones y disposiciones vigentes y obtención de
información de tráfico del Organismo Supervisor de Inversión Privada en
Telecomunicaciones (Osiptel).
La estructura de la tesis contiene seis partes básicas; el primer capítulo
contiene una revisión de las tecnologías actuales de transmisión de voz. En el
segundo capítulo se desarrollan los conceptos más relevantes de la tecnología
VoIP sobre la cual se fundamenta el cambio tecnológico. En el tercer capítulo
se tocan temas relacionados a la arquitectura de la red de la operadora modelo
antes y después del cambio tecnológico, detallando cómo la red tradicional de
voz y la red de VoIP cumplen con los requerimientos de servicios ofrecidos por
dicha empresa. En el cuarto capítulo se presenta un minucioso análisis
económico de la conveniencia de inversión en VoIP por el ahorro que conlleva
el uso de esta tecnología. En el quinto capítulo se muestran pruebas de
laboratorio con los equipos que se eligen para la implementación, donde se
muestra en forma práctica el ahorro de recursos de ancho de banda sin que la
calidad de servicio de la voz se vea afectada. Por último, se muestra un
resumen de las conclusiones que se obtuvieron en el proceso de generación de
la presente tesis.
9
1 TECNOLOGÍAS ACTUALES DE TRANSMISIÓN DE VOZ
10
1.1 Introducción
El objetivo de este capítulo es el de proporcionar una visión general de las
tecnologías de voz actuales y su evolución desde sus inicios conforme se han
venido presentando mejoras tecnológicas e incremento de la demanda.
Básicamente, se describe la evolución de tres aspectos fundamentales de una
red telefónica; la arquitectura de red, la señalización y las jerarquías digitales.
Desde que las primeras centrales manuales fueron atendidas por operadoras,
la información que intercambiaban (información de voz) estaba orientada a
conmutar, supervisar y liberar llamadas o conversaciones de abonados. Esta
transferencia poseía riqueza en cuanto a la calidad de la información, pues en
algunos casos las operadoras conocían el estado de la línea, implementando
en forma primaria algunos servicios como llamada en espera, despertador,
transferencia de llamada, etc. Cuando la cantidad de abonados comenzó a
aumentar, el realizar todas estas tareas en forma manual se fue haciendo más
difícil y, como era de esperarse, la calidad del servicio prestado fue
degradándose. Es entonces cuando hacen su aparición las centrales
automáticas, las que podían atender un número mayor de líneas. Las
operadoras fueron relegadas a servicios de larga distancia.
La señalización entre centrales fue también automatizada e inicialmente fueron
pulsos o cambios de impedancia en la línea los que transportaban la
información. A mediados de los años 50 hace su aparición un nuevo sistema: la
11
Multifrecuencia Obligatoria (MFC o R2) donde una combinación de dos
frecuencias entre seis transporta la información, principalmente numérica, y
aporta las ventajas de rapidez y seguridad por las que se generaliza
rápidamente entre las redes nacionales e internacionales del mundo. Tanto el
sistema de pulsos como el de multifrecuencia utilizan el mismo canal de habla
para señalizar. Una consecuencia de esto será que en un canal donde la
señalización no puede progresar normalmente nunca se encontrará una
conversación.
Ya en los sesenta aparecen los sistemas SPC (centrales telefónicas que tienen
una computadora central que asume las principales funciones de conmutación
gracias a programas almacenados en memorias de ferrita), que permiten
además una mayor gama de servicios que, al ser implementados en la red,
encuentran serias dificultades de implementación con la señalización
multifrecuencia. La primera solución fue la de comunicar a los procesadores de
cada central mediante una especie de módem que permitía enviar y recibir
información de señalización por ese solo canal. De esta forma tenemos, en un
primer momento, a los procesadores de cada central enlazados en una red
propia mediante módems analógicos.
La actual infraestructura de telecomunicaciones pública conmutada consiste en
una variedad de diferentes redes, tecnologías y sistemas. Gran parte de esa
infraestructura es aún la de circuitos conmutados por línea física (cobre).
Podemos definir entonces la conmutación telefónica como el proceso mediante
12
el cual se establece y mantiene un circuito de comunicación, capaz de permitir
el intercambio de información entre dos usuarios cualesquiera. La imposibilidad
de tener permanentemente conectados todos los usuarios entre sí, con
dedicación exclusiva de ciertos medios para su uso, es lo que hace necesario
el empleo de un sistema que permita establecer el enlace para la comunicación
solamente durante el tiempo que ésta dure. Los sistemas que consiguen hacer
esto con mayor eficacia son las centrales telefónicas en sus diversas
modalidades tal como se puede observar en la figura:
FIGURA 2 - ARQUITECTURA DE RED DE VOZ
El bucle local analógico es conectado a una central local. Dicha conexión
transporta tanto la voz como los mensajes de señalización de todos los bucles
de abonado. La central local se conecta mediante dos redes separadas con
centrales Tandem y con otras centrales locales. La primera transmite la
información de voz en forma de flujos de 64 Kbps multiplexados por división en
el tiempo (Time Division Multiplexing: TDM) Toda la información asociada con
13
el control es transportada por una red de señalización y control basada en
paquetes, usando el Sistema de Señalización #7 (SS7).
1.2 Red telefónica
La dependencia y relación se establecen al configurar una red telefónica,
entendiendo por tal un conjunto ordenado de medios de transmisión y
conmutación que facilitan el intercambio de la palabra entre dos abonados. Con
el tiempo, la red telefónica se ha ido convirtiendo en el soporte de prestaciones
distintas al intercambio de la señal hablada, tales como la transmisión de
señales escritas, música, textos, señales de alarma, datos en general e incluso
imágenes.
El concepto fundamental que caracteriza a una red telefónica es el sentido de
conexión entre todos los usuarios de la red, tanto a nivel geográfico local como
nacional o internacional. Todos los aparatos telefónicos, gracias al enlace que
mantienen con la central de conmutación, deben estar posibilitados para la
comunicación de unos con otros. No obstante, la interconexión entre ellos
puede presentar problemas cuando se incrementa considerablemente el
número de usuarios que dependen de una misma central. Aunque las redes
actuales se basan fundamentalmente en el empleo de medios digitales de
transmisión y conmutación, y las facilidades que estas presentan, no nos
14
tenemos que olvidar que los inicios no eran como estos y que las redes eran
analógicas.
1.3 Interconexión de centrales
Las compañías de servicio telefónico diseñan sus redes optimizando al máximo
los desembolsos para la instalación de centrales y sus medios de enlace,
considerando los gastos de mantenimiento con los que se tendrá que hacer
frente para proporcionar fiabilidad en la red de comunicaciones. La decisión de
adoptar un tipo de configuración de red depende, en gran medida, del número
de abonados a cubrir, de la ubicación geográfica de los mismos, de las
características de la zona y sus planes de expansión, de los tipos de servicios
ofrecidos o por ofrecer y de las previsiones relativas a transmisión de datos a
mediano y largo plazo. Aunque las tendencias actuales en la configuración de
centrales de abonados se centran en su instalación con elementos remotos
controlados a distancia, inicialmente las arquitecturas básicas de red se
sustentaban en los modelos de interconexión de centrales, según las
organizaciones de red tipo malla, estrella o mixta. Todos los modelos
organizativos mencionados coexisten en la actualidad en alguno de los
diversos niveles de red. Una red en malla se caracteriza porque todas las
centrales están interconectadas entre si. La configuración de red en estrella se
fundamenta en que un conjunto de centrales se conectan individualmente con
otra central, normalmente de rango superior, a la que se le encomienda la
15
misión de tránsito de llamadas o de interconexión. Se observa que el número
de enlaces necesarios en una red tipo estrella es siempre inferior al de una
estructura tipo malla, supuesta la misma carga de tráfico en ambos casos. La
conexión de las líneas del abonado a una central se realiza mediante redes
estrella, ya que cada equipo telefónico permanece conectado por un par de
hilos individualizados con la central a que pertenece. La red mixta ofrece un
tipo organizativo de red en donde coexisten las modalidades de redes en malla
y en estrella. Una red de estas características es habitual en la organización
general de una red telefónica mientras que una red tipo malla se adopta
cuando es elevado el tráfico entre centrales, cosa que hace que la red estrella
sea más apropiada cuando el volumen de tráfico es inferior. La mixta optimiza
la jerarquización de éstas al coexistir situaciones opuestas referidas al tráfico
cursado por la red.
Los principios de organización jerárquica se sustentan en consideraciones
técnicas y económicas. Tales aspectos requieren un estudio previo de la red
que englobe los puntos siguientes:
Volumen de tráfico entre centrales.
Aspectos económicos sobre costos de las centrales, medios de enlace,
canalizaciones y cables de distribución.
Análisis de rutas directas.
Condiciones técnicas acerca de las exigencias marcadas en los planes de
transmisión, conmutación, señalización y numeración.
16
Confiabilidad y calidad de la red.
Explotación y mantenimiento.
1.4 Estructura de la red telefónica
Todo equipo telefónico tiene que estar posibilitado para comunicarse con
cualquier otro situado en cualquier parte del país o del resto del planeta. Para
conseguir este objetivo es preciso disponer de una estructura de red,
entendiendo por tal el conjunto de equipos de abonado y centrales automáticas
de conmutación telefónica interconectadas entre si según unas pautas de
encaminamiento de las comunicaciones previamente fijadas. Tal como se
indicó anteriormente, la incorporación de técnicas digitales en los medios de
transmisión y en los equipos de conmutación ha permitido transformar
anteriores estructuras de red en otras más avanzadas que aportan mejores
funcionalidades al usuario del servicio telefónico. Ya se conoce que ambas
estructuras pueden coexistir en el proceso de transformación de la clásica
hacia la moderna estructura red digital. Por esta razón, añadida a la idea de
ofrecer los principales rasgos característicos de la red clásica, se comentarán a
continuación sus particularidades más significativas.
El gran número de usuarios y el alto tráfico que una red telefónica ha de poder
soportar hace que sea necesario agruparlos por áreas geográficas y hacerlos
depender de varias centrales de conmutación que tengan acceso entre sí o a
17
través de otras. Aparece entonces el concepto de "jerarquía". Dado que el
número máximo de usuarios que una central admite es limitado, mayor o
menor, dependiendo de su categoría, es necesario, una vez que éste se
supera, el concurso de más centrales de conmutación para atenderlos y,
cuando el de estas centrales es alto, se necesitan, a su vez, otras centrales de
mayor nivel para gobernar la comunicación entre ellas. La red jerárquica
corresponde a un sistema básico de interconexión de centrales que, en la
mayoría de los casos, se modifica en función de las peculiaridades del área
geográfica y del volumen de tráfico a transmitir. En estas circunstancias obligan
a crear rutas directas entre centrales que no se contemplan en la jerarquización
inicial de centrales telefónicas. El punto donde se reúnen las líneas de abonado
de todos los aparatos telefónicos de una determinada área quedaba definido
como central local. Podemos decir entonces, que el objetivo básico de una
central telefónica es establecer el enlace entre dos abonados -uno llamante y
otro llamado- que desean establecer una comunicación; para ello se debe
disponer de los medios físicos, funciones y señalización necesaria para
alcanzarlo con efectividad.
En una red jerárquica se pueden dar varios niveles pero cada central de un
nivel depende solamente de otra de nivel superior, aunque la tendencia es a
conectar a más de una asegurándose así el establecimiento de rutas entre
usuarios del servicio telefónico. Para resolver el problema de interconexión
entre centrales que tienen el mismo nivel, al objeto de no necesitar escalar toda
la estructura para establecer una comunicación entre usuarios pertenecientes a
18
centrales diferentes, se utilizan enlaces que constituyen lo que se llama red
complementaria. Ésta a veces se usa también para establecer los enlaces
entre centrales separadas por dos o más grados de jerarquía.
Atendiendo a la configuración de la red pública, tenemos la siguiente
clasificación (Ver FIGURAS 1.2 y 1.3):
Central local: A éstas se conectan todas las líneas de abonado, de tal forma
que, mediante un par físico, se une el teléfono con la central. También se le
denomina central terminal, si los abonados pertenecen a una o varias
poblaciones pequeñas, o central urbana si los abonados pertenecen a la
misma población.
Central primaria: Cuando un usuario desea comunicarse con otro que
depende de una central distinta a la suya, la comunicación se realiza a
través de los circuitos de enlace entre ambas (red secundaria), siendo
determinado éste en función del tráfico que se espera va a cursarse entre
ellas. También es denominada central de tránsito sectorial, de la que
dependen varias centrales locales situadas en la misma o en distintas
poblaciones. En ciertas redes el tráfico entre algunas centrales urbanas es
muy pequeño y ello hace que disponer de enlaces directos no sea
económicamente rentable, por lo que se utilizan las centrales primarias,
encargadas de canalizar este tipo de tráfico entre ellas. Son, por tanto,
centrales sin abonados, cuya misión es unir unas centrales con otras.
19
Central Tandem: Centrales de tránsito que sirven para cursar llamadas
entre centrales primarias, actuando como concentradores. No pertenecen a
la red jerárquica -estructura básica de comunicación entre centros de
conmutación- sino a la red complementaria -conjunto de enlaces directos no
contemplados en la red anterior.
Central secundaria: Centrales de tránsito encargadas de manejar el tráfico
entre provincias pertenecientes a la misma área de forma automática.
Tienen uniones con centrales primarias y tandem sin disponer en ningún
caso de abonados propios.
Central terciaria: Centrales que sirven para cursar llamadas entre centrales
secundarias pertenecientes a distintos Departamentos que se conectan
entre sí, formando una red en malla. Se conocen también como centrales
automáticas interurbanas o nodales, a la que se conectan varias centrales
departamentales.
Central internacional: Cursan el tráfico entre distintos países, siendo las
centrales terciarias las que se conectan. Suelen haber varias de éstas por
país.
Cada una de las centrales que constituyen la red jerárquica abarca una
determinada extensión geográfica tanto mayor cuanto mayor sea la categoría
de la central considerada. Las áreas geográficas asignadas a cada central se
denominan siguiendo la misma nomenclatura que ha servido para clasificar las
distintas categorías de la central considerada. De esta forma, se consideraba
área primaria a la superficie de dominio de la central primaria y la de sus
20
centrales locales. Lógicamente, el número de áreas primarias suele ser muy
elevado donde en cualquier país el número de centrales se cuentan por el
orden de los miles. La comunicación de abonados dependientes de dos áreas
primarias distintas se llevaba a cabo mediante la conexión a otra central de
mayor rango (la central secundaria) de la cual dependían todas las centrales de
nivel inferior incluidas en su correspondiente área secundaria. Todas las
centrales primarias dependen de una central secundaria. El área de influencia
de esta central se correspondía con un Departamento de la red telefónica. La
misión de las centrales secundarias era interconectar centrales primarias
cursando llamadas de tránsito, sin disponer en ningún caso de abonados
propios.
FIGURA 3 - JERÁRQUICO DE LAS CENTRALES DE CONMUTACIÓN
21
FIGURA 4 - EJEMPLO DE DIVISIÓN EN ÁREAS
El número de niveles de este régimen escalonado de centrales y áreas
geográficas depende de la superficie de cada país, ya que pueden existir
centrales terciarias que interconecten centrales de nivel secundario. Toda
comunicación estatal o internacional es posible dentro de una red jerarquizada
y ordenada, cosa lógica que facilita las transmisiones de todo tipo y ahorra
tiempo y dinero.
1.4.1 Red complementaria
La red jerárquica es la estructura básica de comunicación entre centros
de conmutación, pero en numerosas ocasiones se crean
encaminamientos directos, no contemplados en la red estructurada; el
22
conjunto de estas rutas directas constituye la red complementaria. El motivo
de establecer comunicaciones directas se debe a causas económicas y
de calidad del servicio: se precisan menos enlaces intermedios y
también un número inferior de equipos de conmutación. De este modo
se reducen los costos y aumenta la fiabilidad de los enlaces. La creación
de encaminamientos directos se hace precisa cuando existen altos
volúmenes de tráfico entre dos núcleos de población. La red
complementaria puede llegar a estar tan extendida como la jerarquizada.
Ambas coexisten superpuestas y facilitan alternativas de
encaminamiento, ya que dos centrales permanecen conectadas a dos
rutas distintas.
Dentro del ámbito de la red complementaria conviene citar la existencia
de centrales tandem, no consideradas en la red jerarquizada,
encargadas de realizar las funciones de tránsito para la interconexión de
centrales. Aunque se destinaban a los niveles urbano e interurbano, se
disponían especialmente para concentrar en un punto el tráfico
procedente de centrales locales dispersas en áreas urbanas extensas, lo
cual evita un gran número de enlaces entre estas centrales y su central
primaria. Actualmente también se contempla la existencia de un red
complementaria en las vigentes redes de carácter digital. Aunque la
nueva estructura de red ofrezca encaminamientos regulados, siempre
será preciso crear rutas directas entre dos puntos por el elevado tráfico
existente entre ciudades o núcleos de población concretos.
23
1.4.2 Red urbana
En la red urbana, unas ciudades precisan una sola central telefónica
atendiendo un área unicentral y otras, con mayor número de abonados,
requerían varias centrales locales y urbanas con capacidad para atender
a miles de usuarios; todas ellas dependían de una central primaria,
según las redes jerarquizadas. Normalmente, salvo en poblaciones con
más de 15 centrales urbanas, todas las centrales de una misma ciudad
estaban conectadas entre sí mediante una red de tipo malla; a esta
estructura se le denominada red urbana multicentral simple. En las
grandes áreas de población donde fuera preciso un gran número de
centrales urbanas, ante los muchos enlaces necesarios para
interconectar la totalidad de las centrales, se introducía la central tandem
urbana, sin abonados, cuya función era atender un grupo de centrales
urbanas para realizar tránsito según una estructura de red en estrella,
sin perjuicio de crear rutas directas entre ellas si fuese necesario.
1.4.3 Red Departamental
Las centrales de cabeceras de cada Provincia, que configuraban un
Departamento eran regidas por la central automática interurbana. Esta
central se fijaba en la capital de Departamento y a ella se incorporaban
las centrales urbanas y las centrales tandem interurbanas si las hubiese
24
instaladas en dicha ciudad. Según este tipo de estructura departamental, toda
comunicación entre dos abonados del Departamento sería posible; la
conexión con la central nodal a la que pertenecía aseguraba la
interconexión con el resto de Departamentos.
Es preciso recordar que enlaces directos entre este tipo de centrales
interurbanas eran frecuentes debido al elevado tráfico entre ciertos
Departamentos; circunstancias de esta magnitud obligaban a no seguir
únicamente los cauces de la red jerárquica, lo cual evitaba que la central
interurbana mantuviese solamente conexión con su central nodal. La
mayor parte del tráfico entre Departamentos se cursaba por rutas
directas de la red complementaria y se encaminaba el tráfico restante a
través de los enlaces jerárquicos con sus respectivas centrales terciarias
o nodales, estas ultimas interconectadas entre sí.
1.4.4 Red internacional
La red internacional está configurada por una parte nacional y otra de
conexión internacional con el resto de países. En la parte nacional se
cuenta con las centrales internacionales, centros de conmutación que
disponen de enlaces con otras centrales internacionales extranjeras.
También en la sección nacional de la red internacional se considera la
existencia de las rutas directas. La red jerárquica es el último
25
encaminamiento elegido en una comunicación, por considerar como camino
óptimo el establecimiento por las secciones directas de la red
complementaria.
Aunque todas las centrales secundarias (capitales de Departamento) y
terciarias (nodales) estaban conectadas a la central internacional, la
conexión de cualquier abonado al servicio internacional podía
establecerse por la llamada directa desde las primarias (cabeceras del
sector) e incluso desde centrales locales, si razones de tráfico
aconsejaban este enrutamiento. Tanto las llamadas de salida como las
de entrada internacional se encaminan en primer lugar a través de la
central internacional sobre enlaces directos, cursando el tráfico de
sobrecarga hacia la sección final internacional de la red jerárquica
convencional. Se conoce como sección nacional internacional al enlace
de dos centros internacionales dentro del mismo país y sección
internacional al conjunto de circuitos entre dos centrales de países
distintos. La comunicación entre países se consigue mediante rutas
directas con sus centros internacionales o bien, si el tráfico lo aconseja,
a través de centros internacionales de tránsito de un tercer país. En este
caso se fijan acuerdos para determinar el número de llamadas
aceptadas en cada sentido y convenir el cobro por cada operación
realizada con la red internacional de destino.
26
1.5 Evolución de la estructura de la red telefónica
La incorporación de sistemas digitales, tanto de conmutación como de
transmisión, obliga a modificar las estructuras de las redes telefónicas
analógicas existentes. Esta evolución surge ante las nuevas características y
facilidades que ofrecen los modernos equipos de central y los medios físicos
portadores que las enlazan. El inicio de digitalización de la red surgió al resultar
competitiva económicamente, en términos generales, la conmutación digital
frente a la analógica. Este tipo de conmutación ofrecía mayor facilidad en las
ampliaciones de centrales además de la reducción considerable en los costos
cuando hubiese que modificar tanto tarifas, numeración como
encaminamientos, dado que se efectúan mediante comandos. Por otro lado, el
uso de equipos digitales suponía menores costos de mantenimiento, facilidades
para incorporar nuevos servicios, apertura hacia el mercado de la red de
servicios integrados (RDSI) y una amplia relación de ventajas que pueden
resumirse en la calidad del servicio que aporta la conmutación digital.
La incorporación de equipos de estas características no debe considerarse
únicamente como una mera sustitución de los centros analógicos por los
digitales ya que dicho cambio induce a una reestructuración del esquema de
encaminamiento de la red. La estructura existente influye en la filosofía de la
red a crear y se hace preciso contar con la interconexión de las redes antigua y
nueva ante la imposibilidad de eliminar la primera de un modo inmediato. La
nueva estructura debe aprovechar al máximo la planta instalada y proporcionar
27
calidad y seguridad, posibilitando en ciertos casos la duplicación de centros y
de las rutas que los interconectan. Aunque en la red coexisten tecnologías
analógicas y digitales, se tiende a la supresión total de lo analógico para contar
con una operatividad completamente digital. Esta fase de sustitución contempla
la suspensión de instalación de cables coaxiales y la implantación de cables de
fibra óptica, pero sin dejar de considerar el paso intermedio de aprovechar los
cables coaxiales para la transmisión digital.
1.6 Nueva estructura de red
Al tomar como base las consideraciones hasta aquí apuntadas, la estructura de
una red digital es la siguiente:
En la red de tránsito, al eliminar conceptos de central secundaria y terciaria,
se reducen dos niveles a uno: aparece la central nodal. A cada nodo,
constituido por dos centrales, se conectan las centrales autónomas
incorporadas en su área geográfica de competencia.
Todos los nodos están interconectados entre sí. Respecto al área
departamental, desaparece el concepto de central primaria para ser
sustituida por el de central autónoma. A esta central se conectan centros
remotos que sustituyen a las centrales locales de abonado. Todas las
centrales autónomas se interconectan entre sí dentro del mismo
Departamento.
28
En las áreas urbanas, la nueva estructura contempla la existencia de
abonados de RDSI, así como el empleo de concentradores y multiplexores.
Los enlaces entre centros y los bucles de abonado tienden a estar
construidos mediante fibra óptica.
La configuración estructural de la red digital telefónica es fundamentalmente
una arquitectura de dos niveles: el de tránsito, constituido por las centrales
nodales y el de acceso, que integra centrales autónomas y los centros remotos
que de ellas dependen. Como se ha indicado, las centrales nodales se
organizan geográficamente de dos en dos y se conectan a todas las parejas de
centrales nodales que constituyen la red. El tráfico internacional se cursará a
través de dichas centrales, cada una de ellas conectada a dos centrales de
carácter internacional. Las centrales autónomas mantienen conexión con las
dos centrales nodales de su área nodal. Si fuese necesario, las centrales
autónomas pueden establecer enlaces directos con la central internacional. El
encaminamiento de la red nodal adopta una estrategia no jerárquica sobre la
base de la elección secuencial de rutas. Esta circunstancia permite que el
tráfico procedente de un nodo pueda desbordar sobre la ruta duplicada y
posteriormente, ante una siguiente elección, sobre otra pareja de centrales
nodales.
29
1.7 Principios de tráfico telefónico
Si tráfico es el fenómeno físico originado al intentar ocupar unos medios para el
uso de un servicio, tráfico telefónico se define como el conjunto de llamadas
telefónicas realizadas sobre un enlace, considerando su duración y número. La
bondad de un servicio público telefónico depende del trato que la compañía del
mismo efectúe con las llamadas de los usuarios. Tanto las tarifas satisfechas
por el cliente como las inversiones de la empresa que proporciona el servicio,
deberán ser equilibradas y aceptables por ambas partes. El objetivo a
conseguir en el tráfico telefónico es obtener las condiciones óptimas para
ofrecer un adecuado servicio con la mínima inversión económica; esta
exigencia se obtendrá con un correcto dimensionado de la red. Un reducido
número de centrales y enlaces proporciona un mal funcionamiento de la red e
impide el crecimiento del servicio telefónico. Por otra parte, un
sobredimensionado de los elementos que integran una red telefónica implica
altos costos, obligando a una elevación de las tarifas. En ambos casos se
genera una falta de confianza en el uso del servicio telefónico.
Se entiende por tiempo de ocupación de un enlace, el tiempo que media desde
el momento en que empieza a ser utilizado hasta que se libera. Al estado en
que permanece un sistema cuando todos sus órganos están ocupados se le
llama congestión. Llamada es la ocupación de dispositivos de conexión cuando
se produce cualquier intento de comunicación entre dos abonados. El producto
del número de llamadas durante un período concreto y su tiempo medio de
30
ocupación se define como volumen de tráfico; si los abonados conectados a
una central generan en una hora 300 llamadas de una duración media de 4
minutos, el volumen de tráfico será de 1200 minutos en el periodo indicado. Si
el valor anterior se divide entre la duración total del volumen de tráfico
considerado, se obtiene la intensidad del tráfico. Su unidad es el Erlang,
entendiendo que el valor de 1 Erlang corresponde a la ocupación continua de
un enlace. La intensidad de tráfico en ruta se interpreta como el número de
circuitos ocupados simultáneamente. Un análisis de estas unidades de tráfico
ayudará a optimizar las estructuras de red, pudiendo ofrecer así una mejor
calidad. Para dimensionar una central se estudian las variaciones de tráfico a lo
largo del año, donde el número de llamadas durante la hora de mayor tráfico se
llama la hora cargada. Una central se considerará bien dimensionada cuando
pueda atender el tráfico de la hora cargada.
1.8 Principios de señalización
La interconexión de dos abonados de la red telefónica conlleva el
establecimiento previo de un determinado lenguaje entre los terminales
telefónicos y las centrales que los interconectan y de ellas entre sí, con el fin de
encaminar la llamada hasta su destino y completar la comunicación. Este
proceso es la señalización. Se inicia al descolgar el auricular del teléfono que
produce la llamada y detectar la central un determinada señal. A partir de este
momento, la central debe identificar el número del abonado, facilitarle el tono
31
para iniciar la llamada, identificar el número del abonado de destino, decidir el
enlace de salida en función de dicho número, concretar el encaminamiento a
seguir entre las centrales de la red, avisar al abonado llamado, efectuar la
conexión (si tiene lugar), mantenerla hasta el término de la misma impidiendo la
entrada de otras llamadas y finalmente reestablecer los órganos de la
comunicación cuando haya finalizado. Como acción complementaria, los
sistemas de señalización encargados de desarrollar este proceso deben
registrar la llamada, para después proceder a la facturación de acuerdo con las
tarifas establecidas.
El establecimiento de toda conexión telefónica contempla varios tipos de
señalización según los tramos de comunicación, uno entre el abonado-central y
el inverso en el extremo opuesto; un segundo relativo a la señalización interna
del centro de conmutación y el último referido a la señalización entre centrales.
A través de la línea de abonado, la señalización se inicia con la transmisión de
señales sencillas con objeto de no encarecer el equipo telefónico, ya que se
generan en él. Estas señales, señalización didáctica, son cierres y aperturas,
impulsos de disco de una señal de 48 voltios en corriente continua suministrada
desde la central, o bien pares de frecuencias emitidas desde el teclado del
aparato telefónico, señalización multifrecuencia.
La segunda fase del proceso de señalización se origina internamente en la
central, entre los diferentes órganos que configuran cada centro de
conmutación, y depende de las propias características que identifican aquélla.
32
Para proceder a tomar un determinado enlace de salida, los equipos de
señalización elaborarán una información dirigida a la central distante o de
tránsito en función del enrutamiento elegido o disponible. La señalización en su
tercera fase se origina entre las centrales por donde la llamada ha sido
encaminada. Normalmente, los enlaces entre centrales están constituidos por
sistemas analógicos o digitales, aunque estos últimos están dominando las
modernas estructuras de redes telefónicas.
El encaminamiento de la llamada se lleva a cabo sobre sistema multiplex, tanto
analógicos como digitales, mediante el empleo de señalización denominada de
hilos E y M o por señalización por canal común. Inicialmente se dispuso la del
tipo E y M utilizada sobre sistemas de alta frecuencia analógicos donde, a
modo de resumen, puede indicarse que los hilos E y M generaban la
señalización al recibir una determinada señal (tierra), la cual provocaba la
emisión de una frecuencia que se transmitía inherente al canal de alta
frecuencia hasta el terminal distante. Actualmente, sobre sistemas digitales,
tales señales son trenes de bits representativos de los cambios de estado de la
información de señalización a transmitir.
El Sistema de Señalización #7 es un estándar global para telecomunicaciones
definido por la International Telecommunication Union - Telecommunication
Standardization Sector (ITU-T). El estándar define los protocolos y
procedimientos mediante los cuales los elementos de la Red de Telefonía
Básica (RTB) intercambian información sobre una red de señalización digital
33
para llevar a cabo el establecimiento de llamadas telefónicas convencionales e
inalámbricas, enrutamiento y control. Este tipo de señalización usa un único
canal como vía de transmisión e incorpora información de señalización relativa
a diversos circuitos de conexiones conmutadas. Puede usarse igualmente
como un sistema de transporte de información entre centrales y centros
especializados, tales como centros de gestión, de mantenimiento o centros de
inteligencia de red, o bien para otra clase de servicios suplementarios de la red.
Una de las ventajas de esta modalidad de señalización es permitir una
transmisión libre de errores por fallos de red, al disponer de procedimientos de
corrección y detección de errores en todos los enlaces. Incluye señalizaciones
redundantes y permite el re-encaminamiento automático del tráfico de
señalización ante posibles fallos de los enlaces, o para evitar desbordamientos
producidos por un excesivo número de llamadas. El SS7 es usado básicamente
para:
Establecimiento, administración y finalización de llamadas.
Servicios inalámbricos como Roaming, PCS y autenticación del abonado
móvil.
Llamadas de cobro revertido y demás servicios especiales (0800-0808).
Funcionalidades avanzadas de llamada como redireccionamiento de
llamadas, exhibición del número llamante, conferencia tripartita, etc.
La red de Señalización #7 consiste básicamente de tres tipos de puntos de
señalización: Punto de Servicio de Conmutación (Service Switching Point,
34
SSP), Punto de Transferencia de Señal (Signal Transfer Point, STP) y Punto
de Control de Servicio (Service Control Point, SCP). Cada punto de
señalización es identificado por un único Código Numérico de Punto, análogo a
la dirección IP en una red de datos IP. Cada punto de señalización posee una
tabla de enrutamiento para seleccionar el camino apropiado para cada
mensaje.
Los SSP’s son centrales que originan, terminan o conmutan llamadas. Los
STP’s son centrales que interconectan y enrutan tráfico en una red de
Señalización #7. La tarea de un STP es similar a la de un router en una red IP.
Los SCP’s son servidores centralizados de base de datos para realizar
funciones de red inteligente, tales como la traducción de números 0-800.
En lo que se refiere al direccionamiento, para que cualquier red telefónica
funcione, cada teléfono debe estar identificado por un único número. Este
direccionamiento se sostiene en una combinación de estándares nacionales e
internacionales. La recomendación E.164 de la ITU-T define un plan de
numeración internacional para redes ISDN. El plan de numeración del servicio
de telefonía internacional es un agregado de ésta recomendación. El plan de
numeración nacional de cada país debe estar en conformidad con la
recomendación E.164 y funcionar en forma conjunta y armónica con el plan de
numeración internacional.
35
El enrutamiento de la voz está muy relacionado con el plan de numeración y la
señalización anteriormente descritos. El enrutamiento permite el
establecimiento de una llamada del teléfono fuente al teléfono destino y es el
resultado de establecer un juego de tablas o reglas en cada central. Cuando se
quiere realizar una llamada, el destino deseado y el tipo de servicios
disponibles es derivado de estas tablas o reglas. Veamos a continuación los
pasos seguidos para conmutar una llamada según el protocolo ISUP (que
forma parte del SS7), ayudándonos de la siguiente figura:
FIGURA 5 - SEÑALIZACIÓN BÁSICA ISUP
Cuando se hace una llamada de un teléfono a otro que está conectado a otra
central, la central desde la cual se origina la llamada transmite un IAM (Initial
Address Message) para reservar un circuito disponible entre ambas centrales
(1a). El IAM incluye el Código de Punto de origen, el de destino, el Código de
36
Identificación del Circuito (Circuit Identification Code: CIC, en la figura es 5),
los números marcados y opcionalmente el número llamante y el nombre. En la
figura se aprecia que el IAM es re-enrutado, por el STP de la central de origen,
hacia la central de destino (1b). El mismo enlace de señalización es usado
mientras dure la llamada a menos que una falla en el enlace obligue a la central
a usar un enlace alterno.
La central de destino examina el número marcado, determina si le corresponde
y si la línea está disponible para timbrar. Si es así transmite un ACM (Address
Complete Message) a la central de origen (2a) a través de su STP para indicar
que el circuito ha sido reservado. Así mismo hace timbrar el terminal llamado y
envía la señal de timbrado a la central de origen sobre el circuito de voz. El
STP re-enruta el ACM a la central de origen (2b), la que a su vez realiza la
conexión de la línea de voz hacia el terminal que originó la llamada
completando el circuito de voz. En el terminal llamante se puede escuchar la
señal de timbrado a través del canal de voz. Cuando en el terminal llamado se
levanta el auricular, la central de destino deja de enviar la señal de timbrado y
transmite un ANM (Answer Message) a la central de origen a través de su STP
(3a). Este a su vez re-enruta el ANM a la central de origen (3b). Este verifica
que la línea del terminal llamante esté conectada al circuito reservado. De ser
este el caso, se inicia la tarifación.
Si el terminal que origina la llamada es colgado primero, la central de origen
envía un REL (Release Message) para liberar el circuito entre las centrales
37
(4a). El STP re-enruta el REL hacia la central de destino (4b). Si el terminal
llamado es colgado primero o si la línea está ocupada, la central de destino
envía un REL a la central de origen indicando la causa del mensaje. Tras
recibir el REL, la central de destino desconecta el circuito, lo declara como libre
y transmite un RLC (Release Complete Message) a la central de origen (5a)
para notificar la liberación del lado remoto del circuito. Cuando la central de
origen recibe el RLC (5b), termina la tarifación y declara el circuito como libre
en espera de otra comunicación.
Las señalizaciones que incorporan los enlaces entre centrales se asocian en un
mismo circuito digital de 64 kb/s, distinto e independiente del canal de
conversación. Cada enlace transmite unidades de señalización conformadas
por una información de usuario, de longitud variable y una información de
control, con un número de campos de longitud fija. Es posible distinguir tres
tipos distintos de dichas unidades, según contengan información de
señalización, información del estado del enlace o estén dedicadas a dar acuse
de recibo y notificación de errores de las unidades de señalización recibidas.
Estas unidades, integradas en el SS7 se configuran a partir de una base de bits
repartidos en campos.
Los bits que son intercambiados por las redes de canal común Nº 7 son:
8 bits – Parte inicial denominada bandera, 01111110
16 bits – Campo de control de errores
38
8 bits – Campo de información de señalización
8 bits – Indicador de red nacional/internacional y de mensajes internos de
servicio
2 bits – Tipo 00, de reserva
6 bits – Identifica el tipo de unidad de información
1 bit – Función de control y de acuse de recibo
7 bits – Número secuencial en transmisión
1 bit – Función de control y de ajuste de recibo
7 bits – Número secuencial en recepción
8 bits – Parte final denominada bandera, 011111110
La filosofía del sistema de señalización por canal común se basa en el
entendimiento por software entre dos centrales de conmutación y permite
incorporar al mensaje de señalización información diversa (número del
abonado que llama, estado de la red, tarifa de la conmutación, detección y
corrección de los errores de enlace, código de identificación de circuitos,...) En
una comunicación telefónica en que haya intervenido un proceso de
señalización por canal común, puede suceder que la conversación se
mantenga por un enlace de enrutamiento distinta al del enlace de señalización.
1.9 Principios de numeración
39
Para la explotación del servicio telefónico es preciso disponer de un conjunto
de normas a cumplir por la empresa operadora y los abonados, con el fin de
regular la práctica de acceso a comunicaciones telefónicas nacionales e
internacionales.
El plan de numeración recoge tales requerimientos, disponiendo cada nación
del propio. Producto de este ordenamiento, se le asigna un número a cada
abonado al servicio telefónico, diferenciado del resto de los terminales
conectados a la red. El número que identifica cada terminal telefónico ofrece
información sobre el país donde está situado, la zona geográfica y la ciudad;
abonados de dos ciudades distintas pueden tener el mismo número telefónico,
pero el hecho de incluir prefijos cuando llama uno al otro los identifica
perfectamente. A cada teléfono se le asigna un número que posibilita la
tarificación y proporciona a los equipos de conmutación el adecuado
encaminamiento para efectuar la conexión. La identificación de las primeras
cifras de una llamada advierte si es internacional, nacional, departamental o
local, y permite así a la central elegir el enlace correspondiente. Aunque los
planes de numeración tienden a ofrecer números con la menor cantidad de
cifras, no siempre resulta posible por la elevada densidad telefónica y la
diversidad de nuevos servicios que, lógicamente, precisan un número diferente
(fax, RDSI, móvil,…)
Se conoce como número internacional al conjunto de cifras asignadas a un
equipo de distinto país y está formado por el indicativo del país al que
40
pertenece, el indicativo interurbano de su zona de numeración y el número
local del abonado. A pesar que los planes de numeración son específicos de
cada país, la filosofía es la misma para todos. El usuario marca el número local
del abonado distante cuando accede a otro teléfono de la misma provincia e
incorpora un prefijo para comunicarse con un abonado nacional situado
geográficamente fuera de ella.
En cambio, para iniciar una llamada internacional desde cualquier país, es
preciso marcar en primer lugar el prefijo internacional, seguido del indicativo del
país del abonado llamado y a continuación el indicativo más el número local del
usuario que debe recibir la llamada.
1.9.1 Llamadas de larga distancia
Siempre que se hace una llamada de larga distancia, hay una cantidad
asombrosa de tecnología trabajando detrás de ella. Sin embargo, para
entender los sistemas automatizados usados hoy en día, es conveniente
mirar atrás en el tiempo para saber cómo se encaminaron alguna vez
este tipo de llamadas. Antiguamente la oficina central de la compañía de
teléfonos era construida en el centro de la ciudad, y desde allí se llevaba
un par de alambres de cobre al teléfono de cada hogar. La operadora
trabajaba en esa sede, sentada delante de una pequeña central
telefónica en donde había una colección de sockets (o entradas), uno
41
para cada teléfono de la ciudad. El procedimiento para realizar una llamada
era el siguiente: una vez que se descolgaba algún teléfono, se encendía
una luz sobre su correspondiente socket en la centralita. La operadora
conectaba un jack en este socket y le preguntaba al usuario con quién
deseaba hablar. La operadora entonces conectaba un jack al socket de
la persona con quien se deseaba hablar, le enviaba una señal auditiva
(ring) a través de la línea, y hablaba con la persona que contestaba. La
operadora entonces conectaba ambos jacks mediante un cable
permitiendo la comunicación. Cuando la operadora veía que la luz sobre
el jack se apagaba (señal indicadora que el teléfono se había colgado),
quitaba el cable que unía los dos sockets. Como vemos éste era un
sistema sumamente sencillo.
Para realizar llamadas de larga distancia con este sistema simple, la
compañía de teléfono local agregaba una línea (o múltiples líneas) para
conectarse con una oficina interurbana (o de larga distancia).
Supongamos que la persona X desea hacer una llamada de larga
distancia para hablar con la persona Y. Para hacer la llamada, X tomaba
el teléfono y le decía a la operadora el número de Y. La operadora
(llamémosle "A") se conectaba entonces con una de las líneas que iban
a la oficina interurbana y hablaba con la operadora de dicha oficina
("B"). La operadora B conectaba a su vez a la operadora A con otra
oficina interurbana -- según el código de área de la persona a llamar (Y).
La operadora A decía a la nueva operadora el número y ésta la
42
conectaba con la oficina siguiente hasta que finalmente la operadora A era
capaz de hablar con la operadora ("F") de la sede para la ciudad en la
cual vivía Y. Esta operadora F hacía la conexión con Y. Entonces la
operadora A conectaba a X con la línea interurbana y se podía tener la
conversación deseada entre X e Y. Como se puede ver, este sistema
sigue siendo notablemente simple. La llamada fue conectada por medio
de alambres directos, físicos que iban de una oficina a la siguiente. La
operadora de la oficina interurbana no perdía de vista la longitud de la
llamada y se creaba un expediente de facturación.
El primer paso hacia la automatización fue sustituir a la operadora "A"
por un interruptor mecánico. Cuando se hacía una llamada local, era el
interruptor el que hacía la conexión. Para hacer una llamada de larga
distancia, se marcaba "O" para hablar con un operador humano y éste
hacía la conexión de la llamada a través de las oficinas interurbanas
como se vio antes. Las computadoras permitieron el reemplazo de los
operadores interurbanos por los interruptores automatizados. Las
computadoras podían crear las conexiones y los expedientes de
facturación tal como un operador humano. Los alambres seguían siendo
las conexiones físicas en cada llamada, pero era la computadora la que
los conectaba en cada oficina.
Pongamos otro ejemplo. Si de Santa Mónica (California), usted marcó 1-
212-555-1234 en Nueva York, el 1 la identificó como llamada de larga
43
distancia (en este caso, nacional) diciendo al interruptor local conectar con un
interruptor interurbano. Los 212 dijeron al interruptor interurbano qué
línea interurbana tomar. Entonces los 555 dijeron a la oficina interurbana
de Nueva York con qué oficina local se debía conectar. Finalmente la
oficina local le conectaría con el teléfono de la persona con que deseaba
hablar. Las computadoras en cada oficina pasarían el número de una a
otra como datos digitales vía las líneas de datos conectadas entre los
interruptores.
Por otro lado si el número comienza por 00, se trata de una llamada de
larga distancia internacional por lo que se dirige a la central de frontera
que cada operador tiene en su país, desde donde se envía a la central
de frontera del país siguiente. La señal continúa viajando por tierra a
través de la infraestructura de los operadores internacionales y elige la
ruta más rápida: por ejemplo, una llamada a Holanda que no pueda
pasar por la red belga porque está saturada, sabe que tiene que seguir
su ruta a través de Alemania. Esto es posible porque todos los
operadores tienen acuerdos entre sí para transportar las señales. No
está de más recordar que la estructura de telefonía es piramidal: en la
base hay varias centrales locales, más arriba, un número menor de
centrales nacionales, después, unas pocas internacionales, y en la
cúspide, la central de frontera.
44
A modo de resumen, en una llamada hacia Perú desde otro país, sea cual sea
se precisa marcar por ejemplo: 00 51 54 20 26 57
00 : prefijo internacional
51 : indicativo del país
54 : indicativo departamental
20: indicativo local
2657: número local del abonado
Se estableció, a través de órganos internacionales, que hubieran 9
zonas de numeración mundial que son los siguientes.
1 – América: EEUU, Canadá y países isleños de pequeñas
dimensiones
2 – África
3 y 4 – Europa
5 – América Central y del Sur
6 – Oceanía y países isleños del Pacífico sur
7 – Países de la antigua Unión Soviética
8 – Asia occidental y Servicio Marítimo INMARSAT
9 – Asia oriental
De esta distinción se desprenden los números internacionales de cada
país: como España pertenece a Europa zona 3, país número 4, se
45
desprende el número 34. Para el caso del Perú tenemos que pertenece a la
zona 5, país número 1 dando como resultado el número 51. En el mundo
de hoy, hay dos cosas que hacen el sistema más interesante: los
alambres físicos ya no conectan las oficinas para cada llamada
telefónica. Este sistema es muy costoso. En su lugar, una línea de fibra
óptica lleva una versión digitalizada de la voz. Su voz (junto con millares
de otras) se convierte en una corriente de bytes que fluyen en una línea
de fibra óptica entre las oficinas. La diferencia en costo entre "un par de
alambres de cobre que llevan una sola conversación" y "una sola fibra
que lleva miles y miles de conversaciones" es fenomenal. Hoy cuando
Ud. hace una llamada de larga distancia, el interruptor en la oficina local
tiene acceso a una base de datos que contiene un expediente para cada
número de teléfono conectado con dicho interruptor. La base de datos
contiene lo que se llama un código PIC (Primary Interchange Carrier
code), que indica que portador de larga distancia usted ha elegido
(cuando se cambia los portadores de larga distancia, este código PIC es
el que cambia). El interruptor busca el código PIC para su número y
después conecta con un interruptor de larga distancia para su portador
de larga distancia. Los interruptores de su portador de larga distancia
encaminan la llamada al portador local de la persona con que desea
hablar, y este portador local completa la llamada hacia esa persona.
46
1.10 Principios de tarificación
La tarificación telefónica es el medio por el cual el usuario del teléfono
contrapresta económicamente a la compañía suministradora del servicio por la
utilización del mismo. Es preciso señalar que los objetivos marcados en los
planes de tarificación se fundamentan como mínimo y desde un punto de vista
económico, en hacer frente a los gastos y fuentes de financiación necesarios
para la prestación del servicio. La relación empresa-usuario debe mantener la
concepción de obtener rentabilidades razonables con la aplicación del sistema
tarifario e incluso las modificaciones necesarias para reestructuración de
tarifas. La existencia de equipos obsoletos de conmutación en la planta
telefónica dificulta estas labores e impide facilitar con detalle al abonado ciertos
datos relativos al uso del servicio. Esta variedad de opciones induce a arbitrar
un criterio común que armonice cualquier política de tarifas del servicio
telefónico. Una característica generalizada es el trato dado al concepto de paso
de contador: cada abonado tiene, en la central de donde depende su línea
telefónica, un dispositivo contador que acumula el número de pasos que
consume en cada comunicación de tal forma que, en función del destino, cada
paso avanzará con mayor o menor cadencia. Según este principio, cualquier
reestructuración de tarifas podrá traducirse en modificar la cuantía económica
asignada al paso de contador o variar la cadencia de tiempos entre pasos.
La mayoría de las administraciones rebajan sus cuotas, según ciertos horarios
en los que el tráfico disminuye; el paso también disminuye y a efectos
47
económicos para el abonado también disminuyen considerablemente. Así en
términos prácticamente generalizados, una tarifa suele constar de tres partes
diferenciadas: cuota de instalación, de abono mensual y del servicio medido. La
primera se refiere a los gastos de carácter no recuperable y se efectúa una sola
vez con motivo de la instalación inicial; la cuota de abonado supone una
cantidad fija en concepto de alquiler por la asignación de elementos de la
infraestructura de la red, independientemente del tiempo que el abonado utilice
su particularizado circuito con la central y la tercera cuota por servicio medido,
se refiere al número de llamadas realizadas y al tiempo empleado en las
mismas según el destino. Todos los abonados disponen de un contador donde
sus llamadas quedan anotadas y archivadas pendientes de facturación.
1.11 Jerarquías Digitales
1.11.1 PDH
Uno de los principales objetivos de todas las compañías telefónicas es
agrupar el mayor número posible de conversaciones telefónicas en las
líneas troncales (entre centrales); la técnica que permite hacer esto se
denomina multiplexación y puede hacerse básicamente de dos formas:
la multiplexación por división de frecuencias (FDM, Frequency Division
Multiplexing) y la multiplexación por división de tiempos (TDM, Time
Division Multiplexing).
48
La multiplexación por división de frecuencias se hace normalmente cuando las
señales son analógicas. Sin embargo, como ya hemos visto, las
compañías telefónicas transmiten generalmente la voz de forma digital;
una de las razones que les llevó a digitalizar la voz era que se podían
multiplexar canales con relativa facilidad por la técnica denominada
multiplexación por división de tiempos (TDM.)
Por el teorema de Nyquist sabemos que para digitalizar la voz se ha de
hacer un muestreo la señal con una frecuencia al menos doble que el
ancho de banda que se desea capturar. En la práctica se utilizan 8 KHz,
que corresponden a los 4 KHz de un canal telefónico (3,1 KHz útiles mas
450 Hz de margen a cada lado). Como consecuencia de esto en todo
sistema telefónico del mundo las cosas ocurren en múltiplos o 'latidos' de
125 m seg. El códec que convierte la señal analógica en digital produce
para cada muestra un número de 7 u 8 bits. Esta técnica se denomina
PCM (Pulse Code Modulation).
En el sistema de multiplexación por división de tiempos utilizado en
América del Norte y Japón el códec recibe 24 conversaciones
simultáneas y hace un muestreo cada una 8.000 veces por segundo;
cada muestra está formada por ocho bits, con lo que el códec genera
cada 125 m seg una trama formada por 193 bits (24 x 8 = 192 bits más
un bit de señalización), lo cual da una velocidad de línea de 1,544 Mbps.
Este tipo de línea se conoce como T1. En el resto del mundo se suele
49
utilizar una agrupación distinta, poniendo 30 canales de voz más dos de
señalización, con lo que se genera una trama de 256 bits cada 125 m
seg, lo cual da una línea de 2,048 Mbps (256 x 8.000 = 2.048.000) que
denominamos E1.
Del mismo modo que en FDM existían grupos de jerarquía superior
(supergrupos y grupos maestros) en TDM existen también niveles
superiores. Por ejemplo cuatro líneas E1 forman una E2 (8,848 Mbps). A
su vez cuatro líneas E2 forman una E3 (34,304 Mbps), y así
sucesivamente. La jerarquía sigue hasta llegar a velocidades de más de
500 Mbps. Cuando se multiplexan varias líneas E1 cada una lleva su
propia señalización de sincronismo, que puede no coincidir exactamente
con la de las demás. Por este motivo la jerarquía formada con este tipo
de líneas se denomina Jerarquía Digital Plesiócrona o PDH
(Plesiochronous Digital Hierarchy); plesio es un prefijo que en griego
significa próximo. Del mismo modo que no hay acuerdo entre América,
Japón y Europa respecto al primer nivel de la PDH, tampoco lo hay
respecto a los siguientes.
Conocida la velocidad de una línea es posible calcular el tamaño de
trama dividiéndola por 8.000 (recordemos que la frecuencia de muestreo
en todo el mundo es de 8 KHz); por ejemplo, una trama E2 tiene un
tamaño de 1.056 bits. La trama correspondiente a cada nivel se
construye multiplexando a su vez tramas del nivel anterior; así por
ejemplo, la trama E2 (120 canales) está formada por cuatro E1 (30
50
canales). Cada nivel añade bits de sincronismo adicionales al construir su
trama, por ejemplo, una trama E2 está formada por cuatro tramas E1 de
256 bits cada una más 32 bits adicionales.
A menudo cuando se solicita a una compañía telefónica una línea
dedicada para la transmisión de datos ésta ofrece como posibilidades las
velocidades de la PDH, ya que son las que de forma natural soportan
sus equipos, lo cual simplifica la constitución del enlace y optimiza los
recursos utilizados. Las velocidades que se suelen utilizar con más
frecuencia para la transmisión de datos son la de 64 Kbps y los niveles 1
y 3 de la jerarquía (T1 y T3 en América, E1 y E3 en Europa); dado que
hay un salto considerable entre 64 Kbps y T1 o E1 y una demanda
grande de velocidades intermedias, muchas compañías telefónicas
ofrecen servicios intermedios, denominados n x 64. Cuando la compañía
telefónica facilita una línea PDH T1, E1 o superior para transmisión de
datos la estructura de la trama la define el propio usuario, es decir, el
usuario o programa de comunicaciones dispone de toda la trama sin
tener que respetar la estructura que normalmente tiene una trama PDH
al transmitir voz. Así por ejemplo una trama E1 tiene normalmente 240
bits útiles y 16 de señalización, pero al utilizar una línea E1 para
transmitir datos los 256 bits de la trama estarán disponibles para el
protocolo a nivel de enlace de los equipos. Esto es lo que la compañía
Telefónica denomina una trama o un enlace no estructurado.
51
Aunque la PDH contempla velocidades muy elevadas, en redes de
ordenadores nunca se utilizan las superiores a 34 Mbps (en Europa) y
44 Mbps (en Norteamérica); para velocidades más elevadas se recurre a
una jerarquía superior que veremos a continuación.
1.11.2 SONET/SDH
El sistema de multiplexación PDH que acabamos de ver fue desarrollado
a principios de los sesenta por AT&T en los Estados Unidos. Un poco
más tarde, en Europa, la ITU-T (entonces CCITT) diseñó otro sistema
pero tomando decisiones diferentes en cuanto a la forma de multiplexar
los canales, lo cual produjo un sistema incompatible con el americano,
tanto en las velocidades de la jerarquía como en la estructura de las
tramas. Por su parte Japón decidió seguir la versión americana de PDH
hasta el nivel 2 de la jerarquía (6,312 Mbps) pero creó la suya a partir del
nivel 3. Hay por tanto tres sistemas incompatibles de PDH. Dicho en
pocas palabras, el sistema telefónico digital mundial basado en PDH es
un desastre. Como consecuencia de ello los enlaces telefónicos
transoceánicos necesitan el uso de costosas y caras cajas negras que
conviertan un sistema en otro.
Además de la incompatibilidad intercontinental el sistema PDH tiene
otros dos inconvenientes importantes: fue diseñado pensando en
52
sistemas de transmisión de cable coaxial y microondas y no en fibra óptica;
por consiguiente la PDH no utiliza la transmisión por fibra óptica con toda
la eficiencia que sería posible. El hecho de ser una transmisión
plesiócrona (uso de múltiples relojes en las jerarquías 2 y superiores)
impide extraer directamente canales cuando viajan en tramas de
jerarquía superior a T1 o E1. Por ejemplo para extraer (o sustituir) un
sólo canal de una línea E4 es necesario demultiplexar todos los niveles
hasta el E1 correspondiente.
Podemos sintetizar los cinco problemas principales de PDH:
Incompatibilidad intercontinental
No pensada para fibra óptica
Capacidades máximas bajas (Japón 98 Mbps, EEUU 274 Mbps,
Resto del Mundo 139 Mbps)
Carece de herramientas de gestión ni posibilidad de tolerancia a fallos
El uso de bits de relleno impide el multiplexado entre niveles no
contiguos.
Para resolver estos problemas, los ingenieros de Bellcore (laboratorio de
investigación de las compañías telefónicas en Estados Unidos)
empezaron a trabajar en 1985 en un estándar que denominaron SONET
(Synchronous Optical Network). En SONET la técnica de bits de relleno
se sustituyó por el uso de punteros que indicaban exactamente en que
bit empezaba cada una de las tramas multiplexadas; de esta forma se
53
podía acceder de forma directa a la información de un canal determinado y
extraer la información deseada sin tener que perturbar al resto de los
canales.
SONET pretendía ser una jerarquía síncrona que sustituyera a la PDH
americana por encima del nivel T3 (que era el más utilizado); la
velocidad básica que se definía con la nueva tecnología era de 49,9
Mbps, adecuada para encapsular de manera relativamente eficiente una
línea T3 (los 5 Mbps adicionales eran necesarios para información de
gestión del sistema, otro de los puntos en que SONET mejoraba
considerablemente las facilidades respecto a PDH). Sucesivos valores
se construían sencillamente como múltiplos de esta velocidad.
FIGURA 6 - MULTIPLEXIÓN SDH
E3
E1 . .
E1
E3
Conversor
electro-óptico
Codificador
(scrambler)
Multiplexor
4:1Multiplexor
4:1
OC-48cSTM-16STM-4STM-1
STM-1
STM-4
STM-4
STM-4
Tramas SDH
E3
E3
STM-1
STM-1
54
Dado que la conectividad transoceánica era uno de sus principales problemas,
Bellcore propuso a la CCITT en 1987 la adopción de SONET como
estándar internacional. La propuesta no fue bien recibida en Europa, ya
que las dos jerarquías mas utilizadas (E3 y E4) no encajaban bien en los
valores elegidos por los americanos: la E3 desperdiciaba mucha
capacidad de los 49,9 Mbps, y la E4 no cabía con la información de
gestión en 149,7 Mbps, por lo que tenía que utilizarse para su transporte
una trama de 199,6 Mbps, que de nuevo desperdiciaba mucha
capacidad. Por su parte Japón, con su sistema peculiar, tenía también
sus objeciones. Todos tuvieron que ceder en parte de sus pretensiones,
y finalmente se llegó al siguiente acuerdo: La velocidad básica de
SONET se estableció en 51,84 Mbps. Esta se denomina OC-1 (Optical
Carrier 1) para interfaz óptica y STS-1 (Synchronous Transfer Signal 1)
para interfaz eléctrica; los valores superiores son múltiplos de esta
velocidad y se denominan OC-n o STS-n donde n es el número de veces
que contiene el valor básico. No todos los múltiplos están permitidos. El
estándar internacional, que se denomina SDH (Synchronous Digital
Hierarchy) utiliza como velocidad fundamental OC-3, es decir 155,52
Mbps, y se denomina STM-1 (Synchronous Transfer Module 1). Los
valores superiores son múltiplos de esta velocidad, y se denominan
STM-n, donde n es el número de veces que contiene un STM-1. No
todos los múltiplos están permitidos.
55
Así sobre un OC-1 se transporta en América un T3, en Europa un E3 y en
Japón un 'J3.1' (32,064 Mbps); sobre un OC-3 se transporta en Europa
un E4 y en Japón un 'J3.2' (97,728 Mbps); sobre un OC-9 se transporta
en Japón un 'J4' (397,2 Mbps). En cada caso el grado de
aprovechamiento varía. La compatibilidad internacional está garantizada
por la existencia de velocidades comunes en todos los países a partir de
155,52 Mbps. A este estándar se le conoce habitualmente como
SONET/SDH. La comunicación en SONET/SDH es siempre full dúplex y
simétrica.
TABLA 1.1 - VELOCIDADES DE SDH
Señal eléctrica u óptica
Equivalencia SONET
Caudal (Mb/s)
STM-1 STS-3, OC-3 155,52
STM-2 STS-6, OC-6 311,04
STM-3 STS-9, OC-9 466,56
STM-4 STS-12, OC-12 622,08
... ... ...
STM-16 STS-48, OC-48 2488,320
... ... ...
En la tabla anterior hemos especificado las velocidades total y de datos
en cada caso. A partir de ellas podríamos calcular el tamaño de trama,
por ejemplo una trama STM-1 tiene un tamaño de 2430 bytes
(155.520.000/8.000/8) de los cuales 2349 son aprovechables; quedando
los 81 restantes reservados para información de gestión del sistema. Las
interfaces OC-3 (STM-1) y OC-12 (STM-4) que corresponden a 155,52
56
Mbps y 622,08 Mbps están especificadas en la capa física de ATM. La
velocidad de 155,52 Mbps es la más utilizada en estas redes; a menudo
se la suele referir como 155 Mbps (aunque sería más correcto decir 156
Mbps).
Un sistema SONET/SDH está formado por un conjunto de
conmutadores, multiplexadores y repetidores, todos interconectados por
fibra óptica. Si por ejemplo queremos interconectar dos ordenadores
mediante un STM-1 los enchufaremos físicamente a dos multiplexores
SDH (también llamados ADM, Add-Drop Multiplexer), que a su vez
estarán interconectados mediante dos fibras (una para cada sentido).
Según la distancia que separe los ADM’s puede ser necesario el uso de
repetidores. Se puede conectar varios multiplexores en forma de anillo,
en cuyo caso los datos viajan siempre en el mismo sentido, con lo que
se consigue comunicación full dúplex utilizando una sola fibra para
constituir el anillo; sin embargo lo normal es utilizar dos fibras y tener
una de ellas de reserva para caso de avería, con conmutación
automática en cuestión de milisegundos. Se puede hacer también
topologías más complejas, en malla, utilizando conmutadores SDH.
La fibra que une directamente dos equipos SDH cualesquiera
(multiplexores, conmutadores o repetidores) se denomina sección; a la
unión entre dos multiplexores contiguos (posiblemente a través de
repetidores) se la conoce como línea; por último la definición de un
57
camino completo de comunicación entre dos multiplexores para la
interconexión de dos equipos finales (que puede atravesar varios
repetidores y multiplexores intermedios) se llama ruta.
FIGURA 7 - ENLACE EN UNA RED SONET/SDH
Las velocidades de SONET/SDH son tan elevadas que estas
infraestructuras se utilizan normalmente para transportar múltiples
canales de datos, voz, etc. Estos pueden ser canales SDH de velocidad
inferior, por ejemplo un STM-4 transportando cuatro STM-1, o canales
PDH, o combinaciones de ambos (por ejemplo un STM-4 transportando
dos STM-1, un E4, dos E3 y 21 E1). Existen unas reglas que especifican
las capacidades máximas, que son siempre inferiores a lo que cabría
esperar de la simple suma de velocidades. Los canales que se agrupan
en uno de velocidad superior se denominan tributarios de éste.
58
La capa física de SONET/SDH se subdivide en cuatro subcapas. La más baja
se denomina subcapa fotónica y especifica las características físicas de
la luz y la fibra utilizadas, que pueden ser monomodo o multimodo y
siempre trabajan en segunda ventana. Las tres capas siguientes
corresponden a la sección, línea y ruta. La subcapa de sección se ocupa
de los enlaces punto a punto entre elementos contiguos cualesquiera
(repetidores, multiplexores o conmutadores); la subcapa de línea se
encarga de la multiplexación y desmultiplexación de tributarios entre dos
multiplexores. La subcapa de rutas se ocupa de los problemas
relacionados con la comunicación extremo a extremo. Como podemos
ver existe un cierto paralelismo entre las cuatro subcapas de
SONET/SDH y las cuatro primeras capas del modelo OSI.
Una red SONET/SDH está formada por:
Repetidores
Multiplexores llamados ADMs (Add-Drop Multiplexer). Permiten
intercalar o extraer tramas (p.e. una STM-1 en una STM-4). Permiten
crear anillos.
Digital Cross-Connect: actúan como los ADMs pero permiten
interconexiones más complejas (con más de dos puertos)
Sinteticemos entonces las seis soluciones de SONET/SDH para los
problemas de PDH:
59
El sistema americano (SONET) no es idéntico al internacional (SDH)
pero ambos son compatibles.
Define interfaces de fibra óptica
La capacidad llega (de momento) a 10 Gbps
Dispone de herramientas de gestión y tolerancia a fallos (recupera
averías en 50ms.)
Utiliza punteros; permite el multiplexado entre niveles no contiguos
Permite seguir utilizando PDH en enlaces de menor capacidad
Los sistemas de transmisión basados en SONET/SDH son la base de
las modernas infraestructuras de telecomunicaciones. Para la
transmisión de datos SONET/SDH suministra un transporte
extremadamente fiable, tanto por la baja tasa de errores de la fibra
óptica y el sistema de transmisión síncrono, como por la posibilidad de
disponer de caminos físicos redundantes con conmutación automática
en caso de avería. Algunas compañías telefónicas están poniendo a
disposición de sus grandes clientes el uso de infraestructuras
SONET/SDH, especialmente para la constitución de redes privadas
virtuales, es decir la creación de redes integradas de voz y datos de alta
capacidad.
60
2 TECNOLOGÍA DE VoIP
61
Antes de poder hablar de Voz sobre IP, es necesario explicar lo que es IP. La
abreviación IP quiere decir Internet Protocol. La versión 4 es la más usada
actualmente y es común usar el término IPv4 para referirse a ella. Cuando no
se menciona la versión, normalmente se habla de la versión 4. Es también este
el caso de la presente tesis.
Veremos a continuación algunas características de las redes IP y
describiremos los protocolos que más se usan sobre IP. Después se darán
algunas razones para el uso de IP en las comunicaciones de voz.
2.1 Arquitectura del software de la red
2.1.1 Diseño por capas
Para facilitar el diseño del software de red, se utiliza el modelo de
“Diseño por Capas”. En este modelo cada capa provee una cierta
funcionalidad, que puede ser usada por la capa inmediata superior. Hay
muchas ventajas en el uso de este modelo.
Antes que nada, el software es mucho más fácil de diseñar. Tratar de
implementar una funcionalidad deseada sin tener una base sobre la cual
comenzar o tratando de resolver todos los problemas en forma unificada
y conjunta sería sustancialmente difícil y probablemente resultaría en un
software plagado de fallas. Las mismas, gracias a la complejidad del
62
diseño, serían difíciles de encontrar. Dividiendo el software en capas, uno solo
se preocupa por implementar una funcionalidad por cada capa. Esto
eleva la eficiencia del diseño y hace más sencilla la detección de errores.
Otra ventaja es la adaptabilidad. Si se quiere hacer cambios al software,
como por ejemplo corregir una falla o mejorar algún algoritmo, sólo se
necesita modificar las capas relacionadas si la interfaz con la capa
superior se mantiene. Estrechamente relacionada con esta característica
se encuentra la portabilidad. Si las capas están bien diseñadas sólo
algunas de ellas deberán ser cambiadas para usar el software con otro
hardware de red u otro sistema operativo. Finalmente, debido a que
algunas de estas capas serán muy probablemente implementadas como
parte del sistema operativo como tal, las aplicaciones de usuario no
tienen que contenerlas, haciendo de este modo posible que su tamaño
no se incremente innecesariamente.
Para hacer posible la comunicación entre dos estaciones, es preciso que
ambas estén conectadas a algún tipo de medio físico. Toda la
información será enviada a través de este medio pero sólo la capa
inferior tendrá acceso directo a ella. Conceptualmente, sin embargo, dos
capas en diferentes estaciones pero en la misma capa se pueden
comunicar directamente. Las reglas y convenciones usadas en esta
comunicación están contenidas en el protocolo específico de dicha capa.
63
El juego completo de protocolos es llamado “Pila de protocolos”. La figura 2.1
ilustra mejor lo anterior.
FIGURA 8 - EJEMPLO DE DISEÑO POR CAPAS
Cuando una capa quiere transmitir cierta información a la capa
correspondiente en la otra estación usa las funcionalidades de la capa
que está debajo para realizarlo. Dicha capa añade algo de información,
usualmente en forma de cabecera, y usa la capa inferior para transmitir
la información. Este proceso se repite hasta que los datos son finalmente
enviados a través del medio físico.
64
Cuando estos llegan al receptor la primera capa procesa la información
pertinente y pasa los datos a la capa superior. En cada capa este
proceso se repite.
2.1.2 El Modelo de Referencia OSI
El modelo de referencia OSI (Open Systems Interconnection) posee
siete capas y fue desarrollado por la ISO (International Standards
Organization). Este modelo define únicamente la función de cada capa
sin definir, por ejemplo, qué protocolo se debe usar. En
implementaciones reales resulta que algunas de las capas están casi
vacías mientras que otras son demasiado elaboradas.
FIGURA 9 - MODELO DE SIETE CAPAS OSI
Capa de Aplicación
Capa de Presentación
Capa de Sesión
Capa de Transporte
Capa de Red
Capa Enlace de Datos
Capa Física
Capa 7
Capa 6
Capa 5
Capa 4
Capa 3
Capa 2
Capa 1
65
Sin embargo, conceptualmente el modelo es bueno y es un buen ejemplo de
un diseño por capas.
2.1.2.1 Capa física
Es la capa más baja en el modelo y la única que tiene acceso
inmediato al medio de comunicación. Es responsable por la
transferencia de bits de la fuente al destino que está conectado al
mismo medio.
2.1.2.2 Capa de enlace de datos
Esta capa usa las facilidades de la capa física para crear un canal
de comunicación más confiable. Esta capa hace posible mandar
bloques de información, llamados tramas en forma confiable de
una estación a otra.
2.1.2.3 Capa de red
Hasta ahora las capas sólo se han encargado de transportar
información entre estaciones conectadas al mismo medio. La
función de la capa de red es hacer posible el envío de paquetes a
una estación que tiene una conexión con la fuente pero que no
está conectada al mismo medio físico. Esto implica que entre los
diferentes medios físicos debe haber dispositivos que transfieren
datos de un medio a otro. Estos dispositivos son llamados
66
usualmente ruteadores o gateways. El uso de estos dispositivos hace
necesario adicionar funciones a la capa de red.
En primer lugar, que entre una fuente y un destino existan varias
rutas posibles. La capa de red debe determinar cuál usar. Estas
rutas pueden determinarse con anticipación pero también es
posible que la capa de red ajuste la información de enrutamiento
en forma dinámica para alcanzar un mejor rendimiento. Por otra
parte como el tráfico entre redes adyacentes puede ser muy
grande es posible que uno solo de estos dispositivos no sea
suficiente, convirtiéndose entonces en un cuello de botella. La
capa de red trata de lidiar con tales congestiones.
2.1.2.4 Capa de transporte
La capa anterior hizo posible el envío de los datos de una estación
a otra. En esa capa la comunicación se realizaba intercambiando
paquetes. La capa de transporte hace posible considerar los datos
como un flujo de bytes y no en términos de paquetes. La misma
capa divide la información en unidades más pequeñas y la
entrega a la capa de red. Si algunos paquetes se pierden esta
capa debe manejarlo y enviar al receptor la secuencia correcta de
bytes. Para poder seguir el rastro de los datos han sido ya
enviados y cuales no, la capa de transporte utiliza una táctica
orientada a la conexión.
67
La capa de transporte tendrá también mecanismos para el control de flujo,
para prevenir el envío excesivo de información a receptores
lentos, y mecanismos de prevención de congestión. Notar que la
capa de red posee también un mecanismo de control de
congestión. Sin embargo, la mejor manera de manejar la
congestión es prevenirla antes que suceda. Esta es la función de
la capa de transporte.
Esta es la primera capa en ser realmente end-to-end. La capa
física y de enlace de datos sólo se pueden comunicar con los
terminales vecinos. La capa de red transporta la información, paso
a paso, de la fuente al destino. Para esta capa, sin embargo, la
topología de la red se vuelve transparente al usuario.
2.1.2.5 Capa de sesión
La capa de sesión hace posible establecer sesiones entre dos
estaciones. Una sesión extiende las capacidades de la capa de
transporte con servicios adicionales. Un ejemplo de dichos
servicios es la sincronización. Durante una transferencia pueden
existir puntos de sincronismo. Si la transferencia de datos se
interrumpiera por un error, la transferencia podría ser
recomenzada desde el último punto de sincronismo en vez de
comenzar la transmisión nuevamente.
68
2.1.2.6 Capa de presentación
Esta capa toma en consideración el tipo de información que esta
siendo transferida. Esta capa podría, por ejemplo, hacer las
conversiones necesarias si una computadora esta enviando
caracteres ASCII y la otra caracteres Unicode.
2.1.2.7 Capa de aplicación
Es la capa más alta en el modelo. En esta residen la mayoría de
aplicaciones de red del usuario final. Para comunicarse dichos
programas usan sus propios protocolos. Ejemplos de tales
aplicaciones son los programas de transferencia de archivos las
que representan un terminal virtual.
2.1.3 El Modelo de Referencia TCP/IP
El IP es un protocolo usado en el modelo TCP/IP. Este fue originalmente
diseñado para su uso en ARPANET, una red militar de fines de los
sesenta. Esta red es, en verdad, la que creció para convertirse en lo que
hoy conocemos como Internet.
Debido a su orientación militar, existieron dos requerimientos principales
en su diseño. El primero fue su robustez. El Departamento de Defensa
quería que la comunicación estuviera asegurada aún cuando algún
69
ruteador o línea saliera de operación. El segundo requerimiento fue la
interoperabilidad. Como existían diferentes tipos de hardware envueltos
(redes de cobre, enlaces satelitales, etc.), se deseaba una serie de
protocolos que no sólo pudiera manejar estos tipos de hardware por
separado, sino que también hiciera posible conectarlos.
Comparado con el modelo OSI hay una gran diferencia en la forma en
que este modelo fue creado. El modelo OSI fue diseñado primero y
posteriormente se crearon los protocolos que se adecuaran al modelo.
Esto hizo al modelo OSI bastante genérico. El modelo TCP/IP, en
cambio, fue creado de la manera opuesta. Los protocolos fueron
diseñados para satisfacer los requerimientos del Departamento de
Defensa y luego de la descripción de estos protocolos surgió el modelo
de referencia. Esto quiere decir que el modelo TCP/IP en realidad no
encaja en ninguna red que no sea una red TCP/IP. Por otra parte, el
modelo por capas no es seguido en forma estricta. En el modelo TCP/IP
existen ciertas violaciones a este principio. El modelo TCP/IP tiene
cuatro capas, como se aprecia en la figura a continuación.
70
FIGURA 10 - MODELO DE CUATRO CAPAS TCP/IP
A continuación una descripción de las cuatro capas:
2.1.3.1 Capa de estación a red
Es la capa más baja del modelo. Es también llamada Capa de
Enlace o Capa de Interfaz de Red. El único requerimiento del
modelo es que esta capa debe ser capaz de transmitir y recibir los
datagramas IP que recibe de la capa superior. Se puede hacer un
paralelo con las capas física y de enlace del modelo OSI. Esto
implica que esta capa usualmente sólo es capaz de enviar
información a estaciones que estén conectados al mismo medio
físico.
Capa de Aplicación
Capa de Transporte
Capa de Internet
Capa de Estación a Red
Capa 4
Capa 3
Capa 2
Capa 1
71
2.1.3.2 Capa de Internet
Esta capa equivale a la capa de red en el modelo OSI. Su trabajo
consiste en llevar paquetes de la fuente al destino, a través de
diferentes redes de ser necesario. Sin embargo no hay garantía
de que el paquete llegue, o de que el orden de la transmisión se
respete en la recepción. Esta capa ofrece un servicio conocido
como "el mejor esfuerzo”. No hay noción de conexión en esta
capa. Los paquetes intercambiados son llamados datagramas IP,
los cuales consisten en un campo de cabecera y uno de
información.
Como en la capa de red de OSI, dispositivos intermedios,
llamados ruteadores, son necesarios para transmitir la información
a través de redes distintas. Los datagramas IP pueden ser
enviados a su destino mediante saltos de ruteador a ruteador.
Una vez más, como en la capa de red de OSI, esto implica que los
algoritmos de enrutamiento y de control de congestión son
aspectos importantes para la capa de Internet.
2.1.3.3 Capa de transporte
Para asegurar que múltiples aplicaciones puedan usar la red al
mismo tiempo, es necesario un mecanismo de nomenclatura. La
capa de Internet posee un mecanismo para identificar diferentes
estaciones, pero aun se hace necesario diferenciar entre los
72
diferentes procesos que hacen uso de la red. Esto es realizado por la capa de
transporte mediante el número de puerto. Esta capa tiene una
funcionalidad similar a la capa de transporte del modelo OSI.
El modelo TCP/IP tiene dos protocolos de capa de transporte. Uno
de ellos es el Transmission Control Protocol (TCP). Este protocolo
transforma el inseguro servicio por paquetes no orientado a la
conexión de la capa de Internet a un flujo orientado a la conexión
confiable de bytes. Es un protocolo muy importante pues le brinda
la confiabilidad a la comunicación.
El otro protocolo es el User Datagram Protocol (UDP). Este es un
protocolo para aplicaciones que no necesitan el servicio ofrecido
por TCP o quieren usar un protocolo propio. El UDP es
simplemente una extensión del IP. Es un protocolo inseguro, no
orientado a la conexión y cuya única extensión sobre el IP es la
presencia de un número de puerto y de un verificador de errores
(checksum).
73
2.1.3.4 Capa de aplicación
Como en el modelo OSI, la capa de Aplicación contiene
protocolos de aplicaciones de red. Entre estas se encuentran
aplicaciones de terminal virtual (TELNET), aplicaciones de
transferencia de archivos (FTP) y aplicaciones de correo
electrónico (SMTP).
2.2 Funcionamiento del protocolo IP
2.2.1 Formato del paquete IP
Cada paquete enviado por la capa IP se conforma de una cabecera IP
seguida por la información real a enviar. Al enviar la información el byte
más significativo es enviado primero y el menos significativo es enviado
último.
FIGURA 11 - FORMATO DE LA CABECERA IP
Versión IHL Tipo de Servicio Longitud Total
Identificación Flags Corrimiento del Fragmento
Time to Live Protocolo Checksum de Cabecera
Dirección IP Fuente
Dirección IP Destino
Opciones (no obligatorio)
0 31
74
El campo “Versión” en la actualidad tiene siempre el valor de 4. En un
futuro permitirá hacer la transición a IPv6 más sencilla. El campo IHL
(Internet Header Lenght) especifica la longitud de la cabecera en grupos
de 32 bits. La parte obligatoria de la cabecera IP consiste, como se
aprecia en la figura, en 5 palabras de 32 bits. Este por lo tanto es el
mínimo valor válido para este campo. El campo de “Tipo de Servicio”
(ToS) fue creado para proveer calidad de servicio, pero en la práctica ha
sido muy poco usado. Sin embargo para fines de brindar a la voz la
calidad requerida será necesario prestarle atención a este campo. El
tamaño del paquete IP esta especificado en el campo “Longitud Total”.
Es un campo de 16 bits por lo que la longitud máxima es de 65535
bytes. El campo “Identificación” es una ayuda para reconstruir
datagramas. Todos los fragmentos de un datagrama dado tienen el
mismo valor en este campo. El valor en este campo es incrementado
para cada datagrama enviado. Usando los campos de “Flags” y
“Corrimiento de Fragmento” la capa de Internet puede reensamblar
datagramas fragmentados. El campo “Time to Live” es usado para limitar
el tiempo de vida de un datagrama. El valor en este campo será
decrementado por cada ruteador que se encuentre en el camino.
Cuando el valor en este campo sea cero el datagrama será descartado.
El campo “Protocolo” es usado para especificar a qué protocolo
pertenece la información dentro del datagrama. Puede pertenecer al
TCP o a algún otro protocolo de control de la capa de Internet. El
75
“Checksum de Cabecera” se utiliza para verificar la recepción sin errores de la
cabecera IP. A continuación la cabecera contiene las direcciones de
fuente y destino en campos de 32 bits cada uno. Las opciones pueden
ser usadas para brindar facilidades adicionales a los datagramas IP
(timestamp, source routing, etc.).
2.2.2 Direccionamiento
Cada estación en una interconexión de redes (Internet) que usen IP,
debe tener una única dirección IP. La dirección IP es un valor de 32 bits
que puede ser clasificado de la siguiente manera:
FIGURA 12 - CLASES DE DIRECCIONES IP
Una dirección IP es normalmente mostrada en formato decimal con
puntos intermedios. Los 32 bits, que se separan en 4 grupos de 8, se
escriben en formato decimal separados por puntos.
0 Identificador de Red Identificador de Estación
1 Identificador de Red Identificador de Estación 0
1 Identificador de Red Identificador de Estación 1 0
1 Identificador de grupo Multicast 1 0
1 Reservado 1
1
0 1 1
Clase A
Clase B
Clase C
Clase D
Clase E
76
Las tres primeras clases contienen direcciones que pueden ser asignadas a
estaciones. Existen, sin embargo, algunas restricciones. Por ejemplo, el
identificador de estación no puede tomar el valor de 0 (dirección de la
red), ni el de 255 (broadcast). De las otras dos clases, sólo la clase D es
realmente usada. La clase E esta reservada para uso futuro. La clase D
especifica una dirección multicast, la que permite enviar información a un
grupo de estaciones. Es decir, un paquete es enviado a todas las
estaciones pertenecientes a un grupo multicast.
2.2.3 Enrutamiento
La capa de Internet usa la capa de enlace para poder transmitir la
información. Sin embargo, la capa de enlace puede solamente entregar
información a estaciones que estén conectadas al mismo medio. Para
poder enviar esta información a través de múltiples redes se usan los
ruteadores. Estos dispositivos conectan redes distintas y se aseguran
que los datagramas IP sean enviados a la red correcta. Explicaremos en
forma básica el mecanismo de enrutamiento.
Cuando la capa de Internet de la estación transmisora envía un
datagrama a alguna otra estación, primero examina la dirección IP de la
estación receptora. Esto es necesario porque la capa de Internet debe
comunicar a la capa de enlace a qué máquina enviar la información. Si la
77
dirección IP de destino se encuentra en la misma red la información se enviará
directamente hacia la estación destino. De no ser este el caso la capa de
Internet examina su tabla de enrutamiento. En esta tabla, de acuerdo a
la dirección IP de destino, se puede encontrar la dirección de otro
ruteador apropiado para llegar hacia la estación destino. Este ruteador
llevará a cabo el procedimiento anterior hasta que el datagrama llega a
su destino final.
Para asegurarse que las rutas escogidas sean las correctas, los
ruteadores se comunican entre si. Intercambian información de las redes
a las cuales están conectadas y de sus tablas de enrutamiento, después
de lo cual actualizan su propia tabla de modo que se obtiene la mejor
ruta para cada destino. El tipo de información y la forma en como es
intercambiada son determinados por el protocolo de enrutamiento usado.
Ejemplos de este tipo de protocolos son OSPF (Open Shortest Path
First) y BGP (Border Gateway Protocol).
2.2.4 ¿Por qué usar Redes IP?
Las redes IP tienen ciertas características no deseadas para la
transmisión de voz. Por ejemplo, el retardo de las celdas es variable y
difícilmente predecible, un mecanismo común en caso de congestión es
el descarte de paquetes, los datagramas no siguen necesariamente la
78
misma ruta para llegar de una misma fuente a un mismo destino por lo que
pueden llegar en desorden, etc. Sin embargo, transportar información de
voz en paquetes tiene algunas ventajas sobre el sistema tradicional.
Cuando se hace una llamada telefónica se reservan recursos para
construir un circuito temporal entre la fuente y el destino. El ancho de
banda usado durante toda la llamada es fijo lo que, por un lado, es una
garantía en términos de calidad de voz, pero por otro lado desperdicia
gran cantidad de ancho de banda porque durante una conversación hay
muchos intervalos en los cuales las personas permanecen calladas.
Usando Voz sobre IP estos silencios pueden ser detectados de modo
que sean descartados antes de enviarlos para ahorrar ancho de banda.
Otra ventaja es la posibilidad de compresión.
Llegado este punto una posible pregunta podría ser: Si el IP no es el
único protocolo basado en paquetes ¿Por qué usarlo específicamente?
Este protocolo fue diseñado para transporte de datos y tiene muy
limitados mecanismos para brindar calidad de servicio. La razón principal
es su amplio despliegue a lo largo del mundo. Otras alternativas son por
ejemplo Voz sobre Frame Relay (VoFR) o Voz sobre ATM (VoATM), las
cuales si bien brindan un mejor soporte para el tráfico en tiempo real,
son protocolos mucho menos difundidos.
79
2.3 Interoperabilidad y calidad de servicio
Hasta hace unos años los desarrollos realizados para comunicaciones en
tiempo real sobre las redes de datos eran propietarios, es decir, cada fabricante
producía sus protocolos, procedimientos y algoritmos propios. Esto traía como
consecuencia inmediata la no interoperabilidad entre equipos de distintos
fabricantes. Poco a poco fueron apareciendo recomendaciones y estándares
que fueron siendo adoptados por el mercado. En la actualidad una
comunicación de voz usando tecnología de VoIP, consiste básicamente en lo
siguiente:
Antes de que la transmisión de la información en tiempo real se lleve a cabo, la
conexión entre los puntos a comunicarse debe ser establecida mediante un
protocolo de señalización. Luego de este paso, la voz será comprimida
mediante algún algoritmo para luego ser encapsulada en una serie de
protocolos que se adapten a las necesidades de la transmisión en tiempo real.
Al llegar al otro lado los datos son desencapsulados, descomprimidos y pueden
ser reproducidos para el usuario final. Mientras dure la comunicación deben
existir mecanismos que controlen y monitoreen la llamada y que, una vez esta
termine, liberen los recursos utilizados. Todas estas funciones son cumplidas
en la actualidad por los protocolos RTP, RTCP, H.323, SIP, UDP, DiffServ,
MPLS y una serie de algoritmos de compresión de voz y cabeceras. A
continuación pasamos a explicar en forma más detallada en que consisten
estos protocolos.
80
2.3.1 Protocolos de Señalización
Los protocolos de señalización son usados para establecer, modificar y
terminar sesiones multimedia. A diferencia de la señalización para
telefonía convencional, sobre una red IP la señalización necesita
intercambiar información referente a requerimientos de ancho de banda,
codificadores de audio y video, capacidades de transmisión de datos,
etc. Antes de que se inicie una comunicación, es necesario estar seguro
que ambos puntos comparten las mismas capacidades. En la actualidad,
los principales protocolos que proveen estos servicios son: SIP y H.323.
2.3.1.1 SIP (Session Initiation Protocol):
SIP es un protocolo de la capa de aplicación que está siendo
diseñado por la IETF (Internet Engineering Task Force). SIP es un
protocolo basado en texto, debido a que fue derivado del
protocolo HTTP. El SIP puede ser encapsulado en TCP o UDP
(ver 2.1.2), pero en caso de usar UDP en la capa de aplicación se
deben proveer mecanismos que garanticen cierta confiabilidad. El
SIP es un protocolo que sigue el modelo cliente-servidor, lo que
en términos generales significa que un cliente hace una solicitud
(request) de un servicio y un servidor maneja la solicitud y
responde (response) con un servicio.
81
El manejo de los mensajes se puede realizar en dos modos: modo proxy y
modo de redireccionamiento. En el modo proxy, el servidor se
encarga de la localización y notificación al usuario llamado, por lo
que el proceso es transparente para el cliente. En el modo de
redireccionamiento, el servidor recibe la solicitud de contacto con
un usuario dado, pero en vez de localizarlo y enviarle la solicitud,
le envía al usuario llamante la dirección donde puede localizarlo.
El cliente debe enviar una nueva solicitud, esta vez direccionada
hacia el usuario final en vez de al servidor.
La versión actual del SIP (2.0) tiene 6 tipos de solicitudes:
INVITE: Invita a un usuario a una comunicación y establece
una nueva conexión. Es usada para identificar y localizar a un
usuario específico. Para la negociación de los parámetros de
la sesión (número de puertos, codificador de voz a usar, etc.)
usa este tipo de solicitud.
ACK: Es usada para indicar que una solicitud del tipo INVITE
ha sido aceptada.
OPTIONS: Es usada para recopilar información acerca del las
capacidades de los usuarios.
BYE: Termina una conexión entre dos usuarios.
CANCEL: Sirve para cancelar la búsqueda de un usuario.
REGISTER: Informa al servidor la actual localización de un
usuario, para que pueda ser ubicado donde se encuentre.
82
Cuando un servidor recibe una solicitud, envía una respuesta. Cada tipo de
respuesta está identificado por un código numérico. Existen 6
tipos de respuestas:
1xx: Información
2xx: Éxito
3xx: Redireccionamiento
4xx: Fallo en solicitud
5xx: Fallo en servidor
6xx: Fallo Global
El servidor mantiene informado al cliente por medio de estas
respuestas. Un listado más detallado de los códigos numéricos
puede hallarse en la especificación del SIP (RFC 2543).
Además del tipo de solicitud y del código numérico, los mensajes
SIP contienen más información. Un mensaje consiste en una línea
inicial, varios campos de cabecera, una línea en blanco y un
cuerpo del mensaje (opcional) que puede contener una
descripción de la sesión. Las sesiones se describen usando el
protocolo SDP (Session Description Protocol).
83
2.3.1.2 H.323
El H.323 es un estándar de la ITU-T. En su arquitectura cada
cliente pertenece a una zona y hay un “gatekeeper” en cada zona,
en el cual todos los clientes deben estar registrados. Dicho
“gatekeeper” brinda las funcionalidades de traducción de
direcciones y control de admisión y ancho de banda.
La especificación H.323 define 3 canales de señalización:
RAS (Registration, Admission and Status) - Canal establecido
entre el usuario y el “gatekeeper”. Es usado para registrarse y
solicitar recursos y ancho de banda para la llamada. Usa el
protocolo UDP.
H.225/Q.931 - Es el canal usado para comenzar y culminar
llamadas. También se usa para la provisión de servicios
suplementarios. Usa el protocolo TCP.
H.245 - Canal usado para transmitir información de control
durante una llamada y controlar los canales lógicos entre los
puntos finales. Usa el protocolo TCP.
En la actualidad el protocolo más usado es el H.323 (por ser más
antiguo), pero poco a poco el SIP está ganando mercado debido a
su simplicidad y su gran escalabilidad.
84
2.3.2 Protocolos Estándar para Transporte de Voz
Los requerimientos de las aplicaciones en tiempo real son diferentes a
los de las aplicaciones tradicionales, puesto que el énfasis se centra en
la disminución del retardo más que en la integridad de la información. El
protocolo TCP (Transfer Control Protocol) es utilizado para llevar a cabo
comunicaciones confiables, pero sus mecanismos de control de flujo y
detección de errores lo hacen no apropiado para transmisiones cuyo
retardo debe ser mínimo. Debido a esto se desarrolló el RTP (Real-Time
Transfer Protocol). Este protocolo puede correr sobre protocolos de
capas inferiores, con o sin orientación a la conexión, quienes se
encargan del entramado y la segmentación. Típicamente, las
aplicaciones encapsulan el RTP sobre el protocolo UDP (User Datagram
Protocol) para usar sus servicios de multiplexación y verificación de
errores. El RTP realiza las funciones de identificar el tipo de información
y marcar los paquetes con un número de secuencia y hora de envío. Hay
que notar que el RTP en sí no provee de ningún mecanismo para
asegurar la calidad de servicio y más bien confía en los protocolos de
capas inferiores para realizar tal tarea. A su vez el RTP utiliza un
protocolo llamado RTCP (Real-Time Control Protocol) que realiza un
monitoreo de la calidad de la comunicación y recopila información acerca
de los participantes.
85
2.3.3 Protocolos de Calidad de Servicio
Las redes basadas en IP serán la base de la infraestructura de la red
pública del siglo XXI y brindarán tanto servicios en tiempo real como
servicios para los cuales el retardo no sea importante. Sin embargo, el
brindarlos de manera exitosa depende de la posibilidad de proveer un
transporte confiable, predecible y diferenciado sobre IP. Con tráfico de
requerimientos muy especiales siendo transportados a través de una
infraestructura de red que por diseño es “best-effort”, el tópico de
Calidad de Servicio (Quality of Service: QoS) se vuelve clave.
Dentro de este contexto, QoS se refiere al exitoso alcance de un nivel de
calidad deseado o “clase de servicio”. Una clase de servicio se
caracteriza por un grupo de parámetros de desempeño que incluyen:
Retardo
Variación del retardo o jitter
Ancho de Banda
Pérdida de Paquetes
Estos parámetros son usados para diferenciar el nivel de calidad que
provee un servicio. Está implícita en el concepto de QoS la posibilidad
de diferenciar el tráfico hacia diferentes clases de servicio, las cuales
86
pueden ser tratadas en forma individual y predecible por los dispositivos de
red.
El principal problema con el IP clásico es que no fue diseñado para
manejar tráfico con distintos requerimientos de calidad. En una red
basada en IP todo el tráfico es tratado igual y el servicio está basado en
la disponibilidad de los recursos, sin ofrecer garantía alguna. Ante este
problema los proveedores de servicio evitaban la congestión
sobredimensionando sus enlaces de manera que el retado, el jitter y las
perdidas fueran mínimas. Esta solución es aceptable para transportar
voz sobre la red de telefonía pública, sin embargo para una red como
Internet, cuyo tráfico se duplica cada 4 meses, es prácticamente
imposible relacionar el volumen del tráfico de datos con el ancho de
banda de los enlaces a usar en una red IP. Debemos entonces usar otra
clase de mecanismos para poder llevar esta tarea a cabo de manera
eficiente.
Antes de poder entregar calidad de servicio al tráfico que atraviesa una
red, se debe implementar mecanismos que puedan separar dicho tráfico
en diferentes clases de servicio. Por ejemplo, los requerimientos de
aplicaciones como VoIP son distintos que los de fax o que los de correo
electrónico, los que son menos sensibles al retardo y ancho de banda.
Por lo tanto, tráfico con diferentes requerimientos debe ser separado en
87
diferentes categorías. Este concepto de clasificación de tráfico se conoce
como Clase de Servicio (Class of Service: CoS).
Para definir y brindar una Clase de Servicio los requerimientos tanto del
usuario como de la aplicación deben ser conocidos por la red. A su vez
la red debe ser capaz de proveer los mecanismos que logren que el
servicio alcance los parámetros de calidad requeridos. Técnicas
recientes que enfrentan este problema incluyen el manipular el campo
ToS (Type of Service) de la cabecera IP, o encapsular el paquete IP.
Estas técnicas son usadas por el DiffServ (Differentiated Services) y el
MPLS (MultiProtocol Label Switching), que se encuentran bajo revisión
en la IETF. Veremos a continuación con más detalle de qué se tratan
estas técnicas.
2.3.3.1 DiffServ
El DiffServ marca cada paquete que tenga requerimientos
especiales de servicio, permitiendo de esta manera que las
decisiones de enrutamiento sean tomadas por paquete en vez de
por sesión. Este proceso hace más eficiente el uso del ancho de
banda porque elimina la necesidad de reservar ancho de banda
ya que no se sabe cuánto se necesita exactamente.
DiffServ marca el paquete usando el campo ToS de la cabecera
IPv4. No se ciñe a la actual especificación del uso del campo ToS
(RFC 1349), sino que más bien lo renombra como el campo DS
88
(Differentiated Services), el cual incluye un subcampo de seis bits: DSCP (CD
Code Point) y dos bits actualmente no usados. El campo DSCP
lleva información acerca de los requerimientos del servicio, o
prioridad relativa del paquete IP. Usando los 6 bits, el DiffServ es
capaz de definir 64 niveles de servicio, permitiendo una mayor
granularidad. Por ejemplo actualmente están definidas las clases
de servicio:
Best Effort (RFC2474), que no da ningún tratamiento especial
al tráfico, otorgándole el ancho de banda que no está siendo
ocupado.
Expedited Forwarding (RFC 2598), usado para establecer un
servicio con ancho de banda garantizado, minimizando el
retardo y la pérdida de paquetes.
Assured Forwarding (RFC 2597), define una clase de servicio
con una garantía de entrega mayor a la del Best Effort, pero
inferior a la de Expedited Forwarding. Interiormente define
cuatro distintas clases de tráfico, cada una con tres posibles
probabilidades de descarte.
Gracias a que el DiffServ trabaja en la capa 3, la calidad de
servicio solicitada puede ser alcanzada hasta que el paquete
alcance su destino, ya que cada ruteador lee la cabecera IP.
Ahora, veamos los mecanismos que hacen posible que, una vez
89
reconocido un paquete dentro de una clase de servicio, los parámetros de
calidad deseados sean alcanzados.
Los ruteadores de borde de la red IP deben cumplir la tarea de
acondicionar el tráfico, es decir clasificar el tráfico - según
diversos criterios - y marcar el campo DS, monitorear y modificar
las características de la distribución del tráfico cuando sea
necesario, y de reforzar acuerdos de servicio entre redes IP bajo
distintas administraciones. Gracias a que son los ruteadores de
borde los que realizan esta minuciosa tarea, los ruteadores en el
núcleo ven simplificada su labor en forma considerable.
Los ruteadores de núcleo cumplen la función de leer el campo DS
y de, según la clase de servicio, distribuir los paquetes entre las
distintas colas de salida que existen en cada interfaz. Las colas de
salida proveen un alto grado de control sobre la calidad entregada
al tráfico. Cuando existe congestión en una interfaz las colas se
usan para mantener en espera, en forma ordenada, al tráfico en
exceso mientras la congestión disminuye. Para proveer diferentes
niveles de QoS a diferentes tipos de tráfico, se puede otorgar
niveles de prioridad a las colas de salida. De este modo paquetes
con distintos requerimientos de calidad pueden ser localizados en
colas separadas y ser tratados en forma distinta en una misma
interfaz.
90
Las colas de salida deben ser administradas en forma cuidadosa para prevenir
la ocurrencia de pérdida de paquetes y retardo excesivo. Estos
problemas pueden ocurrir bajo numerosas situaciones, pero la
principal razón es que hay demasiados paquetes esperando ser
enviados y muy poco espacio en la cola. WRED (Weighted
Random Early Detection) y WFQ (Weighted Fair Queuing) son
mecanismos que ayudan a lidiar con las situaciones de
congestión.
RED (Random Early Detection) trabaja con el TCP (Transfer
Control Protocol) para detectar y evitar la congestión en el núcleo
de la red. Cuando el RED detecta que los datos están llegando a
una velocidad mayor a la que pueden ser enviados, un algoritmo
es usado para descartar paquetes en forma aleatoria. Este
descarte causa que el TCP haga más lenta la transmisión de los
distintos flujos de datos desde su respectiva fuente, lo que a su
vez provoca un uso mucho más eficiente de la red. WRED ajusta
los parámetros del algoritmo de descarte para que los flujos de
datos de alta prioridad tengan una probabilidad mucho menor de
ser descartados en caso de congestión.
WFQ usa un algoritmo que provee tratamiento preferencial a los
volúmenes bajos de tráfico y permitiendo a los volúmenes altos de
tráfico obtener igualdad en la capacidad de cola restante. Este
91
proceso es usado para evitar que las ráfagas que son muy largas (en su
mayoría pertenecientes a aplicaciones que no tienen mayores
requerimientos en cuanto a retardo) causen retrasos a las ráfagas
cortas (normalmente aplicaciones de voz). Bajo el ambiente de
DiffServ el algoritmo usa los valores del campo DS para tomar
decisiones.
En resumen, el DiffServ provee un modelo de clasificación de
tráfico altamente escalable y estándar que puede ser fácilmente
administrada por los ruteadores de la red IP.
2.3.3.2 MultiProtocol Label Switching: MPLS
MPLS es una tecnología emergente que clasifica el tráfico en
diferentes flujos que pueden ser manejados en forma diferente de
acuerdo a ciertas condiciones específicas. Aunque el MPLS
puede ser utilizado para brindar distintas calidades de servicio, su
fuerza reside en su facilidad para realizar ingeniería de tráfico.
Mientras que QoS se refiere al concepto de clasificación,
priorización y administración del tráfico, la ingeniería de tráfico se
refiere al concepto de la elección de rutas y la manipulación de los
flujos.
MPLS añade a cada paquete que entra a la red una etiqueta que
permite que sea encaminado por una cierta ruta a través de la red.
92
Al salir de la red MPLS la etiqueta es removida y el paquete es enrutado por
los métodos tradicionales del IP. Una etiqueta es un valor corto de
longitud fija que se lleva en la cabecera del paquete para
identificarlo dentro de la red. Es análoga al VPI/VCI del ATM o al
DLCI del Frame Relay, porque sólo tiene significado local, no lleva
información de la cabecera de la capa de red y es usada para dar
al paquete un trato específico. El mecanismo de selección de
rutas de virtualmente todas las tecnologías de conmutación (Ej.:
ATM, Frame Relay) incluyendo al MPLS se basa en un algoritmo
de cambio de etiquetas. Los conmutadores MPLS ignoran la
cabecera de la capa de red y retransmiten el paquete usando
dicho algoritmo. Cuando llega un paquete, el conmutador utiliza el
número del puerto de entrada y la etiqueta para llevar a cabo una
búsqueda exacta en su tabla de enrutamiento. Al encontrar una
coincidencia se recupera la etiqueta de salida y la interfaz de
salida, se procede a remplazar la etiqueta de entrada y a
direccionar el paquete hacia la interfaz respectiva para ser
transmitido hacia el siguiente punto.
Bajo el esquema convencional de enrutamiento, el tráfico IP sigue
el camino más corto a través de la red; en contraste, bajo el
esquema MPLS, la ruta tomada por el tráfico IP puede ser
predeterminada configurando rutas específicas. Moviendo el
tráfico de la ruta más corta determinada por enrutamiento
93
convencional a la ruta menos congestionada, el MPLS puede equilibrar el
tráfico de la red y de esta forma mejorar la eficiencia del
enrutamiento IP. El prevenir la sobre o sub-utilización de los
enlaces de la red mejora los tiempos de respuesta y la cantidad
de tráfico cursado puede ser maximizada.
De manera similar al ATM, el MPLS utiliza un mecanismo de
señalización, como RSVP (Resource Reservation Protocol) o CR-
LDP (Constraint-based Routing Label Distribution Protocol), para
reservar recursos y establecer rutas a través de la red.
2.4 Algoritmos de compresión de voz
La conversación humana y, en general, todo lo que escuchamos se transmite
en forma analógica. La comunicación analógica, si bien puede ser ideal para la
comunicación directa, como método de transmisión no es eficiente ya que es
muy propenso al ruido. En las primeras redes telefónicas, cuando la
comunicación analógica pasaba a través de los amplificadores para elevar el
nivel de la señal, no solo se amplificaba la voz sino también el ruido. Esto
resultaba a menudo en una conexión inservible.
La transmisión digital consiste en el muestreo continuo de la señal de voz y su
transformación en datos consistentes en sólo ceros y unos. Las señales
digitales son mucho más inmunes al ruido de línea por lo que la inteligibilidad
94
de las comunicaciones puede garantizarse a grandes distancias. Cuando los
beneficios de la transmisión digital se volvieron evidentes, las redes telefónicas
migraron hacia el PCM (Pulse Code Modulation).
La modulación PCM hace un muestreo del sonido analógico 8000 veces por
segundo y convierte cada muestra en un código numérico. Según el Teorema
de Nyquist si se hace un muestreo de una señal al doble de la frecuencia
máxima de interés, es posible regresar dicha señal a su forma analógica.
Gracias a que el mayor contenido de la conversación humana se encuentra por
debajo de los 4000 Hz, una frecuencia de muestreo de 8000 Hz (una muestra
cada 125 microsegundos) es suficiente para la transmisión de voz.
Después que la onda es muestreada, ésta es convertida a una forma digital
discreta. Dicha muestra es representada por un código que indica la amplitud
de la onda en el instante en que la muestra fue tomada. El PCM usado para
telefonía usa 8 bits para codificar la voz y mediante un método de compresión
logarítmica se asignan más bits a las señales de baja amplitud. La velocidad
final de transmisión es de 64000 bits por segundo (8000 muestras/segundo x 8
bits/muestra). Ésta es la velocidad estándar para un canal de comunicación
digital telefónica.
Dos variaciones básicas del PCM de 64 Kbps son usadas: la ley A y la ley .
Ambos métodos utilizan la compresión logarítmica para lograr con tan sólo 8
bits una calidad equivalente a una modulación PCM de 12 ó 13 bits; y difieren
95
en tan solo unos mínimos detalles de compresión. En el Perú, como en
Europa, se usa la ley A.
Otro método de compresión comúnmente usado es el ADPCM (Adaptative
Differential Pulse Code Modulation). El estándar ITU-T G.726 usa el ADPCM
para codificar la señal en muestras de 4 bits, obteniéndose una velocidad de
transmisión de 32 Kbps. A diferencia del PCM, los 4 bits no representan la
amplitud de la onda al momento del muestreo, sino la diferencia en amplitud así
como la velocidad de cambio de dicha amplitud, empleándose una
rudimentaria forma de predicción lineal.
Tanto PCM como ADPCM son codificadores de “onda”, pues usan técnicas de
compresión que explotan características redundantes de la onda en sí. En los
últimos 15 años se han desarrollado nuevas técnicas de compresión que se
basan en el conocimiento que se tiene de la fuente de generación del habla.
Estas técnicas emplean procedimientos de procesamiento de señal que
comprimen la voz mandando solamente información simplificada acerca de la
excitación de voz original y de la forma del tracto vocal, requiriéndose menos
ancho de banda para transmitir dicha información. Dichas técnicas pueden ser
agrupadas como codificadores de “fuente”, y comprenden al LPC (Linear
Predictive Code), el CELP (Code Excited Linear Prediction) y el MP-MLQ
(Multipulse – Multilevel Quantization).
96
Diversos métodos de compresión de voz están estandarizados por la ITU-T en
la serie G de recomendaciones. Entre los estándares de codificación de voz
más populares están:
G.711, que usa la técnica de codificación PCM a 64 Kbps explicado
anteriormente. El formato usado por las redes telefónicas convencionales.
G.726, que usa la técnica de codificación ADPCM a 40, 32, 24 y 16 Kbps.
Algunas centrales telefónicas soportan este tipo de codificación.
G.728, que usa la técnica de codificación CELP a 16 Kbps con baja
variación de retardo. Esta codificación debe ser traducida a otro formato que
pueda ser entendido por las centrales para poder ser usado en la red
pública.
G.729, que usa la técnica de compresión CELP y permite que la voz sea
transmitida a 8 Kbps. Existen dos variaciones de este estándar, los cuales
proveen una calidad de voz equivalente al ADPCM de 32 Kbps.
G.723.1, parte de la familia de estándares H.324, puede ser utilizado para
comprimir voz u otras señales de audio a velocidades de transmisión muy
bajas. Este estándar permite el uso de dos velocidades 5,3 y 6,3 Kbps; el
primero está basado en CELP, brinda una buena calidad y flexibilidad; el
segundo está basado en MP-MLQ y tiene mejor calidad.
Como los codificadores se basan cada vez más en técnicas de compresión
subjetivas, los parámetros clásicos usados para medir la calidad de la voz
como la Distorsión Armónica Total y la Relación Señal a Ruido guardan cada
97
vez menos relación con la calidad obtenida. Es así que para medir la calidad
de la voz se usa el parámetro conocido como MOS (Mean Opinion Score). Las
pruebas de MOS consisten en un grupo grande de oyentes que dan a cada
muestra de voz un puntaje de 1 (malo) a 5 (excelente). Los puntajes son luego
promediados obteniendo en valor del MOS. Este tipo de pruebas se usa para
comparar cuan buena es la respuesta de un determinado método de
codificación a diferentes niveles de ruido, múltiples codificaciones y
decodificaciones, etc. Los datos obtenidos pueden ser usados para comparar
los métodos entre sí.
La tabla a continuación muestra el MOS obtenido para distintos codificadores
ITU-T. Se puede apreciar la relación entre varios codificadores de bajas
velocidades y el estándar PCM.
TABLA 2.1 - MÉTODOS DE COMPRESIÓN Y SUS RESPECTIVOS PUNTAJES MOS
(*) Millones de instrucciones por segundo
Método de Compresión
Velocidad de Transmisión (Kbps)
Procesamiento (MIPS)*
MOS
G.711 PCM 64 0,34 4,1
G.726 ADPCM 32 14 3,85
G.728 LD-CELP 16 33 3,61
G.729 CS-ACELP 8 20 3,92
G.729 x2 codificaciones 8 20 3,27
G.729 x3 codificaciones 8 20 2,68
G.729a CS-ACELP 8 10,5 3,7
G.723.1 MPMLQ 6,3 16 3,9
G.723.1 ACELP 5,3 16 3,65
98
Como se puede apreciar en la tabla 2.1, uno de los mayores problemas es la
distorsión de la señal debido a múltiples codificaciones y decodificaciones
(conocidas como codificaciones en tandem). Cuando una señal de voz es
comprimida usando G.729 se puede degradar del MOS 3,92 (muy bueno) hasta
2,68 (normalmente inaceptable) tras tres codificaciones en tandem).
Para entender cómo codificadores de baja velocidad como el G.726 puede
llegar a obtener un alto puntaje MOS, se debe saber como funcionan. Estudios
realizados a patrones de voz, nos muestran que un porcentaje significativo de
las comunicaciones de voz consiste en silencios prolongados interrumpidos por
ráfagas de voz las cuales están altamente correlacionadas y son repetitivas.
Basándose en lo anterior se puede sacar ventaja de los patrones de voz
usando modelos matemáticos para predecir el sonido que a continuación será
emitido. Usando el mismo modelo matemático tanto en el codificador como en
el decodificador, sería necesario transmitir solamente la diferencia entre el
sonido esperado y el sonido realmente emitido. La calidad del G.726 a 32 Kbps
es muy buena, mas, desafortunadamente, al usar velocidades menores (24, 16
Kbps) el puntaje MOS diminuye considerablemente.
Para disminuir aún más la tasa de transmisión de codificadores tales como el
G.729 y G.723.1, y seguir manteniendo una calidad de voz aceptable, es
necesario abandonar las codificaciones tipo PCM basadas en la onda. Uno de
los factores más interesantes del LPC y de otros codificadores híbridos es el
hecho que la voz real no es transmitida a través de la red. Dichos codificadores
99
sintetizan el tracto vocal (cuerdas vocales, pulmones) y un filtro sintetiza otros
componentes (boca, lengua, labios, etc.). De esta manera se disminuye en
forma dramática la cantidad de bits requeridos a comparación con el PCM. Por
ejemplo, la codificación LPC toma una muestra de voz cada 20 milisegundos,
en cambio usando PCM se hubieran tenido que tomar 160 muestras en ese
mismo lapso de tiempo.
Codificadores híbridos tales como el CELP, basados en la tecnología LPC han
añadido un análisis mejorado de la voz que suprimió en gran parte la
apariencia robótica que daban a la voz los primeros codificadores. Los
codificadores híbridos requieren sintetizadores más complejos, con 8 ó 10
parámetros que son actualizados cada 20 milisegundos. En el afán de
optimizar la calidad de voz, el CELP puede demostrar una baja calidad de
transmisión para señales que no son de voz como las músicas de espera.
Por otro lado, la compresión y posterior descompresión de la señal de voz trae
otra consecuencia a ser tomada en cuenta: se incrementa el retardo total.
Dicho retardo es considerado aceptable de no sobrepasar los 200
milisegundos. Existen dos tipos de retardo en las redes telefónicas actuales: el
retardo de propagación, causado por la velocidad de la luz ya sea en la fibra o
en el cobre; y el retardo de serialización, causado por los dispositivos que
manejan la señal de voz a lo largo de la ruta que ésta toma a través de la red.
Si bien el retardo de propagación es casi imperceptible (un cable de cobre de
21000 Kilómetros causaría un retardo de alrededor de 70 milisegundos)
100
añadido al retardo de serialización puede causar una notable degradación en
la comunicación.
El retardo de serialización es causado por varios factores: el tiempo necesario
para comprimir y descomprimir la señal de voz, el tiempo usado para mover el
paquete de voz a la cola de salida y el retardo causado por la cola misma. La
tabla 2 muestra los retardos introducidos por los distintos codificadores.
TABLA 2.2 - RETARDO INTRODUCIDO POR LOS CODIFICADORES
Método de Compresión Velocidad de Transmisión (Kbps)
Retardo de Compresión (ms)
G.711 PCM 64 0,75
G.726 ADPCM 32 1
G.728 LD-CELP 16 3-5
G.729 CS-ACELP 8 10
G.729a CS-ACELP 8 10
G.723.1 MPMLQ 6,3 30
G.723.1 ACELP 5,3 30
Existen dos parámetros relacionados al retardo: el retardo absoluto y el jitter. El
retardo absoluto, si es muy grande, interfiere con el ritmo normal de una
conversación pues le resta naturalidad y fluidez. El retardo además no es un
parámetro constante pues puede variar según el camino que sigan los
paquetes a través de la red y de la congestión de la misma. La variación del
retardo es conocida como jitter y obliga a usar un buffer de espera para evitar
discontinuidades en el flujo de voz. Si ninguna información es captada durante
un lapso determinado las tramas son reemplazadas por otras calculadas por
101
diversos métodos de predicción, basados en las últimas tramas recibidas. De
persistir esta condición (por más de 30 ó 50 ms) se produce un silencio total en
el receptor.
2.5 Algoritmos de compresión de cabeceras
Desde la publicación del protocolo RTP en el RFC 1889, ha habido un
creciente interés en usarlo para conseguir la tan deseada interoperabilidad
entre diferentes implementaciones de redes de audio y video. Sin embargo es
bastante evidente el que la cabecera de 12 bytes del RTP es demasiado
grande para una carga de solamente 20 bytes y presenta serios problemas en
líneas de baja velocidad como modems de 14,4 ó 28,8 Kbps.
El tamaño de la cabecera debe ser reducido mediante algoritmos de
compresión como se ha estado haciendo con gran éxito con las cabeceras de
TCP. La compresión puede ser aplicada a la cabecera RTP por si sola y entre
los puntos finales de comunicación o a la combinación de cabeceras IP, UDP y
RTP de enlace en enlace. Comprimir los 40 bytes que conforman la
combinación de las cabeceras provee sustancialmente más ganancia que
comprimir sólo los 12 bytes de la cabecera de RTP ya que el resultado es
aproximadamente el mismo (de 2 a 4 bytes) en cualquiera de los dos casos. La
compresión por enlace significa un mejor funcionamiento ya que el retardo y la
tasa de pérdida son menores.
102
Para la compresión de cabeceras TCP, el primer factor de reducción viene del
hecho que la mitad de los bytes en la cabecera IP y TCP se mantienen
constantes mientras la conexión se mantenga activa. Tras mandar la cabecera
sin comprimir una vez, estos campos pueden ser deducidos de las cabeceras
comprimidas enviadas a continuación. El resto de la compresión se consigue
con codificación diferencial en los campos cambiantes y de eliminar por
completo algunos campos, calculando los cambios de la longitud del paquete.
Esta longitud debe ser indicada por el protocolo de la capa de enlace.
Para la compresión de la cabecera RTP, algunas de las técnicas mencionadas
anteriormente pueden ser aplicadas. Sin embargo la ganancia principal viene
del hecho que aunque varios campos cambian en cada paquete, la diferencia
de paquete a paquete es a menudo constante y por consiguiente la derivada de
segundo orden es cero. Si tanto el compresor como el descompresor
mantienen una estadística del estado de la cabecera sin comprimir y de la
derivada de primer orden, el descompresor podrá reconstruir la cabecera
original sin pérdida alguna de información debiendo ser comunicados solo los
cambios de la derivada de primer orden.
Así como en la compresión de la cabecera TCP/IP se mantiene ésta
estadística para múltiples y simultáneas conexiones TCP, en la compresión
IP/UDP/RTP también es posible. Para dicho fin la cabecera comprimida lleva
un número entero, conocido como CID (session Context Identifier), para indicar
a cual de las múltiples sesiones pertenece el paquete.
103
2.6 Transmisión de fax
De lo dicho en las páginas anteriores se puede intuir que no todas las
tecnologías usadas para transmitir voz son aplicables a la transmisión de fax.
Por ejemplo, cuando se transmite voz se puede tolerar la pérdida de los
paquetes que tengan demasiado retardo, ya que después de haber reproducido
la señal de voz la información faltante ya no es útil; esto no es verdad en el
caso del fax ya que el retardo es un punto critico y, peor aún, dependiendo de
la información perdida la transmisión podría abortar. Esto obliga a diferenciar
las transmisiones de voz y fax para así poder darles un trato diferenciado
según sus respectivas necesidades.
La información original de fax es digital. Sin embargo, es modulada y
convertida a analógica para su transmisión en la RTB, usando 64 Kbps de
ancho de banda en ambas direcciones. Para su transmisión sobre la red de
datos se revierte esta conversión y se recupera la información digital original. Al
entregar la información al fax remoto se debe volver a convertir la información a
su forma analógica. La transmisión digital es mucho más eficiente y reduce el
ancho de banda, utilizándose un máximo de 14,4 Kbps.
Un punto importante en la implementación de una red de datos que sea capaz
de transportar faxes es el problema de la temporización inexacta de los
mensajes causados por el retardo a través de la red. Los equipos que realizan
104
la función de gateways deben compensar la pérdida de la temporización de
los mensajes para que el protocolo T.30 opere sin errores.
La pérdida de paquetes puede presentar un problema aún mayor, dependiendo
del tipo de terminal de fax o si el modo de corrección de errores esté habilitado.
Para solucionar este problema se usan dos métodos: repetir la información en
paquetes subsecuentes para que el error sea corregido por el receptor y usar
un protocolo de transporte con mecanismo de corrección de errores como TCP
para asegurar la llegada de la información a cambio de un aumento en el
retardo.
105
3 DISEÑO DE RED
106
Para iniciar el análisis de la nueva red, se va a describir primero las
características de la operadora modelo considerada en el presente trabajo. La
premisa en la que se basa la operación de la operadora modelo, es que se
trata de una empresa extranjera que ingresa al mercado peruano para ofrecer
servicios de portador o “carrier” de tráfico de voz LDN/LDI y de servicios de
Internet.
En la parte inicial de este capítulo se describirán las premisas sobre las cuales
se realizó la implementación de la red actual en cuanto a servicios soportados y
parámetros de tráfico por cada uno de ellos. Posteriormente se mostrará la
arquitectura de la red actual que soporta dichos requerimientos y por último, se
describirá la arquitectura alternativa de una nueva concepción de red que
introduce mejoras cualitativas y cuantitativas.
La condición inicial que se está considerando, es que la red actual está
operando y que por tanto el cambio tecnológico propuesto se estaría
implementando en una red existente, que es el caso más crítico para un
análisis de costo beneficio, ya que ya se hizo una primera inversión para la
arquitectura del la red actual y se estaría analizando una segunda inversión.
3.1 Características y requerimientos de la operadora modelo
La empresa modelo ha dimensionado su red actual de acuerdo a los servicios
que ha planeado ofrecer y de acuerdo a la participación en el mercado peruano
107
que ha proyectado, el último de los cuales proporciona los parámetros de
trafico requeridos para el diseño de capacidades de red.
3.1.1 Servicios ofrecidos
Los servicios que ofrece la operadora modelo son:
3.1.1.1 Servicios de portador LD (Telefonía)
Transporte general de llamadas de origen y destino nacional e
internacional. Estos servicios se ofrecen a través de 4
modalidades:
Servicio de Llamada por llamada: Mediante el marcado de un
código del tipo 19XX cualquier usuario de la red pública de
telefonía perteneciente a un Departamento donde la empresa
modelo tenga PdI (Punto de Interconexión con la PSTN),
puede efectuar llamadas LDN y LDI a ser transportadas por la
propia operadora modelo.
Según las regulaciones vigentes cualquier empresa que brinde
este servicio debe hacerlo tanto para tráfico LDN como para
LDI, es decir es una asociación indivisible de tal forma que no
pueden haber empresas operadoras que sólo brinden
servicios de LDI por ejemplo.
108
La operadora modelo tiene la posibilidad de facturar este servicio directamente
al usuario o indirectamente a través de un servicio que brinda
Telefónica del Perú de facturación indirecta. En el caso de una
operadora nueva, la opción de facturación indirecta es lo más
indicado.
Servicios mediante acuerdos de presuscripción: Es similar al
servicio de llamada por llamada. Mediante este servicio
cualquier abonado de la red pública de telefonía que haya
firmado un acuerdo de presuscripción y que pertenezca a un
Departamento donde la empresa modelo tenga PdI (Punto de
Interconexión con la PSTN), estará en la capacidad de
encaminar todas las llamadas que efectúe con destino LDN y
LDI a través de una única empresa operadora. En este caso la
operadora modelo realizará el transporte hacia el destino
seleccionado a todos los usuarios que se presuscriban a la
misma.
En este caso es usual que el tipo de facturación a los usuarios
se realice de forma directa.
Servicio de tarjetas prepago: Mediante el discado de un
número de acceso, generalmente del tipo 0800, y un código
PIN, cualquier abonado de la red pública de telefonía podrá
realizar llamadas LDN y LDI a través de la operadora modelo.
Para este fin la operadora modelo debe contar con una
109
plataforma prepago a la cual se encaminarán las llamadas de
este tipo.
Servicio de terminación de tráfico internacional: A diferencia
de las tres modalidades anteriores, este no es un servicio que
se preste a abonados de la PSTN, si no que se origina
mediante acuerdos de interconexión con empresas portadoras
internacionales para terminar tráfico en el Perú. Para tal fin,
se establecen enlaces de interconexión directos y se puede
terminar tráfico en la PSTN peruana. Lo más conveniente es
tener el telepuerto LDI donde el volumen de tráfico es mayor,
por lo cual la operadora modelo ha visto conveniente
implementarlo en Lima. El tráfico cuyo destino es un
Departamento diferente, se encaminará a través de los PdI
(puntos de interconexión con la PSTN) que se tengan
implementados a lo largo del País o a través de Telefónica del
Perú, empresa que tiene presencia en todos los
Departamentos. Es importante mencionar la diferencia de
costo de terminar tráfico en el Departamento destino de la
llamada a través de la red de la operadora modelo, y el
terminar tráfico a través de la red de Telefónica (en le primer
caso no se incurre en costos de transporte). Es por ese motivo
que la eficiencia de todos estos servicios van de la mano con
110
la estrategia de despliegue de los PdI en los Departamentos
de mayor volumen de tráfico.
Asimismo, el enlace LDI con la empresa o empresas
operadoras extranjeras servirá para encaminar el tráfico de
este tipo que se origine en Perú a través de los primeros 3
tipos de servicio de portador LD listados.
3.1.1.2 Servicios de Internet
Es un servicio de Internet sin overbooking (calidad 1:1) dirigido
principalmente al área corporativa, esto es a empresas ubicadas
en Lima y principales ciudades del Perú.
El esquema de acceso de los usuarios a la red se realiza por
medio de tecnología inalámbrica, ofreciéndose distintas
velocidades de datos según las siguientes capacidades:
64 kbps.
128 kbps
256 kbps
512 kbps
1024 kbps
2048 kbps
Asimismo se ofrecen los siguientes servicios de valor agregado:
Servicios de correo SMTP
111
Servicios de correo POP
Cuentas email
Web Hosting
Dominios Virtuales
3.1.2 Requerimientos de tráfico
Los requerimientos de tráfico para el dimensionamiento de la red que
brinde servicios de voz e Internet descritos en el ítem anterior, se basan
en las siguientes premisas:
3.1.2.1 Red de Voz
Capacidad para soportar 8 millones de minutos mensuales a
través de los tres primeros servicios de Portador LD listados
anteriormente; llamada por llamada, acuerdos de
presuscripción y tarjetas prepago. Estos servicios incluyen
tanto tráfico LDN como LDI. Esta estimación se hizo en base a
proyecciones considerando menos del 20% del flujo de tráfico1
en estas modalidades que se generan en Perú en la
actualidad.
Acuerdo con una empresa portadora de EEUU para terminar 1
millón de minutos mensuales en Perú.
1 Esta información se obtuvo mediante conversaciones con personal que labora en una de las
empresas de Telecomunicaciones más grandes de Perú
112
PdI (puntos de interconexión con la PSTN) en Lima y en las 4
Ciudades cuyos Departamentos sean los de mayor tráfico
nacional.
Es importante recalcar que la presencia de la operadora en las 4
ciudades de mayor tráfico a través de PdI’s, da la posibilidad de
abaratar costos para el transporte minutos, teniendo en cuenta
que la regulación vigente plantea un esquema de costos
Departamentales, de tal forma que las llamadas Locales son las
que se realizan dentro de un mismo Departamento, en cambio,
las llamadas entre Departamentos diferentes son de Larga
Distancia Nacional (LDN). Los costos de las llamadas obedecen a
esta segmentación, y es por eso que al tener presencia en una
ciudad la operadora modelo será capaz de transportar los minutos
por su propia red y no tener que pagar costos de transporte a otra
empresa operadora.
3.1.2.2 Red de Datos
Presencia en Lima y en 4 ciudades principales del interior del
País.
Capacidad de ofrecer hasta 5 enlaces E1 en cada
departamento y 20 E1s en Lima. (cada E1 equivale a 2Mbps o
32 canales de 64kbps).
En el caso de Lima implementar 3 nodos que se repartan la
capacidad de 20 E1s.
113
La calidad del servicio de Internet es 1:1.
3.2 Arquitectura de Red Actual
Teniendo en cuenta las consideraciones descritas en el ítem 3.1, la operadora
modelo implementó una red para soportar los servicios de voz y otra distinta
para soportar los servicios de datos.
3.2.1 Dimensionamiento de la Red Actual
El dimensionamiento de ambas redes se detalla de manera separada a
continuación:
3.2.1.1 Dimensionamiento de la Red de Voz
Las tres premisas para el dimensionamiento son:
Manejar 8 millones de minutos mensuales LDN y LDI a través
de servicios de Portador LD de la operadora modelo.
Terminar 1 millón de minutos mensuales en Perú.
PdI (puntos de interconexión con la PSTN) en Lima y en las 4
Ciudades cuyos Departamentos sean los de mayor tráfico
nacional.
114
El primer paso es la segmentación de los requerimientos según:
a. Segmentación por volumen de tráfico de cada Departamento.
b. Segmentación por volumen de tráfico comparativo entre Lima
y los 4 Departamentos que le siguen en tráfico.
c. Segmentación por tipo de Servicio Portador LD.
d. Segmentación por tráfico LDN y LDI.
En tal sentido presentamos las siguientes tablas:
TABLA 3.1 - DISTRIBUCIÓN DEL TRÁFICO POR DEPARTAMENTOS
Departamentos Porcentaje de Distribución de Tráfico
Lima y Callao 60.00%
La Libertad 5.00%
Arequipa 5.00%
Lambayeque 3.00%
Piura 3.00%
Otros Departamentos 24.00%
Fuente: En base a estadísticas de Osiptel, publicadas en su página Web.
TABLA 3.2 - TABLA DE DISTRIBUCIÓN DEL TRÁFICO (AMBITO DE LA OPERADORA MODELO)
Departamentos Porcentaje de Distribución de Tráfico
Lima y Callao 78.00%
La Libertad 7.00%
Arequipa 7.00%
Lambayeque 4.00%
Piura 4.00%
Fuente: En base a estadísticas de Osiptel, publicadas en su página Web.
115
TABLA 3.3 - DISTRIBUCIÓN DE TRÁFICO POR CADA TIPO DE SERVICIO PORTADOR LD
Servicios LDN y LDI Porcentaje de Distribución
Preselección 30.00%
Llamada por llamada 60.00%
Tarjetas Prepago 10.00%
Fuente: Se ha realizado una proyección tomando en cuenta la información disponible en la página web de Osiptel y la magnitud de servicios de llamada por llamada existente en otros países. Es necesario hacer esa proyección ya que el servicio de llamada por llamada es relativamente nuevo y Ospitel no tiene información de su magnitud actualizada.
TABLA 3.4 - LDI VS LDN
Tipo de Tráfico Porcentaje de Distribución
LDN 88.00%
LDI 12.00%
Fuente: En base a estadísticas de Osiptel, publicadas en su página Web.
En base a estas tablas vamos a construir la distribución de tráfico
que cumpla con los requerimientos, así como la segmentación por
Departamento y por tipo de servicio portador LD.
Usando las tablas 3.2, 3.3 y 3.4 en función al requerimiento de 8
millones de minutos LDN y LDI tenemos la tabla 3.5:
116
TABLA 3.5 - DISTRIBUCIÓN DE MINUTOS LD POR DEPARTAMENTO Y
SERVICIO
Lima y Callao La Libertad Arequipa Lambayeque Piura
Total
minutos
TRAFICO LDI
Preselección 224,640.00 20,160.00 20,160.00 11,520.00 11,520.00 288,000.00
Llamada por llamada 449,280.00 40,320.00 40,320.00 23,040.00 23,040.00 576,000.00
Tarjetas Prepago (*) 96,000.00 - - - - 96,000.00
Total 769,920.00 60,480.00 60,480.00 34,560.00 34,560.00 960,000.00
TRAFICO LDN
Preselección 1,647,360.00 147,840.00 147,840.00 84,480.00 84,480.00 2,112,000
Llamada por llamada 3,294,720.00 295,680.00 295,680.00 168,960.00 168,960.00 4,224,000
Tarjetas Prepago (*) 704,000.00 - - - - 704,000
Total 5,646,080.00 443,520.00 443,520.00 253,440.00 253,440.00 7,040,000
TOTAL LDN y LDI 6,416,000.00 504,000.00 504,000.00 288,000.00 288,000.00 8,000,000
(*) Por estrategia la Operadora Modelo sólo ha habilitado el servicio de Tarjetas Prepago en Lima,
con el objetivo de no incurrir en costos de distribución de tarjetas en Provincias.
El otro requerimiento para la terminación de 1 millón de minutos
LDI da a lugar a la Tabla 3.6, generada en base a la Tabla 3.1:
TABLA 3.6 - TABLA DE DISTRIBUCIÓN DE MINUTOS ORIGEN LDI
Departamentos Minutos
Lima y Callao 600,000.00
La Libertad 50,000.00
Arequipa 50,000.00
Lambayeque 30,000.00
Piura 30,000.00
Otros Dptos. 240,000.00
117
La arquitectura de la Red de Voz que soporta estos requerimientos está
detallada en el ítem 3.2.2.1. Dicha red tiene una topología tipo
estrella totalmente centralizada en Lima. Los puntos de presencia
en los 4 Departamentos se comunican con Lima directamente y
requieren pasar por Lima para una comunicación entre ellos.
Asimismo en Lima se encuentra también el telepuerto para el
enlace internacional. (ver FIGURA 3.1).
Teniendo en cuenta esa topología, es importante señalar que se
encuentran 4 diferentes tipos de enlace que se deben
dimensionar:
Enlaces de interconexión entre los diferentes Departamentos
que constituyen la Red de Voz de la Operadora Modelo. A
partir de este momento los llamaremos enlaces On Net, y
cada Departamento incluyendo Lima tiene uno.
Enlaces de los PdI o puntos de interconexión con la PSTN,
que en este caso son hacia Telefónica del Perú. Los mismos
están presentes tanto en Lima como en cada uno de los
Departamentos que conforman la Red de Voz.
Enlaces de interconexión con el telepuerto LDI ubicado en
Lima para la interconexión con las redes de LDI.
Enlaces de la plataforma Prepago Centralizada ubicada en
Lima.
118
Para el dimensionamiento del primer caso mencionado vamos a usar las
Tablas 3.1 y 3.5 para construir la Tabla 3.7, dónde se tiene la
distribución del tráfico originado por los servicios de LDN, donde
se discriminan los Departamentos destino de la Red de Voz:
TABLA 3.7 - DISTRIBUCIÓN DEL TRÁFICO ORIGINADO POR LOS SERVICIOS DE LDN
Dptos. Origen Lima y Callao La Libertad Arequipa Lambayeque Piura Otros Dptos.
Lima y Callao - 677,529.60 677,529.60 451,686.40 451,686.40 3,387,648.00
La Libertad 279,417.60 - 24,393.60 14,414.40 14,414.40 110,880.00
Arequipa 279,417.60 24,393.60 - 14,414.40 14,414.40 110,880.00
Lambayeque 157,132.80 13,305.60 13,305.60 - 7,603.20 62,092.80
Piura 157,132.80 13,305.60 13,305.60 7,603.20 - 62,092.80
Total 873,100.80 728,534.40 728,534.40 488,118.40 488,118.40 3,733,593.60
Esta matriz de tráfico discrimina la distribución de tráfico LDN por
origen y destino, tomando en cuenta que el origen puede ser
cualquiera de los Departamentos comprendidos en la Red de
Voz. En cambio el destino puede ser cualquier Departamento, ya
sea que pertenezca o no a la red de la operadora modelo. En ese
sentido podemos hablar de distribución de tráfico On Net y Off
Net. En la Tabla 3.8 se resume esta diferenciación:
119
TABLA 3.8 - DISTRIBUCIÓN DE TRÁFICO ON NET Y OFF NET
Dptos. Origen Departamentos On Net Departamentos Off Net
Lima y Callao 2,258,432.00 3,387,648.00
La Libertad 332,640.00 110,880.00
Arequipa 332,640.00 110,880.00
Lambayeque 191,347.20 62,092.80
Piura 191,347.20 62,092.80
El dimensionamiento de los enlaces de Lima y de los demás
Departamentos es diferente. Por tanto vamos a empezar el
cálculo por un Departamento para hacerlo extensivo a los demás
y luego se analizará el caso de Lima.
Se tomará como ejemplo el enlace del Departamento de La
Libertad ubicado en la ciudad de Trujillo. Este enlace tiene los
siguientes flujos de tráfico:
Tráfico LDN originado en el Departamento de La Libertad con
destino On Net: 332,640 minutos (Tabla 3.8). Vale aclarar
que el tráfico Off Net, al tener como destino Departamentos no
cubiertos por la Red de Voz de la operadora modelo, deben
ser devueltos a la PSTN para que los encamine.
Tráfico LDN originado en otros Departamentos de la Red de
Voz y con destino La Libertad: 728,534.40 minutos (Tabla
3.7)
120
Tráfico LDI originado en la Libertad y que debe ser
encaminado al Telepuerto LDI ubicado en Lima: 60,480
minutos (Tabla 3.5)
Tráfico LDI con destino La Libertad: 50,000 minutos (Tabla
3.6)
Luego el total de flujo de minutos por el enlace On Net del
Departamento de La Liberta es de: 1’171,654.40 minutos.
En la Tabla 3.9 se muestra el resumen de cálculo para los demás
Departamentos con excepción de Lima:
TABLA 3.9 - DISTRIBUCIÓN DE TRÁFICO ON NET PARA CADA DEPARTAMENTO
Trafico LDN Dpto Origen
Trafico LDN Dpto Destino
Trafico LDI Dpto Origen
Trafico LDI Dpto Destino
Total
La Libertad 332,640.00 728,534.40 60,480.00 50,000.00 1,171,654.40
Arequipa 332,640.00 728,534.40 60,480.00 50,000.00 1,171,654.40
Lambayeque 191,347.20 488,118.40 34,560.00 30,000.00 744,025.60
Piura 191,347.20 488,118.40 34,560.00 30,000.00 744,025.60
Para el caso de Lima, los considerandos cambian un poco,
teniendo los siguientes flujos de tráfico para el enlace On Net:
Tráfico LDN originado en Lima con destino a otros
Departamentos que conforman la Red de Voz (On Net):
2´258,432minutos (Tabla 3.8).
Tráfico LDN originado en otros Departamentos de la Red de
Voz y con destino Lima: 873,100.80 minutos (Tabla 3.7).
121
Tráfico LDN On Net cuyo destino y origen no es Lima. Al ser
Lima el centro de la Red, todas las comunicaciones pasan por
la central ubicada en Lima, y por tanto por cada comunicación
entre Departamentos, en el enlace de Lima se deben entablar
dos, una de entrada y otra de salida. Es en ese sentido, que
debemos sumar todos los minutos On Net que no pasan por
Lima en primer termino: 1’047, 974.4 minutos (Tabla 3.8 -sin
considerar Lima).
En segundo término se debe multiplicar este volumen de
tráfico por 2, por lo expuesto con anterioridad, obteniendo un
total de 2’095,948.8 de minutos.
Tráfico LDI originado en todos los Departamentos de la red de
voz excepto Lima y que debe ser encaminado al Telepuerto
LDI ubicado en Lima: 190,080 minutos (Tabla 3.5).
Tráfico LDI con destino a los Departamentos de la red de voz
excepto Lima y que deben ser encaminados desde el
Telepuerto LDI ubicado en Lima: 160,000 minutos (Tabla
3.6).
Luego el total de flujo de minutos por el enlace On Net del
Departamento de Lima es de: 5’577,561.6 minutos.
122
Para el dimensionamiento de los enlaces de interconexión con la PSTN en
cada Departamento también se realizará un análisis diferente
para el caso de Lima y para el resto de Departamentos.
En el caso de los Departamentos de la Red de Voz que no son
Lima, el flujo de tráfico es el mismo que hemos detallado
anteriormente más el tráfico Off Net que debe ser devuelto a la
PSTN por cada una de los PdIs, ya que es el tráfico que no se
puede encaminar a través de la Red de Voz. En la Tabla 3.10,
generada en base a las Tablas 3.8 y 3.9, se detallan estos
valores:
TABLA 3.10 - TRÁFICO POR CADA UNA LAS INTERCONEXIONES CON LA PSTN
Minutos del enlace
On Net Minutos Off Net
Total
La Libertad 1,171,654.40 110,880.00 1,282,534.40
Arequipa 1,171,654.40 110,880.00 1,282,534.40
Lambayeque 744,025.60 62,092.80 806,118.40
Piura 744,025.60 62,092.80 806,118.40
Como dijimos el caso de Lima es diferente, incluyendo aspectos
de flujo de tráfico del enlace de On Net pero con otras
características como se puede apreciar a continuación:
Tráfico LDN originado en Lima con destino a otros
Departamentos que conforman la Red de Voz (On Net):
2´258,432 minutos (Tabla 3.8).
123
Tráfico LDN originado en otros Departamentos de la Red de
Voz y con destino Lima: 873,100.80 minutos (Tabla 3.7).
Tráfico LDN originado en Lima que no pertenece a ninguno de
los Departamentos de la Red de Voz (Off Net) y que por tanto
debe ser devuelto a la PSTN: 3’387,648 minutos (Tabla 3.8).
Tráfico LDI originado en Lima y que debe ser encaminado al
Telepuerto LDI: 769,920 minutos (Tabla 3.5).
Tráfico LDI con destino Lima: 600,000 minutos (Tabla 3.6).
Luego el total de flujo de minutos por enlace de interconexión con
las PSTN para el Departamento de Lima es de: 7’889,100.8
minutos.
En la siguiente tabla se resumen todos los flujos de minutos por
cada uno de los enlaces:
TABLA 3.11 - FLUJO DE MINUTOS POR ENLACE
Departamento Enlace On
Net Enlace con la
PSTN Enlace Telepuerto
LDI Enlace Plataforma
Prepago
Lima y Callao 5,577,561.60 7,889,100.80 1,960,000.00 1,600,000.00
La Libertad 1,171,654.40 1,282,534.40 - -
Arequipa 1,171,654.40 1,282,534.40 - -
Lambayeque 744,025.60 806,118.40 - -
Piura 744,025.60 806,118.40 - -
Para el caso del Telepuerto, se suman el millón de minutos que
se terminarán en Perú y los 960,000 correspondientes a los
servicios de portador LDI según Tabla 3.5.
124
Para el caso del enlace a la plataforma prepago, se ha tomado en cuenta la
cantidad de minutos a través de la modalidad de tarjetas
mostrada en la Tabla 3.5 y se ha duplicado este número, teniendo
en cuenta que en una topología con prepago en serie, y por cada
canal de voz se ocupan dos canales; uno de entrada y otro de
salida desde la central de conmutación hacia el prepago.
Luego con esta tabla se van a realizar los cálculos de cantidad de
canales que debe tener cada uno de los enlaces, siguiendo los
siguientes pasos:
Determinar la cantidad de Erlangs por enlace.
Determinar la cantidad de canales por enlace.
Determinar la cantidad de E1s por enlace.
Asimismo, para realizar los cálculos de Erlangs, se realiza el
siguiente procedimiento:
Total de minutos por día = total de minutos mes / 30.
Total de minutos en la hora cargada u hora pico = porcentaje
de concentración x total de minutos por día.
Numero de Erlangs = (total de minutos en la hora cargada) /
60.
El porcentaje de concentración es la relación de la cantidad de
minutos cursados durante la hora pico respecto del total de
125
minutos cursados en todo el día. Un valor típico usado para este tipo de
análisis es de 17%2, lo que significaría que durante la hora pico,
se cursa el 17% del total del trafico del día.
TABLA 3.12 - CANTIDAD DE ERLANGS POR ENLACE
Una vez identificada la cantidad de Erlangs para cada uno de los
enlaces es fácil llegar a la cantidad de canales requeridos para
esa cantidad de tráfico. Para llevar a cabo esta labor, se debe
considerar otro factor adicional, que es el denominado Grado de
Servicio o Probabilidad de bloqueo que para redes telefónicas de
este tipo es de 1%.
Un Grado de Servicio (GoS) de 1%, significa que el
dimensionamiento de la red está desarrollado de tal forma que la
probabilidad de bloqueo en toda la red es de 1 de cada 100
llamadas.
2 El porcentaje de concentración de 17% es el que solicita Osiptel cuando convoca proyectos de
Telefonía nacional.
Departamento Enlace On
Net Enlace con la PSTN
Enlace Telepuerto LDI
Enlace Plataforma Prepago
Lima y Callao 526.77 745.08 185.11 151.11
La Libertad 110.66 121.13 - -
Arequipa 110.66 121.13 - -
Lambayeque 70.27 76.13 - -
Piura 70.27 76.13 - -
126
Luego usando las tablas ErlangB, que toman en cuenta los parámetros de
GoS y cantidad de Erlangs, tendremos el siguiente cuadro
resumen con la cantidad de canales de voz necesarias por
enlace:
TABLA 3.13 - CANTIDAD DE CANALES POR ENLACE
Departamento Enlace On
Net Enlace con la PSTN
Enlace Telepuerto LDI
Enlace Plataforma Prepago
Lima y Callao 554 773 205 170
La Libertad 128 139 - -
Arequipa 128 139 - -
Lambayeque 87 90 - -
Piura 87 90 - -
Por último, sabiendo que cada E1 puede transportar 30 canales
de voz, la cantidad de E1s para cada uno de los enlaces es el
siguiente:
TABLA 3.14 - CANTIDAD DE E1’S POR ENLACE
Departamento Enlace On
Net Enlace con la PSTN
Enlace Telepuerto LDI
Enlace Plataforma Prepago
Lima y Callao 19 26 7 6
La Libertad 5 5 - -
Arequipa 5 5 - -
Lambayeque 3 3 - -
Piura 3 3 - -
La Tabla 3.14 es el resultado final del análisis y se refleja en el
diagrama de la red expuesto más adelante en el apartado 3.2.2.1.
127
3.2.1.2 Dimensionamiento de la Red de Datos
Las premisas para el dimensionamiento son:
Presencia en 4 ciudades principales del interior más Lima.
Capacidad de ofrecer hasta 5 enlaces E1 en cada
departamento y 20 E1s en Lima.
En el caso de Lima implementar 3 nodos donde se distribuyan
los 20E1s.
Las 4 ciudades del interior del País escogidas para ser nodos de
la Red de Datos son las mismas elegidas para la Red de Voz. Es
decir:
Trujillo (La Libertad)
Arequipa (Arequipa)
Chiclayo (Lambayeque).
Piura (Piura).
Para la selección se han tenido en cuenta dos criterios, el de la
actividad comercial existente en esas ciudades y que
económicamente es más eficiente la coincidencia con las
ciudades antes seleccionadas por parámetros de tráfico de voz.
Los enlaces a dimensionar para la Red de Voz de la operadora
modelo son los siguientes:
128
Enlaces On Net: enlaces de interconexión de datos entre los
nodos ubicados en el interior del País y Lima.
Enlace de acceso: enlaces de interconexión de cada nodo con
el sistema de acceso inalámbrico.
Enlace Internet: el enlace entre el nodo de Lima y el acceso al
Backbone de Internet.
El análisis se basará en las siguientes premisas:
Relación 1:1 entre la capacidad ofrecida en cada nodo y
conectividad al Backbone de Internet.
Capacidad de Caching del Internet Farm (conjunto de
servidores para los servicios de Internet), ubicado en el nodo
de Lima que permite ahorrar hasta un 30% de tráfico de
Internet
De esta forma el cuadro resumen de la cantidad de E1s de
Internet queda determinado de la siguiente manera:
TABLA 3.15 - CANTIDAD DE E1’S PARA INTERNET
Ciudad Enlaces On Net Enlaces de acceso Enlace a Internet
Trujillo 5 5 -
Arequipa 5 5 -
Chiclayo 5 5 -
Piura 5 5 -
Lima-nodo 1 32 (*) 8 28 (**)
Lima-nodo 2 6 6 -
Lima-nodo 3 6 6 -
129
(*)El enlace On Net del Nodo Lima 1 va a concentrar los requerimientos de Internet de los
diferentes Departamentos y de los otros 2 nodos de Lima, totalizando 32 E1s.
(**)El enlace al Backbone a Internet debería ser de 40E1s, pero con en el Caching del
Internet Farm se ahorra una tercera parte como se indicó con anterioridad.
3.2.2 Diagrama de Red Actual
3.2.2.1 Diagrama de Red de Telefonía
Como se puede ver en la FIGURA 3.1, el diagrama la Red de Voz
tiene las siguientes características:
Red centralizada de topología estrella cuyo nodo principal está
ubicado en Lima.
Cada ciudad que conforma la red tiene una central de
conmutación telefónica que se interconecta por un lado a la
PSTN y por otro a una red de transporte centralizada en Lima.
La red de transporte escogida es el servicio de Larga
Distancia de Telefónica del Perú. Este servicio es ofrecido a
las operadoras de LD tal como la operadora modelo que
estamos analizando, y se soporta a través de la red SDH de
Telefónica del Perú.
A través de esta red SDH se programan circuitos virtuales
entre los diferentes Departamentos y Lima, por tanto la red es
totalmente centralizada. No se han requerido enlaces directos
130
entre Departamentos, debido a que el flujo de tráfico entre los
mismos exceptuando Lima es bajo (ver Tabla 3.7).
Se tiene un Telepuerto satelital para la interconexión con la
PSTN internacional de tal forma que el tráfico LDI entrante o
saliente se encamine por esa ruta. En el Telepuerto se tiene
un equipo compresor 1:4 para ahorrar ancho de banda
satelital.
Se tiene una plataforma prepago instalada en el nodo de Lima
e interconectada a la red a través de la central de conmutación
de Lima.
131
FIGURA 13 - RED DE VOZ ACTUAL
132
3.2.2.2 Diagrama de Red de Datos
Como se puede ver en la FIGURA 3.2 el diagrama la Red de
Datos tiene las siguientes características:
Red centralizada de topología estrella cuyo nodo principal está
ubicado en Lima.
Cada ciudad que conforma la red tiene un Router que se
interconecta por un lado con un sistema de acceso
inalámbrico y por otro a una red de transporte IP centralizada
en Lima. En el caso de Lima, los 3 nodos se conectan también
a la misma red.
Mediante los sistemas de acceso inalámbricos se proveen los
enlaces de última milla hacia los usuarios. Este sistema
requiere línea de vista para dicha conexión.
La red de transporte IP escogida es el servicio IP VPN de
Telefónica del Perú.
El Router principal ubicado en Lima se interconecta con el
Backbone de Internet. En este caso se toma el servicio de
AT&T, el cual incluye paso por el NAP (Network Access Point),
lo cual es muy conveniente para mejorar la performance de
carga de páginas locales de Internet. AT&T trabaja con la fibra
óptica de la empresa Global Crossing.
133
FIGURA 14 - RED DE DATOS ACTUAL
134
3.2.3 Detalle de equipos utilizados en la red actual
3.2.3.1 Detalle de equipos utilizados para la red de Telefonía
Los equipos usados en la topología mostrada son los siguientes:
TABLA 3.16 - LISTA DE EQUIPOS RED DE VOZ
Nodo Marca Modelo Capacidad
1. Lima
Central de Conmutación Huawei C&C08 60 E1s
Plataforma Prepago Huawei TELLIN 6 E1s
Antena Satelital Andrew ESA-7.6m
Equipos RFT Miteq
Equipo compresor de voz Nuera Orca GX-8 16E1s
2. La Libertad
Central de Conmutación Huawei C&C08 10 E1s
3. Arequipa
Central de Conmutación Huawei C&C08 10 E1s
4. Lambayeque
Central de Conmutación Huawei C&C08 6 E1s
5. Piura
Central de Conmutación Huawei C&C08 6E1s
La selección de los equipos se hizo en base a criterios de precio,
performance, soporte y compatibilidad con los estándares en el
Perú.
3.2.3.2 Detalle de equipos usados para la Red de Datos
Los equipos usados en la topología mostrada son los siguientes:
135
TABLA 3.17 - LISTA DE EQUIPOS RED DE DATOS
Nodo Marca Modelo Capacidad
1. Lima
Router principal del nodo 1
Huawei Net Engine 16E 56 E1s
Dos routers para los nodos 2 y 3
Huawei Net Engine 08E 12 E1s
Internet Farm: Servidores Proxy, POP, SMTP, DNS, AAA
Tres sistemas de acceso inalámbrico. (uno para cada nodo)
Alcatel 7385 Wireless DBS
18E1s
2. La Libertad
Router Huawei Net Engine 08E 10 E1s
Sistema de acceso inalámbrico
Alcatel 7385 Wireless DBS
18E1s
3. Arequipa
Router Huawei Net Engine 08E 10 E1s
Sistema de acceso inalámbrico
Alcatel 7385 Wireless DBS
18E1s
4. Lambayeque
Router Huawei Net Engine 08E 10 E1s
Sistema de acceso inalámbrico
Alcatel 7385 Wireless DBS
18E1s
5. Piura
Router Huawei Net Engine 08E 10 E1s
Sistema de acceso inalámbrico
Alcatel 7385 Wireless DBS
18E1s
La selección de los equipos se hizo en base a criterios de precio,
performance, soporte y compatibilidad con los estándares de
conectividad usados en el Perú.
136
3.3 Arquitectura de la Red Integrada Propuesta
Teniendo en cuenta las mismas consideraciones descritas en el ítem 3.1, se
presentan ahora las consideraciones para implementar una única red integrada
para soportar los servicios de voz y de datos de manera simultánea.
La idea principal bajo la cual se desarrolla la integración de las redes de Datos
y Voz antes expuestas, es la de la conversión de la voz digital convencional a
VoIP y la concurrencia de los flujos de información de voz con los medios de
transmisión usados para la Red de Datos a través de pasarelas denominadas
Gateways VoIP.
3.3.1 Dimensionamiento de la Red Integrada Propuesta
Aunque se van a sobreponer las Redes de Voz y Datos, el
dimensionamiento se debe realizar de forma separada. Los cambios
básicos se van a dar en lo que respecta al tráfico de voz, ya que este
tipo de tráfico se va a comprimir. El tráfico de datos permanece
inalterable.
En las siguientes tablas se puede apreciar dichos valores:
137
TABLA 3.18 - FLUJO DE VOZ COMPRIMIDA (VOIP)
Departamento Enlace On
Net (*) Enlace con la PSTN
Enlace Telepuerto LDI
Enlace Plataforma Prepago
Lima y Callao 5,700 kbps 26 E1s 2,150 kbps(*) 6 E1s
La Libertad 1,500 kbps 5 E1s - -
Arequipa 1,500 kbps 5 E1s - -
Lambayeque 900 kbps 3 E1s - -
Piura 900 kbps 3 E1s - -
(*) Reducción de 1 a 8 con un adicional de 20% para evitar para garantizar QoS.
Tanto los enlaces On Net como el enlace satelital LDI de voz se
comprimirán luego de su conversión a VoIP. La razón de
compresión de los equipos usados es de 1 a 8, a lo cual se le
debe añadir un 20% de guarda para garantizar QoS. Esta
condición está sobredimensionando el enlace, pero se toma en
previsión a cualquier posible congestión que pudieran existir en la
red IP que se está usando, que en este caso es la red de
Telefónica del Perú. En este momento no se tienen evidencias de
existencia de congestiones en la red de IP VPN de Telefónica,
pero es una guarda adicional que proponemos en la tesis para
asegurar calidad de servicio en una red pública, donde los
recursos son compartidos con otros clientes. (Revisar el capítulo
de Observaciones y Conclusiones de la presente Tesis).
Asimismo, se puede apreciar que existe una considerable
reducción en la cantidad de enlaces On Net de la Red de Voz.
Ahora si tenemos que los enlaces On Net de la Red de Datos se
138
mantienen inalterables, los nuevos requerimientos para enlaces On Net serán
los siguientes:
TABLA 3.19 - REQUERIMIENTOS DE CAPACIDAD ON NET
Departamento Enlace On Net
Flujo de Voz (kbps)
Enlace On Net Flujo de Voz
(E1s)
Enlace On Net Flujo de Datos
Enlace On Net Flujo combinado
Lima y Callao 5,700 kbps 2.78 E1s 32 E1s (*) 34.78 E1s
La Libertad 1,500 kbps 0.73 E1s 5 E1s 5.73 E1s
Arequipa 1,500 kbps 0.73 E1s 5 E1s 5.73 E1s
Lambayeque 900 kbps 0.44 E1s 5 E1s 5.44 E1s
Piura 900 kbps 0.44 E1s 5 E1s 5.44 E1s
3.3.2 Diagrama de Red
El diagrama de red donde se integran las redes de voz y datos se
muestra en la FIGURA 3.3. La red propuesta tiene las siguientes
características:
Red centralizada de topología estrella cuyo nodo principal está
ubicado en Lima.
Cada ciudad que conforma la red tiene un ruteador que se
interconecta por un lado con un sistema de acceso inalámbrico y por
otro a una red de transporte IP centralizada en Lima. En el caso de
Lima, los 3 nodos se conectan también a la misma red.
139
Mediante los sistemas de acceso inalámbricos se proveen los
enlaces de última milla hacia los usuarios. Este sistema requiere
línea de vista para dicha conexión.
Las centrales de conmutación telefónicas de cada ciudad se
interconectan a los ruteadores mediante equipos Gateways VoIP.
La red de transporte IP escogida es el servicio IP VPN de Telefónica
del Perú.
El ruteador principal ubicado en Lima se interconecta con el
Backbone de Internet. En este caso se toma el servicio de AT&T, el
cual incluye paso por el NAP (Network Access Point), lo cual es muy
conveniente para mejorar la performance de carga de páginas
locales de Internet.
Se reemplaza el telepuerto satelital y se realiza la interconexión con
una empresa operadora LD de Estados Unidos mediante Internet.
Para tal enlace, en esta empresa de Estados Unidos se cuenta con
un Gateway VoIP que hace la traslación IP para su central de
conmutación.
140
[PAGINA INTENCIONALMENTE EN BLANCO]
141
FIGURA 15 - RED INTEGRADA PROPUESTA
142
3.3.3 Detalle de equipos utilizados en la Red integrada Propuesta
Los equipos usados en la nueva topología se muestran en la Tabla 3.20.
La selección de los equipos se hizo en base a criterios de precio,
performance, soporte y compatibilidad con los estándares de
conectividad usados en el Perú.
143
TABLA 3.20 - LISTA DE EQUIPOS RED INTEGRADA
Nodo Marca Modelo Capacidad
1. Lima
Router principal del nodo 1 Huawei Net Engine 16E 56 E1s
Dos routers para los nodos 2 y 3
Huawei Net Engine 08E 12 E1s
Internet Farm: Servidores Proxy Servidores POP Servidores SMTP Servidores DNS Servidores AAA
Tres sistemas de acceso inalámbrico. (uno para cada nodo)
Alcatel 7385 Wireless DBS 18E1s
Gateway VoiP Huawei Expert A8010 4,750 kbps/19E1
Central de Conmutación Huawei C&C08 60 E1s
Plataforma Prepago Huawei TELLIN 6 E1s
Analizador Protocolos VoIP Agilent Internet Advisor Software J4618C
2. La Libertad
Router Huawei Net Engine 08E
Sistema de acceso inalámbrico Alcatel 7385 Wireless DBS 18E1s
Gateway VoiP Huawei Expert A8010
Central de Conmutación Huawei C&C08 10 E1s
3. Arequipa
Router Huawei Net Engine 08E
Sistema de acceso inalámbrico Alcatel 7385 Wireless DBS 18E1s
Gateway VoiP Huawei Expert A8010
Central de Conmutación Huawei C&C08 10 E1s
4. Lambayeque
Router Huawei Net Engine 08E
Sistema de acceso inalámbrico Alcatel 7385 Wireless DBS 18E1s
Gateway VoiP Huawei Expert A8010
Central de Conmutación Huawei C&C08 10 E1s
5. Piura
Router Huawei Net Engine 08E
Sistema de acceso inalámbrico Alcatel 7385 Wireless DBS 18E1s
Gateway VoiP Huawei Expert A8010
Central de Conmutación Huawei C&C08 10 E1s
144
4 ANÁLISIS ECONÓMICO
145
4.1 Objetivo del estudio
Este capítulo tiene como objetivo evaluar la propuesta económica y financiera
de la optimización tecnológica de la red de la Operadora Modelo detallada en
la presente tesis. Los parámetros a evaluar serán los del Valor Presente Neto
(VPN), Tasa Interna de Retorno (TIR) y la Relación Beneficio / Costo.
Para la realización del estudio de factibilidad económica es necesario el
análisis global de los costos de implementación del cambio tecnológico
propuesto. La conveniencia de éste se reflejará en las mejoras y beneficios que
se produzcan en la optimización de los recursos de comunicación.
4.2 Definición de parámetros económicos a analizar
El objetivo de un estudio económico es evaluar el impacto económico que
tendrá la nueva alternativa de red en la compañía operadora modelo. Esta
alternativa puede ser analizada mediante el uso de un modelo matemático, que
para el presente estudio se basará en la revisión de los siguientes parámetros:
4.2.1 Tasa Interna de Retorno (TIR)
La tasa interna de retorno enfoca los proyectos desde el punto de vista
del inversionista. La tasa interna de retorno es el costo crucial del dinero
con el que el proyecto llega al punto de equilibrio.
146
En su forma más simple, se puede definir la tasa interna diferencial de
rentabilidad como la tasa de interés que hace que el valor presente del
flujo diferencial de caja entre dos proyectos sea cero. Si el flujo de caja
diferencial representara una inversión seguida de su recuperación, la
tasa interna de retorno entonces es el costo de equilibrio del dinero. Si el
dinero cuesta menos que la tasa interna de retorno, la inversión
diferencial es beneficiosa. Si el dinero cuesta más, la inversión
diferencial no es beneficiosa. Sin embargo, la tasa interna de retorno no
debería ser mal interpretada como la rentabilidad de un proyecto, o de
una inversión diferencial, dado que no proporciona ninguna información
acerca de la magnitud del beneficio al costo real del dinero que tiene la
empresa.
Es importante hacer notar que el enfoque de la TIR sólo puede ser
aplicado al decidir entre dos alternativas mutuamente excluyentes.
4.2.2 Relación Beneficio / Costo
La relación entre los beneficios de una alternativa y sus costos es un
indicador económico de uso frecuente. Existen muchas formas de
razones beneficio a costo basadas en diversas definiciones de costos y
beneficios. En una de estas formas la relación beneficio a costo es
consecuente con los objetivos de la empresa operadora modelo y puede
147
ser particularmente útil para hacer presupuestos de capital. Esto es porque
permite la comparación de soluciones alternativas a distintos proyectos.
La relación beneficio a costo es una medida de eficiencia general. La
eficiencia se define como:
Eficiencia = producto/insumo = beneficio/costo
Para un flujo de caja neto (FCN) dado, el producto son los flujos netos
positivos y el insumo son los flujos netos negativos. El beneficio puede
ser definido como el valor presente neto de los flujos netos positivos de
caja, y el costo como el valor presente de los flujos netos negativos de
caja. Entonces, la relación beneficio a costo será:
Beneficio/Costo = VP (FCN positivos) / VP (FCN negativos)
Un flujo de caja neto sólo es atractivo si su valor presente neto es
positivo al costo positivo de la empresa. El VPN es el valor presente
(VP) de los flujos positivos menos el valor presente de los flujos
negativos.
148
Esta relación puede ser expresada matemáticamente:
VPN = VP (FCN positivo) - VP (FCN negativo)
o:
VP (FCN positivo) = VPN + VP (FCN negativo)
Por lo tanto,
Beneficio/costo = 1 + VPN/VP (FCN negativo)
Si esta relación es mayor que 1, la alternativa que resulta en el flujo de
caja está generando suficiente recursos de caja como para recuperar los
fondos invertidos con el retorno requerido, y para contribuir con fondos
adicionales a la empresa. Las alternativas más eficientes tendrán una
relación mucho mayor que 1 y las alternativas menos eficientes tendrán
una relación menor.
Similar a la TIR, se puede usar esta relación para indicar la alternativa
más económica de un conjunto de alternativas mutuamente excluyentes.
Sin embargo, la elección no es simplemente la alternativa con la relación
beneficio a costo más alta a partir de una alternativa de referencia. Al
149
igual que la TIR, se debe usar las razones beneficio/costo diferenciales entre
pares de alternativas.
4.3 Análisis de Ingresos de la operadora modelo
Podemos separar en dos partes los ingresos de la Operadora Modelo; los
obtenidos a través de los servicios de telefonía y los relacionados a los
servicios de Internet.
4.3.1 Ingresos por Servicios de Telefonía
Los ingresos por estos servicios son directamente proporcionales a la
cantidad de tráfico, con la salvedad que existen diferentes tipos de
tráfico y por tanto no todos los tráficos tienen los mismos ingresos.
Podemos diferenciar tres rubros principales de ingreso por tráfico para
los servicios de telefonía:
Terminación de tráfico en Perú. Los ingresos por esta modalidad se
van a obtener directamente de los acuerdos comerciales con una
empresa operador externa. Son el resultado de la multiplicación
directa de la cantidad de minutos que se cursen y la tarifa acordada.
Tráfico de LDI originado en las modalidades de preselección, llamada
por llamada y tarjetas prepago. Los ingresos por esta modalidad se
van a obtener directamente del pago de los usuarios que hagan uso
150
de estas modalidades. Obviamente cada destino LDI, tiene diferente
ingreso, pero se puede realizar el análisis en base a un tarifa
promedio.
Tráfico de LDN originado en las modalidades de preselección,
llamada por llamada y tarjetas prepago. Los ingresos por esta
modalidad se van a obtener directamente del pago de los usuarios
que hagan uso de estas modalidades. De similar manera que para los
servicios LDI, se tiene diferente ingreso dependiendo del destino, pero
se puede realizar el análisis en base a un tarifa promedio.
La siguiente tabla muestra el detalle de las tarifas promedio en soles y
sin IGV:
TABLA 4.1 – TARIFAS TELEFONICAS PROMEDIO
Rubros Tarifas (soles)
Terminación en Perú 0.71
Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDI 2.14
Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDN 0.60
Para el primer caso, tenemos que considerar que los precios que se
manejan con operadoras extranjeras son sensibles a la cantidad de
minutos que se piensa cursar. Para este caso se ha considerado la
premisa de un millón de minutos y el precio que se ha obtenido de una
empresa operadora importante del medio peruano es de US $0.20 por
minuto (el cambio considerado es de 3.5 soles por dólar).
151
Para el segundo caso, se ha hecho una comparación de precios con las
principales empresas portadoras, teniendo en cuenta una ponderación
por destinos, según se ve en el cuadro adjunto.
TABLA 4.2 – TARIFAS TELEFONICAS POR PAIS Y OPERADOR
La información de tarifas es pública, y la distribución ponderada por
destinos se ha obtenido de una empresa operadora importante del
medio peruano.
Para el tercer caso, se ha tomado en cuenta que por la generalidad de
los casos, la tarifa de LDN está alrededor de S/. 0.60.
Tomando en cuenta las tarifas mencionadas, el ingreso anual por estas
diferentes modalidades es:
Operadora Telefónica Americatel Ormeño
Destino de Larga Distancia Internacional
Horario Normal
Horario Normal
Horario Normal
Tarifa promedio
Distribución de tráfico
USA, Canadá 2.411 1.89 1.35 1.88 20.00%
Ecuador, Bolivia, Venezuela 2.411 1.95 1.53 1.96 13.00%
Colombia 2.411 1.95 1.5 1.95 8.00%
Chile 2.411 1.89 1.5 1.93 8.00%
Argentina, Brasil, México 2.411 1.89 1.5 1.93 19.00%
Resto de América 2.411 1.98 1.82 2.07 2.00%
Italia 3.142 2.32 1.65 2.37 5.00%
Alemania, España, Inglaterra 3.142 2.4 1.65 2.40 8.00%
Francia 3.142 2.48 1.65 2.42 5.00%
Resto de Europa 3.142 2.48 2.21 2.61 3.00%
Japón 3.801 2.75 1.65 2.73 3.00%
Israel 4.37 2.95 1.65 2.99 1.00%
Resto del Mundo 4.37 2.95 2.75 3.36 5.00%
Tarifa Promedio Ponderada 2.14
152
TABLA 4.3 - INGRESOS ANUALES POR SERVICIOS DE TELEFONIA
Rubros Minutos Tarifas (soles)
Ingresos Mensuales
Ingresos Anuales
Terminación en Perú 1,000,000 0.71 710,000.00 8,520,000.00
Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDI 960,000 2.14 2,425,759.04 29,109,108.48
Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDN 7,040,000 0.60 4,984,320.00 59,811,840.00
Total 8,120,079.04 97,440,948.48
4.3.2 Ingresos por Servicios de Internet:
El análisis de Internet es un poco más simple, ya que los ingresos por
este servicio tienen un único precio. Es así que el siguiente cálculo
resume dichos ingresos:
Ingreso en dólares mensual = (Numero de E1s ofrecidos) x (Precio
de venta por E1 en dólares)
= 40 x 3800
= 152,000.00
Ingreso en soles mensual = 532,000.00
Ingreso en soles anual = 6,384,000.00
El precio de venta por E1, se ha basado en los precios referenciales que
ofrecen las compañías AT&T, Impsat e Infoductos.
153
Asimismo, se considera para el presente análisis que la totalidad de la
capacidad de planta de Internet está vendida, lo cual no alterará la
evaluación, ya que esta se centra en la optimización de la Red de Voz, y
hará incluso mucho más estricto el análisis teniendo en cuenta que no se
comparten recursos de la red de datos para la nueva red integrada.
4.4 Análisis de costos de la operadora modelo con la red actual
En este apartado se consideran los costos de explotación y que a diferencia de
las inversiones son continuos o recurrentes en el tiempo. En este caso vamos a
desglosarlos de la siguiente manera:
Costos Administrativos
Costos Operativos
Costos de Marketing y Publicidad
En la siguiente tabla se presentan los costos relacionados a cada uno de estos
rubros en los que incurre de manera anual la empresa operadora modelo antes
de la inversión para la implementación de la nueva red (montos en soles y sin
IGV):
154
TABLA 4.4 - COSTOS CON LA RED ACTUAL
Rubros Montos
Costos Administrativos 16,002,000.00
Costos Operativos 73,906,521.74
Costos en Marketing y Publicidad 8,400,000.00
TOTAL 98,308,521.74
A continuación se amplían los criterios involucrados en la obtención de estos
montos.
4.4.1 Costos Administrativos
Son los costos generales de gestión. Están compuestos por diferentes
rubros, los cuales se detallan a continuación:
Personal: Es el gasto en el recurso humano de la empresa operadora
modelo. En este caso para la operación presente se está
considerando un total de 150 personas que formalmente están
incluidas en la planilla de la empresa y que gozan de los beneficios
laborales vigentes y en adición un seguro privado. La distribución de
este personal es de la siguiente manera; 90 personas en la sede
central de Lima y 15 en cada una de las 4 sedes de Provincia.
Bonos y comisiones: Es el gasto relacionado al adicional de los
sueldos fijos de la plana gerencial y el del área comercial de la
empresa. Generalmente, los bonos se dan en función a las metas
logradas durante el año.
155
Servicios de auditoria: Es el gasto que se hace en empresas de
auditoría que revisan los estados financieros de la compañía.
Generalmente los servicios de auditoría se realizan cada 3 meses
(per quarter).
Asistencia Legal Externa: Debido de lo complejo del ámbito
regulatorio de las telecomunicaciones en el Perú (licencias, contratos
entre empresas, normas, mandatos, etc), se hace necesario el apoyo
de un estudio de abogados externo. Generalmente es más eficiente
el pago periódico a un estudio de abogados que hacer el pago por un
tema en particular.
Servicios no personales: Es el gasto en personal de contratistas y/o
cooperativas que hacen trabajos eventuales o específicos para la
empresa. Por ejemplo, personal de campo de instalaciones y
mantenimiento, o personal de apoyo para las diferentes áreas,
seguridad, limpieza, etc.
Alquiler de Oficinas: Es el gasto de alquiler que considera la sede de
Lima y las cuatro sedes en Provincia.
Seguro: Es el gasto en que se incurre para la protección de los
bienes de la empresa.
Impuestos municipales: Incluyen los gastos en impuestos tanto de la
sede de Lima como las de provincia.
Call Center: La empresa operadora ha visto conveniente tercerizar el
servicio de Call Center. Las labores de este servicio son básicamente
el de brindar informes, telemaketing y canalizar pedidos y /o reclamos
156
de los usuarios a las diferentes áreas de la empresa operadora. El
gasto de este rubro está considerando un total de hasta 10
operadoras en la hora pico con un servicio de 24x7. En el costo del
servicio de Call Center se incluye el tráfico telefónico que a su vez
incluye un servicio de llamado gratuito del tipo 0800.
Energía Eléctrica: Es el gasto de energía que incluye la sede central
y las sedes de provincia.
Telefonía: Es el gasto en servicios de telefonía regulares de uso
administrativo.
Viajes: Los pasajes, estadías y viáticos del personal de la empresa
con destinos nacionales e internacionales.
Gastos Menores: Son los gastos generales menores en los que
incurre la empresa. Desde material ofimático, hasta caja chica de
cada área.
En la siguiente tabla se muestran los costos anuales de cada uno de los
rubros antes mencionados, los cuales se han calculado en base a
información obtenida de dos empresas operadoras de
telecomunicaciones del mercado peruano.
157
TABLA 4.5 - COSTOS ADMINISTRATIVOS
Rubros Costo mensual
dólares Costo anual
dólares Costo anual soles
Personal 300,000.00 3,600,000.00 12,600,000.00
Bonos y Comisiones 10,000.00 120,000.00 420,000.00
Servicios de Auditoría 3,000.00 36,000.00 126,000.00
Asistencia Legal Externa 10,000.00 120,000.00 420,000.00
Servicios no personales 5,000.00 60,000.00 210,000.00
Alquiler de Oficinas 15,000.00 180,000.00 630,000.00
Seguro 3,000.00 36,000.00 126,000.00
Impuestos municipales 1,000.00 12,000.00 42,000.00
Call Center 20,000.00 240,000.00 840,000.00
Energia eléctrica 5,000.00 60,000.00 210,000.00
Telefonía 3,000.00 36,000.00 126,000.00
Gastos Menores 1,000.00 12,000.00 42,000.00
Viajes 5,000.00 60,000.00 210,000.00
Total 381,000.00 4,572,000.00 16,002,000.00
4.4.2 Costos Operativos
Son los gastos generales de operación. Están compuestos por diferentes
rubros, los cuales se detallan a continuación:
Alquiler de Enlaces para las Redes de Voz y Datos
Costo de Tráfico.
Costos de Facturación y Cobranza.
Mantenimiento.
Capacitación.
En la siguiente tabla se puede apreciar la contribución en el gasto de
cada uno de estos rubros al año (precios en soles y sin IGV)
158
TABLA 4.6 - COSTOS OPERATIVOS DE LA RED ACTUAL
Rubros Costo anual
Alquiler de enlaces 32,224,080.00
Costo de trafico 37,726,041.74
Costo de facturación y cobranza 3,074,400.00
Mantenimiento 840,000.00
Capacitación 42,000.00
Total 73,906,521.74
4.4.2.1 Alquiler de Enlaces para las Redes de Voz y Datos
Para la Implementación de las redes de voz y datos ha sido
necesario rentar enlaces de otros operadores, ya que el costo de
inversión en una red propia es demasiado alto. La empresa
elegida para proveer los enlaces entre Lima y las cuatro sedes en
Provincia fue Telefónica del Perú. Asimismo, se tiene un enlace
de Internet por fibra óptica y otro satelital para la conexión con la
PSTN internacional. En la siguiente tabla se sumarizan todos los
tipos de enlaces con los que se cuenta:
TABLA 4.7 - COSTOS DE ENLACES DE LA RED ACTUAL
Tipos de Enlaces
Número de E1s
Precio por E1
Total Mensual Dólares
Total Mensual Soles
Total Anual Soles
Enlaces de voz- On Net 35 11,000 385,000 1,347,500.00 16,170,000.00
Enlaces de voz-PSTN 42 820 34,440.00 120,540.00 1,446,480.00
Enlace de datos 64 n/a 253,000.00 885,500.00 10,626,000.00
Enlace internet 28 3,100 86,800.00 303,800.00 3,645,600.00
Enlace satelital 2 4,000 8,000.00 28,000.00 336,000.00
Total 767,240.00 2,685,340.00 32,224,080.00
Los precios por E1 se sustentan de la siguiente manera:
159
Enlaces de voz On Net: Es el total de enlaces de voz de
interconexión entre los diferentes Departamentos de la red de
la empresa operadora modelo y Lima según lo detallado en el
Capítulo 3. El precio considerado por E1 es el que cobra
Telefónica del Perú para empresas operadoras para pasar a
través de su red SDH. Este precio es diferente según la
distancia, teniendo en cuenta a Lima como origen. El precio
final es un monto que se obtuvo ponderado las diferentes
sedes de la empresa operadora modelo, ya que este es un
costo que depende de la distancia.
Enlaces de voz por la PSTN: Es el total de enlaces de voz de
interconexión con la PSTN según lo detallado en el Capítulo 3.
El precio considerado es el que cobra Telefónica del Perú por
alquiler del enlace que va de sus oficinas a cada uno de los
nodos de la operadora modelo para la interconexión entre las
centrales de conmutación.
Enlaces de datos: Es el total de enlaces de datos según lo
detallado en el Capítulo 3. El precio considerado es el que
cobra Telefónica del Perú por el alquiler de su red IP VPN. El
precio también es sensible a la distancia teniendo en cuenta la
siguiente distribución por ciudad (alquiler mensual en dólares ):
160
TABLA 4.8 - COSTOS POR DESTINO
Ciudad Enlaces E1 On
Net Costo por Enlace
E1 Costo Total
Trujillo 5.00 8,000.00 40,000.00
Arequipa 5.00 9,000.00 45,000.00
Chiclayo 5.00 8,000.00 40,000.00
Piura 5.00 8,000.00 40,000.00
Lima-nodo 1 32.00 2,000.00 64,000.00
Lima-nodo 2 6.00 2,000.00 12,000.00
Lima-nodo 3 6.00 2,000.00 12,000.00
Total 64.00 253,000.00
Enlaces de Internet: El costo que se ha considerado se basa en
los precios por volumen que ofrecen empresas como Global
Crossing, Impsat y AT&T.
Enlaces satelitales: El costo que se ha considerado es el precio
por Mhz de empresas operadoras satelitales que tienen
cobertura en Perú y EEUU. Se tomaron en cuenta los precios
de las empresas operadoras satelitales Panamsat, Satmex y
Telesat (precios de referencia en banda Ku).
4.4.2.2 Costo de Tráfico
Así como los ingresos por tráfico son directamente proporcionales
a los minutos que se cursan el la red, los costos también lo son.
Otra similitud es que los costos son variables con respecto a los
destinos.
Para el análisis de los costos tráfico de terminación podemos
trabajar sobre los mismos tres rubros que se analizaron en el ítem
de ingresos para tráfico de la compañía:
161
Terminación de tráfico en Perú.
Tráfico de destino LDI originado en las modalidades de
preselección, llamada por llamada y tarjetas prepago.
Tráfico de destino LDN originado en las modalidades de
preselección, llamada por llamada y tarjetas prepago.
Se va a realizar un análisis para llegar a los cargos promedio para
cada uno de los rubros mencionados. La siguiente tabla muestra
el detalle de los cargos promedio en soles y sin IGV:
TABLA 4.9 - CARGOS PROMEDIO
Rubros Tarifas (soles)
Terminación en Perú 0.12
Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDI 1.20
Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDN 0.27
Para llegar a las tarifas promedio mostradas, se ha partido de la
siguiente información:
Cargos de terminación y transporte en la PSTN: el pago por
estos costos se hacen efectivos a la empresa con la que se
está interconectado. En el presente caso, la operadora modelo
está interconectada a Telefónica del Perú. Los costos de
terminación están regulados por el Osiptel, y son los siguientes
(precios en dólares y sin IGV):
162
TABLA 4.10 - COSTOS DE TERMINACION
Cargos de Tránsito y Terminación
Cargos Dólares
Descripción
Terminación 0.01208 Cargo por minuto real
Originación 0.01208 Cargo por minuto real
Transporte 0.07151 Cargo por minuto redondeado
Tránsito 0.00554 Cargo por minuto real
Cargo de Retribución 0.0043 Cargo por minuto real
Se puede apreciar que algunos cargos están vinculados a
tráfico real y otros a tráfico redondeado al minuto, por lo que
para efectos de nuestro análisis vamos a tomar en cuenta un
factor de 18% adicional para convertir los minutos reales en
redondeados. (Este criterio es típico para hacer estos análisis,
y ha sido provisto por una empresa operadora del medio).
Distribución de tráfico On Net y Off Net: este criterio es
importante por que el tráfico cuyo destino sea un Departamento
dentro de la red de voz de la operadora modelo (On Net) no
tendrá cargos de transporte a través de la PSTN, lo que si
ocurrirá en caso contrario. En la siguiente tabla se muestra la
distribución:
TABLA 4.11 - COSTOS DE DISTRIBUCION DE TERMINACION
Rubros % tráfico On Net % tráfico Off Net
Terminación en Perú 76.00% 24.00%
Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDI 100% 0%
Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDN 46.97% 53.03%
163
Esta información es proveniente de los análisis de distribución de tráfico
realizados en el Capítulo 3.
En base a esta información vamos a construir los escenarios y
determinar las tarifas promedio para cada uno de ellos:
Costo por minuto de terminación en Perú:
o On Net: Cargo de terminación.
o Off Net: Cargo de terminación + Cargo de transito + Cargo
de transporte x factor de redondeo.
Costo por minuto preselección/llamada por llamada/tarjetas –
LDI:
o On Net: Cargo de Originación + Cargo de Retribución +
Cargo de Terminación en el extranjero.
o Off Net: no se da este tipo de tráfico ya que al ser el
destino LDI y la originación un Departamento donde
forzosamente la operadora modelo tiene PdI, no hay un
flujo de tráfico a través de la PSTN.
Costo por minuto preselección/llamada por llamada/tarjetas –
LDN:
o On Net: Cargo de Originación + Cargo de Retribución +
Cargo de Terminación.
164
o Off Net: Cargo de Originación + Cargo de Retribución +
Cargo de Terminación + Cargo de transito + Cargo de
transporte x factor de redondeo.
El único parámetro faltante para poder llegar a los cargos
promedio es el Cargo de terminación en el extranjero, el cual se
hallará con un procedimiento similar al empleado en el ítem 4.1.1,
donde se trabajó con una tabla con los Cargos de terminación
internacionales y la distribución de tráfico ponderado para cada
destino:
TABLA 4.12 - COSTOS DE TERMINACION INTERNACIONAL
Cargos de terminación internacional
Cargos por minuto en dólares
Distribución de tráfico
USA, Canadá 0.051 20.00%
Ecuador, Bolivia, Venezuela 0.185 13.00%
Colombia 0.12 8.00%
Chile 0.035 8.00%
Argentina, Brasil, México 0.13 19.00%
Resto de América 0.435 2.00%
Italia 0.09 5.00%
Alemania, España, Inglaterra 0.08 8.00%
Francia 1.65 5.00%
Resto de Europa 0.7115 3.00%
Japón 1.65 3.00%
Israel 1.65 1.00%
Resto del Mundo 1.3 5.00%
Cargo Promedio Internacional 0.3257
165
Ahora, resumiendo la información mostrada podemos hallar que los costos
anuales por terminación de tráfico para la operadora modelo son
(precios en soles):
TABLA 4.13 - COSTOS ANUALES DE TERMINACION
4.4.2.3 Costo de Facturación y Cobranza
La empresa operadora ha visto la conveniencia de recurrir a los
servicios de facturación indirecta que la regulación vigente
establece como un servicio obligatorio que debe brindar
Telefónica del Perú como operador dominante. Mediante este
servicio Telefónica incluye en sus recibos telefónicos los recibos
de la empresa operadora modelo y realiza la cobranza respectiva.
Los costos en que se incurren están dados por el siguiente
tarifario que proporciona Telefónica del Perú (en dólares sin IGV):
Rubros Minutos Tarifas Costos
Mensuales Costos Anuales
Terminación en Perú 1,000,000 0.12 117,814.31 1,413,771.74
Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDI 960,000 1.20 1,149,708.00 13,796,496.00
Preselección/llamada por llamada/tarjetas - LDN 7,040,000 0.27 1,876,314.50 22,515,773.99
Total 37,726,041.74
166
TABLA 4.14 - TARIFARIO DE FACTURACIÓN INDIRECTA
Total de Recibos Emitidos en el mes
Por Recibo Por Registro
Desde Hasta Emitido Recaudado Procesado Rechazo Definitivo
1 75,000 0.065 0.145 0.014 0.011
75,001 125,000 0.051 0.122 0.013 0.01
125,001 175,000 0.041 0.111 0.012 0.009
175,001 Más 0.039 0.1 0.011 0.008
En base a información obtenida de una empresa operadora
peruana, se han tomado en cuenta las siguientes consideraciones
para hacer una aproximación a los costos en los que se incurriría
con el volumen de tráfico que maneja la operadora modelo:
Duración de las llamadas: 5 minutos promedio. Por tanto de los
8 millones de minutos mensuales, se tendrán 1´600,000
llamadas o registros.
Número de llamadas por recibo mensual: 4 en promedio. Es
decir que cada uno de los usuarios realizará en promedio 4
llamadas al mes, por lo que si tenemos 1´600,000 llamadas, el
total de recibos mensuales es de 400,000.
Tomando en cuenta estos valores podemos llegar a la siguiente
tabla que resume los costos de facturación y cobranza:
167
TABLA 4.15 - COSTOS DE FACTURACION Y COBRANZA
Cantidad Costo
Mensual Dólares
Costo Mensual
Soles
Costo Anual Soles
Total de registros 1,600,000 17,600.00 61,600.00 739,200.00
Total de recibos 400,000 55,600.00 194,600.00 2,335,200.00
Total 73,200.00 256,200.00 3,074,400.00
4.4.2.4 Mantenimiento
El gasto en mantenimiento tiene diversos rubros, pero todos
tienen el mismo objetivo básico que es el de asegurar el correcto
funcionamiento de los equipos y de mantener en óptimas
condiciones las diferentes instalaciones.
En lo que respecta al correcto funcionamiento de los diversos
equipos, se están incluyendo los contratos de mantenimiento y
soporte con los diferentes proveedores a los cuales se les compró
dicho equipamiento.
Para estimar el gasto de mantenimiento en general, se ha
realizado una proyección en base a información que se ha
obtenido de diversas empresas operadoras peruanas, tomando
en cuenta la red actual de la empresa operadora modelo.
Esta estimación estaría alrededor de los 20,000 dólares
mensuales, lo que representan 840,000 soles anuales.
168
4.4.2.5 Capacitación
Los gastos en capacitación son muy importantes en todas las
áreas de la empresa, ya que mientras el personal se encuentre
más preparado y actualizado podrá llevar a cabo sus labores de
manera más eficiente. En lo que respecta a los gastos de
capacitación se incluyen tanto los necesarios para el personal
directivo y operativo
Para poder estimar un costo de capacitación se ha usado el
mismo criterio que para los gastos de mantenimiento, es decir se
ha extrapolado la información recopilada de empresas operadoras
peruanas al supuesto de la operadora modelo considerada en el
presente estudio. Es así que se considera un gasto mensual de
1,000 dólares o su equivalente anual de 42,000 soles.
4.4.3 Costos de marketing y Publicidad:
Para el tipo de negocio que tiene la operadora modelo, los gastos en
marketing y publicidad son una necesidad sobre todo en lo que respecta
a las campañas para los servicios de telefonía. En ese sentido las
campañas publicitarias deben ser constantes ya que el mercado de larga
distancia bajo las modalidades en las que trabaja la empresa se mueve
a través de dos factores:
169
Difusión de producto.
Agresividad en los precios de terminación LDN y LDI.
En tal sentido, estos dos factores están relacionados a campañas de
publicidad.
Para este objetivo, la empresa operadora realiza gastos mensuales en
los principales medios televisivos, de radio y periódicos.
Para dimensionar el gasto relacionado a las campañas publicitarias se
ha seguido el mismo criterio que para los rubros de mantenimiento y
capacitación, y se ha hecho una proyección de 200,000 dólares
mensuales o su equivalente anual de 8’400,000 soles.
4.5 Análisis de la inversión
Las inversiones o costos iniciales vienen definidas por los gastos que se hacen
una sola vez, destinados a la adquisición de equipos con su correspondiente
soporte lógico e infraestructura, cuya característica principal a efectos
económicos es que su vida suele ser larga.
Las principales categorías de los costos de inversión son las siguientes:
170
TABLA 4.16 - CATEGORIAS DE INVERSION
Rubros Inversión (dólares)
Inversión (soles)
Equipamiento 239,000.00 836,500.00
Licencias de Software 100,000.00 350,000.00
Centro de Gestión 50,000.00 175,000.00
Implementación 30,000.00 105,000.00
Repuestos 20,000.00 70,000.00
Transporte, gastos aduana 15,000.00 52,500.00
Gastos varios 5,000.00 17,500.00
Instalación de enlaces 3,000.00 10,500.00
Analizador VoIP 100,000.00 350,000.00
Total 562,000.00 1,967,000.00
Gastos de capital del equipo: Son las cantidades pagadas al fabricante por
la totalidad del equipo, control, señalización, terminales conectores y de
facturación. Es decir todo el Hardware y software necesario para la
operación incluyendo la redundancia. Asimismo el equipo tiene una garantía
de 2 años.
Licencias de Software: el software necesario para la puesta en marcha se
ha colocado como un rubro a parte por el significativo monto que involucra,
pero viene a estar dentro de los elementos necesarios para la operatividad
del sistema.
Gastos en el Centro de Gestión: Incluye el costo del hardware y software
para manejar el equipo. Esto incluye PC o Workstation y conexión con el
equipo así como las licencias de software respectivas.
Gastos de Implementación: Costos de instalación, supervisión, pruebas, etc.
en conjunto con el fabricante para dejar operativos los sistemas.
171
Gastos en repuestos: Costo total de las piezas de repuesto que se suelen
comprar por adelantado.
Gastos en transporte y aduana: Son los gastos involucrados en el traslado
del equipo desde sus fábricas de origen en el extranjero hasta su punto final
de instalación.
Gastos varios: Se incluyen los costos de obras civiles para el
acondicionamiento del lugar de instalación, alimentación eléctrica, aire
acondicionado si fuera necesario, equipos para los nuevos ingenieros, etc.
Gastos de instalación de enlaces: Telefónica del Peru como proveedor de
los servicios de conectividad tiene una tarifa de $600 dólares por punto. Si
consideramos los 5 puntos donde se tiene que hacer las instalaciones
tendremos el total indicado en la Tabla 4.15.
Gasto en equipo de monitoreo: Un analizador VoIP es necesario para poder
monitorear diversos parámetros importantes para asegurar una buena
calidad de los servicios de voz.
Los gastos por capacitación ocasionados por el entrenamiento del personal
para la instalación, supervisión, explotación, mantenimiento y administración
del sistema y la enseñanza a terceros de estas funciones, no se está
considerando como inversión, si no que se carga al primer año de operación.
172
4.6 Análisis de costos de la operadora modelo con la red propuesta
Aparte del análisis de la inversión necesaria para la implementación de la
nueva red propuesta, se debe considerar los nuevos factores de costo que van
a estar involucrados a consecuencia de ella. En una primera revisión se va a
poder apreciar que la conveniencia de la nueva propuesta de red, no se basa
en un incremento de los ingresos de la operadora modelo, si no en una
reducción de sus costos. En el siguiente cuadro se puede apreciar dicha
reducción:
TABLA 4.17 - COSTOS DE LA NUEVA RED
Rubros Montos
Costos Administrativos mensuales 16,422,000.00
Costos Operativos 58,799,282.52
Costos en Marketing y publicidad 8,400,000.00
TOTAL 83,621,282.52
Se puede apreciar que los rubros que han variado son los costos
administrativos y los operativos, los cuales se detallan a continuación:
4.6.1 Costos administrativos
En la siguiente tabla se pueden apreciar los nuevos gastos para cada
uno de los rubros:
173
TABLA 4.18- COSTOS ADMINISTRATIVOS DE LA NUEVA RED
Rubros Costo
mensual Incremento
mensual Nuevo gasto
dólares Gasto anual
dólares Gasto anual
soles
Personal 300,000.00 7,000.00 307,000.00 3,684,000.00 12,894,000.00
Bonos y Comisiones 10,000.00 2,000.00 12,000.00 144,000.00 504,000.00
Servicios de Auditoria 3,000.00 0.00 3,000.00 36,000.00 126,000.00
Asistencia Legal Externa 10,000.00 0.00 10,000.00 120,000.00 420,000.00
Servicios no personales 5,000.00 0.00 5,000.00 60,000.00 210,000.00
Alquiler de Oficinas 15,000.00 0.00 15,000.00 180,000.00 630,000.00
Seguro 3,000.00 0.00 3,000.00 36,000.00 126,000.00
Impuestos municipales 1,000.00 0.00 1,000.00 12,000.00 42,000.00
Call Center 20,000.00 0.00 20,000.00 240,000.00 840,000.00
Energía eléctrica 5,000.00 1,000.00 6,000.00 72,000.00 252,000.00
Telefonía 3,000.00 0.00 3,000.00 36,000.00 126,000.00
Gastos Menores 1,000.00 0.00 1,000.00 12,000.00 42,000.00
Viajes 5,000.00 0.00 5,000.00 60,000.00 210,000.00
Total 381,000.00 10,000.00 391,000.00 4,692,000.00 16,422,000.00
Los gastos que se han incrementado son:
Personal: Teniendo en cuenta un requerimiento de 4 ingenieros
adicionales a los ya existentes. Se ha considerado un sueldo mensual
de 1,500 dólares que incluyen los beneficios de ley y la consideración
de un total de 14 sueldos al año.
Bonos y Comisiones: Es la parte variable del nuevo personal teniendo
en cuenta si llegan o no a los objetivos que les plantee su jefatura.
Energía Eléctrica: Teniendo en cuenta que al contar con más
equipamiento debe existir un mayor consumo de energía.
174
4.6.2 Costos operativos
Los gastos operativos también varían, pero en este caso se reducen. Se
puede decir que la inversión realizada impacta fuertemente en los gastos
operativos, y tal como se puede apreciar en el siguiente cuadro, dicho
impacto se da básicamente en el alquiler de los enlaces, aunque
también hay un diferencial incremental menor en el rubro de
mantenimiento.
Asimismo, también hay un incremento adicional en el rubro de
capacitación pero sólo para el primer año, relacionado al costo de
capacitación necesario para la operación de los nuevos equipos. Dicho
monto corresponde a US $20,000.
TABLA 4.19 - COSTOS OPERATIVOS DE LA NUEVA RED
Rubros Costo anual soles
Alquiler de enlaces 16,906,840.78
Costo de trafico 37,726,041.74
Costo de facturación y cobranza 3,074,400.00
Mantenimiento 1,050,000.00
Capacitación 42,000.00
Total 58,799,282.52
175
4.6.2.1 Alquiler de Enlaces para las Redes de Voz y Datos
En la siguiente tabla se muestran los nuevos costos por
involucrados en el alquiler de los diferentes enlaces para la nueva
red:
TABLA 4.20 - COSTOS DE ENLACES PARA LA NUEVA RED
Tipos de Enlaces
Número de E1s
Precio por E1
Total Mensual Dólares
Total Mensual
Soles
Total Anual Soles
Enlaces de voz On Net 0.00 11,000.00 0.00 0.00 0.00
Enlaces de voz-PSTN 42.00 820.00 34,440.00 120,540.00 1,446,480.00
Enlace de datos 63.13 n/a 278,048.83 973,170.90 11,678,050.78
Enlace Internet 29.05 3,100.00 90,055.00 315,192.50 3,782,310.00
Enlace satelital 0.00 0.00 0.00 0.00
Total 16,906,840.78
Se pueden apreciar varios cambios con respecto a la estructura
de costos de la red actual, los cuales se detallan a continuación:
Enlaces de voz On Net: Desde que la red integrada usa VoIP
sobre los enlaces de datos, no es necesario alquilar enlaces de
voz a Telefónica del Perú.
Enlaces de voz por la PSTN: Este rubro se mantiene, y
consiste en la misma cantidad de enlaces antes mencionados.
Enlaces de datos: Este rubro crece teniendo en cuenta que la
ampliación de capacidad es necesaria para la convergencia del
176
flujo de datos anterior y el actual. En las siguientes dos tablas
se muestra dicho crecimiento en capacidad y costo:
TABLA 4.21 - CRECIMIENTO EN CAPACIDAD (ENLACES)
Ciudad Enlaces On Net-
VoIP (E1’s) Enlaces On Net -
datos (E1’s) Total
Enlaces
Lima y Callao 2.78 44.00 46.78
La Libertad 0.73 5.00 5.73
Arequipa 0.73 5.00 5.73
Lambayeque 0.44 5.00 5.44
Piura 0.44 5.00 5.44
Total E1s 5.13 64.00 69.13
TABLA 4.22 - COSTO DE ENLACES
Ciudad Total
Enlaces Costo por
Enlace Costo
dólares Costo soles
Costo anual soles
Lima y Callao 46.78 2,000.00 93,566.41 327,482.42 3,929,789.06
La Libertad 5.73 8,000.00 45,859.38 160,507.81 1,926,093.75
Arequipa 5.73 9,000.00 51,591.80 180,571.29 2,166,855.47
Lambayeque 5.44 8,000.00 43,515.63 152,304.69 1,827,656.25
Piura 5.44 8,000.00 43,515.63 152,304.69 1,827,656.25
Total 69.13 278,048.83 973,170.90 11,678,050.78
Enlaces de Internet: El enlace de Internet también presenta un
incremento por cuanto el enlace satelital se deja de usar para
establecer la conectividad con la PSTN de EEUU, y en su lugar
se utiliza un enlace virtual a través de Internet con la voz en
formato VoIP.
Enlaces satelitales: Se dejan de utilizar.
177
4.6.2.2 Gastos de mantenimiento
En este rubro el incremento no es significativo y está en relación
directa a que se tiene nuevo equipamiento y se deben pagar los
costos mensuales de soporte y mantenimiento para dichos
equipos.
4.7 Evaluación económica y financiera del proyecto
La rentabilidad económica se ha determinado en base al ahorro proyectado por
el Flujo de Caja para un horizonte de evaluación de 5 años, para lo cual se
realizó la comparación entre las utilidades netas del antes y después de la
implementación de red de la operadora de larga distancia nacional e
internacional.
4.7.1 Flujo de caja actual y proyectado
Todos los valores correspondientes a los ingresos operativos, egresos
operativos y costos fijos se sintetizan en el Flujo de Caja Proyectado.
Los resultados de Flujo de Caja de efectivo antes y después de la
implementación del sistema, que se muestra en las tablas 4.23 y 4.24
arrojan un saldo positivo para todo el periodo considerado.
Adicionalmente en el cuadro 4.23 se incluye la depreciación de los
elementos considerados en la Estructura de Inversión.
178
El saldo económico de caja muestra en general valores acumulados positivos,
por lo que no existirá problema de liquidez durante la implementación del
sistema.
179
TABLA 4.23 - FLUJO DE CAJA ACTUAL
Año 0 Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5
Total Ingresos 103,824,948.48 103,824,948.48 103,824,948.48 103,824,948.48 103,824,948.48
Total Egresos 98,308,521.74 98,308,521.74 98,308,521.74 98,308,521.74 98,308,521.74
Depreciación
Amortización
Utilidad antes del Impuesto
5,516,426.74 5,516,426.74 5,516,426.74 5,516,426.74 5,516,426.74
Impuesto General a la Renta
1,654,928.02 1,654,928.02 1,654,928.02 1,654,928.02 1,654,928.02
Utilidad Neta 3,861,498.72 3,861,498.72 3,861,498.72 3,861,498.72 3,861,498.72
Flujo de Caja después de Impuestos
3,861,498.72 3,861,498.72 3,861,498.72 3,861,498.72 3,861,498.72
Flujo de Caja 0 3,861,498.72 3,861,498.72 3,861,498.72 3,861,498.72 3,861,498.72
180
TABLA 4.24 - FLUJO DE CAJA FUTURO
Año 0 Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5
Total Ingresos 103,824,948.48 103,824,948.48 103,824,948.48 103,824,948.48 103,824,948.48
Total Egresos 83,866,282.52 83,621,282.52 83,621,282.52 83,621,282.52 83,621,282.52
Total Inversión 1,967,000.00
Depreciación 393,400.00 393,400.00 393,400.00 393,400.00 393,400.00
Amortización 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Utilidad antes del Impuesto
19,565,265.96 19,810,265.96 19,810,265.96 19,810,265.96 19,810,265.96
Impuesto General a la Renta
5,869,579.79 5,943,079.79 5,943,079.79 5,943,079.79 5,943,079.79
Utilidad Neta 13,695,686.17 13,867,186.17 13,867,186.17 13,867,186.17 13,867,186.17
Flujo de Caja después de Impuestos
14,089,086.17 14,260,586.17 14,260,586.17 14,260,586.17 14,260,586.17
Capital/Valor Residual 1,967,000.00
Flujo de Caja -1,967,000.00 14,089,086.17 14,260,586.17 14,260,586.17 14,260,586.17 14,260,586.17
181
4.7.2 Supuestos para la construcción de los flujos de caja
Para la construcción de los flujos de caja actual y proyectado mostrados
en las tablas 4.23 y 4.24, se han asumido ciertos supuestos que sin
quitarle rigurosidad a la evaluación, simplifican de cierta manera los
procesos de cálculo. Estos supuestos son los siguientes:
El flujo de caja de la red actual ya viene operando y los equipos ya se
encuentran depreciados.
No se están considerando procesos inflacionarios durante el periodo
considerado.
No se consideran ni ingresos ni costos incrementales durante el
periodo considerado.
Las cifras de ingresos y costos se han trabajado en soles sin IGV.
La tasa de costo de oportunidad que se ha considerado es de 15%.
La inversión se ha realizado con recursos propios, por lo cual no hay
ningún préstamo involucrado y por tanto no se consideran
amortizaciones
Con el objetivo de ser más rigurosos, no se está considerando valores
residuales de la inversión al finalizar el periodo de 5 años de análisis.
La depreciación de los equipamientos para el flujo de caja futuro se
ha tomado en cuenta en 5 años, según las normas vigentes.
182
No se considera amortización en el flujo de caja futuro ya que se está
considerando que la inversión se ha cubierto con recursos propios de
la empresa operadora sin incurrir en ningún préstamo.
4.7.2.1 Flujo de Caja Actual
Los siguientes parámetros son los que se han considerado en el
Flujo de Caja Actual de la tabla 4.23:
Total del Ingresos: de acuerdo a los ingresos anuales de la
operadora modelo (ver acápite 4.3).
Total de Egresos: de acuerdo a los costos anuales de la
operadora modelo con la red actual (ver acápite 4.4)
Depreciación / Amortización: según los supuestos no se
considera en el análisis.
Utilidades antes del Impuesto: Ingresos menos los Egresos.
Impuesto General a la Renta: es el 30% de las utilidades.
Utilidad Neta: Utilidades menos el impuesto general a la renta.
Flujo de Caja después de impuestos: en este caso igual que
la utilidad neta.
Flujo de Caja: en este caso igual que el flujo de caja después
de impuestos.
183
4.7.2.2 Flujo de Caja Futuro
Los siguientes parámetros son los que se han considerado en el
Flujo de Caja Futuro de la tabla 4.24 de acuerdo a la mejora
tecnológica:
Total del Ingresos: se sigue considerando los mismos ingresos
anuales que tiene la red actual (ver acápite 4.3).
Total de Egresos: de acuerdo a los costos anuales de la
operadora modelo con la mejora de red (ver acápite 4.6).
Total Inversión: es el gasto necesario para la implementación
de la mejora tecnológica aplicado en el año cero del periodo
analizado (ver acápite 4.5).
Depreciación: el total de la inversión se deprecia en 5 años
Amortización: no se considera como se explica en los
supuestos mencionados en 4.7.2.
Utilidades antes del Impuesto: son los Ingresos menos los
Egresos y menos Depreciación.
Impuesto General a la Renta: es el 30% de las utilidades.
Utilidad Neta: utilidades menos el impuesto general a la renta.
Flujo de Caja después de impuestos: utilidad neta más
Depreciación.
Capital / Valor Residual: no se considera como se explica en
los supuestos mencionados en 4.7.2.
Flujo de Caja: en este caso igual que el flujo de caja después
de impuestos.
184
4.7.3 Parámetros de evaluación
La Evaluación Económica y Financiera presentada en la Tabla 4.25
detalla la diferencia entre las tablas de flujo de caja actual y futura (4.23
y 4.24 respectivamente). El flujo de caja diferencial así obtenido nos va a
permitir calcular los parámetros económicos que nos permitirán evaluar
la conveniencia de la inversión. Para el cálculo de dichos parámetros se
han usado las fórmulas descritas en el acápite 4.2.
El primer parámetro a analizar es el Valor Actual Neto (VAN), cuyo valor
es de S/. 32,743,223.59, considerando una tasa de Costo de
Oportunidad de Capital del 15% anual. Esta cifra refleja un apreciable
incremento patrimonial neto.
La relación Beneficio / Costo, alcanza un valor de 17.65 y la Tasa Interna
de Retorno (TIR) es de 521% anual. Estos indicadores reflejan la
viabilidad económica de la implementación de la operadora, dado que en
el primer caso es superior a la unidad:
Relación Beneficio / Costo = 17.65 > 1,
Esto quiere decir que la implementación del sistema está generando
suficientes recursos de caja para recuperar los fondos invertidos con el
185
costo de capital requerido (15%), y para contribuir con fondos adicionales a la
empresa.
En el segundo caso el TIR es mayor que el costo de oportunidad de
capital considerado:
TIR = 521% > 15%, por tanto la implementación es beneficiosa.
186
TABLA 4.25 - EVALUACIÓN ECONÓMICA Y FINANCIERA
Año 0 Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5
Utilidad antes del Impuesto 14,048,839.22 14,293,839.22 14,293,839.22 14,293,839.22 14,293,839.22
Impuesto General a la Renta 4,214,651.77 4,288,151.77 4,288,151.77 4,288,151.77 4,288,151.77
Utilidad Neta 9,834,187.45 10,005,687.45 10,005,687.45 10,005,687.45 10,005,687.45
Flujo de Caja después de Impuestos
10,227,587.45 10,399,087.45 10,399,087.45 10,399,087.45 10,399,087.45
Capital / Valor Residual 1,967,000.00
Flujo de Caja -1,967,000.00 10,227,587.45 10,399,087.45 10,399,087.45 10,399,087.45 10,399,087.45
187
OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
188
Las observaciones y conclusiones a las que se ha llegado con el desarrollo
del presente trabajo son los siguientes:
La tecnología VoIP no es nueva, y aunque su desarrollo ha sido
vertiginoso en los últimos años, no tiene todavía una amplia difusión en
las compañías operadoras de servicios de telecomunicación a nivel
mundial, lo que también se ve reflejado en la realidad peruana. Esta
situación se vuelve incluso más excluyente si consideramos empresas
operadoras de telecomunicaciones que trabajen en esquemas de VoIP
sobre Internet como Backbone principal. La presente tesis, demuestra
que la tecnología VoIP actualmente existente puede satisfacer los
requerimientos de calidad de una empresa de operadora para servicios
de voz a través de Internet, y a la vez ser económicamente factible
tomando como marco de referencia la realidad peruana.
La migración de una red de voz tradicional a una red integrada como la
que se propone, equivale a la migración de una red de conmutación de
circuitos a una red de conmutación de paquetes. La segunda red utiliza
de manera más eficiente los recursos de la red, sobre todo en lo
referente a las comunicaciones On Net, ya que no es necesario definir
circuitos virtuales entre las diferentes ciudades, si no que los paquetes
se encaminarán, según una dirección IP, al destino que les corresponda.
189
Una característica básica de una red de conmutación de paquetes
donde se integren servicios de voz y de datos, es la capacidad de
priorización de los primeros sobre los segundos. Los equipos Gateway
elegidos, así como los equipos que integran la red IP VPN de Telefónica
del Perú, son capaces de manejar la priorización de servicios requerida.
En referencia al comentario anterior, en el diseño de la tesis se están
considerando dos tipos diferentes de Backbone; la red IP VPN de
Telefónica del Perú, que es una red pública donde se contrata una
capacidad para cada uno de los puertos que componen la red, y el otro
que es la conexión a Internet internacional, donde no se puede saber a
ciencia cierta si todos los componentes de esa red tienen la capacidad
de priorización de calidad de servicio. Debido a esta situación, es que en
el segundo caso, es de vital importancia contratar un servicio de Internet
sin over booking (Calidad 1:1), de tal manera que incluso en las horas
más cargadas de Internet el ancho de banda contratado esté
garantizado. Asimismo y por consideraciones estrictamente de diseño,
se ha considerado un sobredimensionamiento del 20% para los enlaces
VoIP con el objetivo de tener un margen adicional que garantice la
calidad de servicio que se brinda a través de los enlaces de voz. Se
puede observar asimismo que incluso considerando este exceso, el
proyecto es altamente rentable.
190
Uno de los componentes fundamentales de la tesis ha sido el análisis de
la realidad peruana sobre la cual una empresa operadora extranjera
ofrece servicios de voz y datos. Una de las conclusiones que se ha
tenido como resultado de tal análisis, es que para que una empresa
pueda competir en el mercado actual debe invertir mucho capital, es
decir en nuestra realidad es difícil la existencia de empresas operadoras
pequeñas o medianas. Esta situación es más marcada en los servicios
de telefonía, sobre todo por los costos de interconexión que se debe
pagar a la operadora dominante (Telefónica de Perú) de acuerdo a las
regulaciones vigentes. Se puede ver que la empresa operadora modelo
es rentable, pero dicha rentabilidad va en función a la cantidad de capital
que ha invertido y del cual dispone para la operación.
El análisis de tráfico para el dimensionamiento de la red y el costeo de
los servicios se ha realizado en base a proyecciones. La intención no es
que estas proyecciones sean 100% exactas, ya que incluso en una red
real se parte de proyecciones para un estudio de factibilidad
(requerimientos, dimensionamiento y plan de negocio) y luego en base a
la operación se ajustan los parámetros de tráfico reales. Sin embargo
con el objetivo de ser lo más riguroso posible, se ha recurrido a diversas
fuentes de información de empresas operadoras existentes en Perú,
para tratar que el presente estudio sea lo más cercano a la realidad.
191
El análisis económico arroja un flujo de caja diferencial altamente
atractivo. El mayor impacto se da en el ahorro que se consigue al migrar
los enlaces tradicionales de la red de voz y su reemplazo con enlaces de
datos en una red integrada. Esta situación se debe a que los enlaces de
datos son más económicos y que adicionalmente la tecnología de VoIP
provee una compresión de recursos de tal manera que los servicios de
voz usan menor capacidad de ancho de banda para cada uno de los
enlaces.
El costo de capital considerado para el análisis de rentabilidad ha sido
del 15%, lo cual es más elevado que el que se puede conseguir a través
de instrumentos financieros tradicionales, y con lo cual estaríamos
asegurando un análisis económico más riguroso.
Dentro del ámbito competitivo en el que se encuentra el mercado de las
telecomunicaciones, y debido a la reducción del costo al que conlleva el
uso de la tecnología de VoIP, la empresa operadora tendría margen
como para reducir el costo de sus tarifas, de tal manera que sus
ingresos aumenten comparativamente al generar mayor demanda y que
se beneficie también al usuario final.
En las pruebas de laboratorio (ver Anexo A) pudo comprobarse la
importancia del manejo del tráfico (algoritmos de calidad de servicio)
para la inteligibilidad de la voz en escenarios de carga. De no realizarse
192
una configuración adecuada de los equipos la calidad podría disminuir
considerablemente.
La reducción de gastos en el alquiler de enlaces es el mayor impacto del
cambio tecnológico, ya que se reducen los recursos de ancho de banda
para los servicios telefónicos. Semejante reducción también hubiera
podido ser posible mediante la utilización de compresores de voz entre
los conmutadores y los nodos SDH, sin embargo esta solución seguiría
usando enlaces SDH que son un poco más caros que los de VoIP y lo
más importante es que hubieran carecido de flexibilidad, ya que seguiría
trabajando en un esquema de conmutación de circuitos.
Una observación general del uso de servicios de telefonía sobre VoIP,
es que cuando en el futuro una gran cantidad de casas cuenten con una
computadora personal conectada a Internet a tiempo completo, la
comunicación entre estas casas (sin importar el lugar geográfico de las
mismas ni la duración de la comunicación) sería gratuita (es decir,
estaría incluida en la tarifa plana del acceso a Internet) y la red de voz tal
como la conocemos pasaría poco a poco a ser obsoleta. Tecnologías
para llevar a cabo esa meta ya existen (como el xDSL), y las empresas
cuyo rubro principal es la comunicación de voz deberán encontrar un
nicho de mercado adecuado dentro de este contexto para poder
sobrevivir.
193
En la industria de las telecomunicaciones, todo se desarrolla con mucha
velocidad. Es por lo tanto de esperar que el ancho de banda disponible
en las redes se hará más y más grande. Esto será de gran ayuda para
expandir las aplicaciones de VoIP. Cuando la capacidad suficiente se
encuentre disponible, aún video y audio de alta calidad podrán ser
transmitidos por una misma red.
194
BIBLIOGRAFÍA
195
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Speeds Serial Links”, RFC 2508, IETF, Febrero 1999,
http://www.ietf.org/rfc/rfc2508.txt
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the New Public Network”, Juniper Nertworks, 2000
3. FRED HALSALL, "Comunicación de Datos, Red de Computadoras y
Sistemas Abiertos", 4ta Edición, Addison Wesley, 1998.
4. JON DAVIDSON, “Voice over IP - Design Implementation Guide”, 1998,
Cisco Systems.
5. JORI LIESENBORGS, “Voice over IP in networked virtual environments”,
2000; http://lumumba.luc.ac.be/~jori/thesis/onlinethesis/contents.html
6. JOSE M. HUIDOBRO - RAFAEL CONESA, "Sistemas de Telefonía",
Paraninfo, 2000
7. Performance Technologies, “SS7 Tutorial”, 2003,
http://www.pt.com/tutorials/ss7/
196
8. RAMNATH A. LAKSHMI-RATAN, “The Lucent Technologies Softswitch -
Realizing the promise of convergence”, Bell Labs Technical Journal - April
June 1999, pg 176-177
9. Agilent Technologies, "IP Quality of Service - Agilent Technologies Router
Tester - Application Note”, 2000,
http://www.agilent.com/comms/RouterTester
10. CARLOS HERMIDA BARRAL, "Planificación Económica en
Telecomunicaciones: Guía para Directivos", Colección Gestión -1990
11. CARLOS URIEGAS TORRES, "Análisis Económico de Sistemas en la
Ingeniería", 2da Edición, Limusa, 1987.
197
ANEXO A PRUEBAS DE LABORATORIO
198
Antes de llevar a cabo el despliegue de la red se consideró conveniente hacer
pruebas para confirmar el correcto funcionamiento del equipamiento propuesto.
Tales pruebas se realizaron en un laboratorio, simulando lo mejor posible la
topología que habría de utilizarse en la nueva red.
Los equipos utilizados fueron:
Gateway de voz: Quidway A8010 Expert
Conmutador de voz: Huawei C&C08
Ruteador: Huawei Quidway 3600
Terminales telefónicos: Panasonic KX-TS5LX-W
Terminales de FAX: Samsung SF 4100
En el laboratorio se cuenta con varios enlaces punto a punto Frame Relay3. El
CIR4 de cada PVC5 fue de 64 Kbps, con velocidades de acceso a 128 Kbps.
Durante las pruebas se utilizaron velocidades de acceso bajas para poder
saturar con facilidad el enlace y poner a prueba la prioridad y calidad de
servicio (QoS) que los equipos a utilizar brindan a la voz en situaciones de
congestión.
3 Protocolo estándar de las telecomunicaciones de la capa de enlace de datos. Maneja múltiples circuitos
virtuales.
4 Committed Information Rate. Velocidad a la cual una red Frame Relay transmite información bajo
condiciones normales de trabajo, es promediada en un periodo muy breve de tiempo. Se mide en bits por
segundo, es uno de las medidas que se utilizan para tarificar el servicio.
5 Permanent virtual circuit. Circuito virtual establecido en forma permanente. Economiza tiempo y ancho
de banda necesario para el establecimiento de los circuitos virtuales.
199
Esta configuración ha permitido también evaluar el nivel de compresión al que
puede llegar el equipo propuesto utilizando los distintos algoritmos vistos en el
capítulo 3, sin deteriorar la calidad de la voz.
Las pruebas fueron realizadas utilizando los algoritmos G.723 y G.729 (ver
capítulo 2), sin embargo los gráficos mostrados a continuación sólo muestran
los resultados obtenidos con el G.723 a 6,3 Kbps, debido a que fue el que
mostró mejor respuesta. Hay que tomar en cuenta que esta velocidad es
medida antes de añadirle la cabecera TCP/IP así que la velocidad real es
ligeramente mayor.
Hay que tener presente que tanto para las comunicaciones de voz como para
las transmisiones de fax, el análisis de la calidad es meramente cualitativo y
por ende subjetivo; es decir depende mucho del punto de vista de quien lo
juzgue. Es imposible cuantificar en forma exacta el error cometido durante el
proceso de digitalización, compresión, transmisión y posterior recomposición de
la información, por cuanto se debe llegar a un consenso entre diversas
opiniones al juzgar y comparar los resultados obtenidos al cambiar la
configuración de los equipamientos utilizados.
A.1 Escenario de pruebas sin carga de tráfico
El escenario seleccionado para las pruebas fue el que se muestra en la figura
de la página siguiente:
200
FIGURA A.1 - ESCENARIO DE PRUEBAS SIN CARGA DE TRÁFICO
1 2 3
4 5 6
7 8 9
* 8 #
1 2 3
4 5 6
7 8 9
* 8 #1 2 3
4 5 6
7 8 9
* 8 #
1 2 3
4 5 6
7 8 9
* 8 #
PBX PBX
IP
ROUTER ROUTERGATEWAY GATEWAY
Las centrales telefónicas se configuraron con abonados analógicos de prueba y
se conectan con los respectivos gateways a través de interfaces E1. Los
gateways a su vez se conectan con los ruteadores mediante interfaces
Ethernet (10 Mbps) y estos últimos son conectados entre sí a través del enlace
Frame Relay.
Con el escenario descrito se realizaron comunicaciones telefónicas analógicas
sin incluir tráfico en las interfaces WAN de los ruteadores con el objetivo de
conocer el ancho de banda utilizado por cada comunicación.
A.1.1 Pruebas de Transmisión de voz
Procedimiento
Utilizando los terminales telefónicos Panasonic conectados a la central
C&C08, se procedió a realizar llamadas de uno a otro extremo del
circuito.
201
Resultado
Las comunicaciones se realizaron sin retardos y con buena calidad de
voz.
En la figura A.2 se aprecian dos señales graficadas en el tiempo
correspondientes al DTE (tráfico enviado desde el terminal telefónico
hacia la red) y al DCE (tráfico enviado desde la red hacia el terminal
telefónico). Los periodos en los que el flujo de información disminuye en
el siguiente cuadro, corresponden a silencios en la conversación ya que
el algoritmo de compresión optimiza el uso de canal al no enviar
información en los periodos de silencio. El máximo ancho de banda
utilizado por la conversación no es mayor al 10% del ancho de banda
total (128 Kbps).
FIGURA A.2 - TELÉFONO A TELÉFONO SIN CARGA
DCE
DTE
TIEMPO
Porcentaje
de
Utilización
10
0
8
2
4
15 30105 2520
202
DCE: Data Communication Equipment (equipo gateway) DTE: Data Terminal Equipment (equipo telefónico)
A.1.2 Pruebas de Transmisión de FAX
Procedimiento
En dos de las líneas analógicas situadas a ambos extremos del circuito
se conectaron terminales de FAX. Se enviaron tres imágenes distintas
entre los terminales para comparar la calidad de la transmisión.
Resultados
Se realizaron varias transmisiones de FAX con buenos resultados. La
calidad de las imágenes enviadas fue muy similar a la de las
transmitidas por la red de telefonía convencional.
Se puede apreciar una asimetría en los flujos de información
característicos de las comunicaciones por Fax.
203
FIGURA A.3 - TRANSMISIÓN DE FAX SIN CARGA
DCE
DTE
TIEMPO
Porcentaje
de
Utilización
10
0
8
2
4
15 30105 2520
A.2 Escenario de pruebas con carga de tráfico
El escenario es similar al descrito en el apartado A.1, solamente se necesita
añadir computadoras con servidores FTP a ambos lados del circuito para poder
saturar el ancho de banda. Al realizarse en forma simultánea transferencia de
archivos en ambas direcciones es posible esforzar al máximo el enlace
llenándolo de información en el momento de la comunicación de voz.
204
FIGURA A.4 - ESCENARIO DE PRUEBAS CON CARGA DE TRÁFICO
En un inicio no se utilizó la reserva de recursos (RSVP) ni se programaron las
colas de memoria (WFQ) en los ruteadores Quidway. Se congestionó el enlace
WAN con el 100% de utilización mediante la transferencia de archivos (FTP) y
se realizaron las llamadas telefónicas respectivas. El resultado fue que las
comunicaciones no tenían la calidad adecuada.
Luego se configuraron los ruteadores con las características de RSVP y WFQ
con los siguientes resultados:
A.2.1 Pruebas de Transmisión de voz y datos
Procedimiento
Utilizando los teléfonos conectados a la central C&C08, se procedió a
realizar llamadas de uno al otro extremo del circuito.
1 2 3
4 5 6
7 8 9
* 8 #
1 2 3
4 5 6
7 8 9
* 8 #1 2 3
4 5 6
7 8 9
* 8 #
1 2 3
4 5 6
7 8 9
* 8 #
PBX PBX
IP
GATEWAY GATEWAYROUTERROUTER
PCPC
205
Resultados
Las comunicaciones se realizaron sin problemas y con buena calidad de
voz. A pesar de tener el enlace saturado, como se puede apreciar en la
figura A.5, en la que se está utilizando cerca del 100% del ancho de
banda total del enlace, la calidad de voz no se deterioró ni tampoco se
notó ningún retardo en la línea. Este es justamente el resultado que se
buscaba, comprobándose el correcto funcionamiento de la asignación de
prioridad a los paquetes de voz con respecto de los paquetes de datos.
FIGURA A.5 - COMUNICACIÓN TELÉFONO A TELÉFONO CON CARGA
DCE
DTE
TIEMPO
Porcentaje
de
Utilización
100
0
80
20
40
15 30105 2520
206
A.2.2 Pruebas de Transmisión de FAX
Procedimiento
En dos de las líneas analógicas situadas a ambos extremos del circuito
se conectaron sendos terminales de FAX. Se enviaron tres distintas
imágenes entre los terminales para comparar la calidad de la
transmisión de FAX combinada con la transmisión de datos.
Resultados
Se transmitió FAX con buenos resultados. La calidad de las imágenes
enviadas fue muy similar al obtenido usando la red de telefonía
convencional. Como se aprecia en la figura A.6, también el enlace se
encuentra con un porcentaje de utilización cercano al 100%.
FIGURA A.6 - TRANSMISIÓN DE FAX CON CARGA
DCE
DTE
TIEMPO
Porcentaje
de
Utilización
100
0
80
20
40
15 30105 2520