NGN y su implementación en una empresa PYME Enrique Alejandro Vicente Wilson

139 Pages·2008·1.97 MB·Spanish

by  Enrique Vicente Wilson

NGN y su implementación
en una empresa PYME

Tesis para optar al Título de
Ingeniero Electrónico

Profesor Patrocinante:
Sr. Néstor Fierro M.
Ingeniero Electrónico

Enrique Alejandro Vicente Wilson
Valdivia, Septiembre 2008
PROFESOR PATROCINANTE

NÉSTOR FIERRO MORINEAUD ………………………………….

PROFESORES INFORMANTES

PEDRO REY CLERICUS …………………………………

RAUL URRA RIOS …………………………………

FECHA ………………………………….

ii
iii

Dedicada a todos
quienes me apoyaron y
confiaron en mi…
iv

AGRADECIMIENTOS
¡Ufff! Pensé que cuando terminara este trabajo sería fácil escribir esta página. Pero la
verdad llevo 10 minutos pensando y aun no puedo escribir nada. No es que no tenga a quien
agradecer, por el contrario, no se como en pocas líneas mencionar a todos quienes me apoyaron,
me dieron animo y me presionaron cuando era necesario.
Bueno, empezaré por agradecer a mis padres. Ellos fueron un tremendo apoyo en este
camino universitario. Incluso en esos momentos donde el panorama no era muy favorable, me
dieron todo su amor, apoyo y confianza. Como no agradecer también a mí hermana, quien
siempre me entregó su cariño y todo su apoyo. Gracias, gracias y mil gracias. Los quiero mucho.
Agradezco también a María Paz, mi polola, por estar conmigo siempre. Gracias por esas
palabras de aliento cuando vi todo “color de hormiga”. Gracias por tu compañía todos estos años
y ser parte de mi vida.
Gracias a mis “suegros” y mi cuñado por ser parte de este logro.
Gracias a mis abuelos, tíos y primos por su constante apoyo, aunque sea a la distancia.
Gracias a mis tíos Rafael e Ivonne, a Paula, Daniel y Cony por su preocupación y por
darme fuerza todos estos años.
En este camino tuve muchos compañeros quienes de una u otra manera son parte de este
logro. Pero en la U también hice grandes amigos. Como no olvidar esos momentos de relajo
jugando ping-pong o esas largas jornadas de estudio o esos simples momentos de conversación.
Gracias por su amistad.
No puedo dejar de lado y agradecer a mis profesores porque en todo momento entregan
sus enseñanzas, incluso cuando uno no lo ve así. Ahora uno mira atrás y se da cuenta que de
todos algo se aprendió (aparte de la materia). Especialmente agradezco a mi profesor patrocinante
Don Néstor y a mis profesores colaboradores, Don Pedro y Don Raúl, por confiar en mí y
apoyarme en el desarrollo de este trabajo.
He intentado en estas pocas líneas mencionar a todos quienes han intervenido en mí andar
por la vida y por la universidad. A todos ellos muchas gracias nuevamente.
Enrique
v

RESUMEN

En los últimos años se esta dando una marcada tendencia de utilizar las redes IP existentes
para entregar servicios de telecomunicaciones. Esto a llevado a que las distintas operadoras de
servicios de telecomunicaciones notaran que utilizando las redes IP podrían entregar más
servicios utilizando una única plataforma y con un costo mucho menor, tanto para el operador
como para el usuario. Es así que empieza a aparecer un nuevo concepto: Redes de Próxima
Generación o NGN (por su acrónimo en inglés). NGN es una agrupación de protocolos,
estándares, recomendaciones, arquitecturas, etc. que tiene el fin de crear una plataforma única
para proveer distintos servicios hoy existentes y que esta plataforma tenga la flexibilidad
necesaria para poder “crecer” y entregar nuevos servicios en el futuro.
El siguiente trabajo de titulación se divide básicamente en dos grandes partes. En la
primera, se hace una descripción de los protocolos, estándares y arquitecturas asociadas a NGN.
También se hace una descripción de la seguridad en estas redes y de uno de los factores más
importantes para el funcionamiento óptimo: la Calidad de Servicio (QoS). En la segunda parte, se
evalúan las ventajas de contar con servicios basados en redes IP en una PYME. Para ello se hace
una implementación teórica que permite conocer la aplicación de NGN en una PYME. En este
mismo capitulo, se da a conocer cual es la oferta actual de NGN en Chile.
vi

SUMMARY

Lastly, we are watching a tendency to use IP existing networks to provide different
telecommunications services. The operators noted that using these networks, they would be able
to deliver more services utilizing an only platform with a lot smaller cost for the operator as for
the user. So it begins to appear a new concept: Next Generation Networks (NGN). NGN is a
group of protocols, standards, recommendations, architectures, etc. that has the end to create an
unique platform to provide different today existing services and having the necessary flexibility
for be able "to grow" and to deliver new services in the future.
The following work is divided basically in two large parts. In the first one, it’s done a
description of the protocols, standards and associated architectures to NGN. It does also descript
the security in these networks and one of the most important factors for the optimum operation:
the Quality of Service (QoS). In the second part, the advantages to include services based on IP
networks are evaluated in a PYME (Small and Medium Business). For it, a theoretical
implementation is done and they are evaluated the advantages, disadvantages and the economic
aspect for this kind of businesses.
vii

INDICE DE CONTENIDOS

AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................................................... IV 
RESUMEN ........................................................................................................................................................... V 
SUMMARY ......................................................................................................................................................... VI 
INDICE DE CONTENIDOS .................................................................................................................................... VII 
INDICE DE FIGURAS Y TABLAS ............................................................................................................................. XI 
OBJETIVOS ........................................................................................................................................................ XII 
OBJETIVOS GENERALES ............................................................................................................................................ XII 
OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................................................................................... XII 
1.0 NGN ............................................................................................................................................................ 14 
1.1 DEFINICIÓN DE NGN ........................................................................................................................................... 15 
1.2 CARACTERÍSTICAS GENERALES ........................................................................................................................... 17 
1.3 RAZONES PARA NGN .......................................................................................................................................... 17 
1.4 REQUISITOS PARA EL DESARROLLO DE NGN ...................................................................................................... 18 
2.0 EVOLUCIÓN DE LA RED HACIA NGN .............................................................................................................. 19 
2.1 LAS REDES CLÁSICAS ........................................................................................................................................... 20 
2.2 RED BÁSICA ACTUAL ........................................................................................................................................... 21 
2.2.1 Red de Telefonía Pública Conmutada ........................................................................................................ 21 
2.2.2 Red Inalámbrica ......................................................................................................................................... 21 
2.2.3 Red de redes: Internet ................................................................................................................................ 22 
2.3 EL PROTOCOLO IP: UNIFICANDO LAS COMUNICACIONES .................................................................................. 23 
2.3.1 Donde se cruzan VoIP y NGN ..................................................................................................................... 23 
3.0 ARQUITECTURA DE LAS REDES NGN ............................................................................................................. 26 
4.0 PROTOCOLOS .............................................................................................................................................. 30 
4.1 INTERNET PROTOCOL: IP .................................................................................................................................... 30 
4.2 SIP ...................................................................................................................................................................... 37 
4.2.1 Entidades SIP .............................................................................................................................................. 38 
4.2.2 Mensajes SIP .............................................................................................................................................. 39 
4.2.2.1 Solicitudes ............................................................................................................................................................ 40 
4.2.2.2 Respuestas ........................................................................................................................................................... 40 
4.2.3 Funcionamiento ......................................................................................................................................... 41 
4.2.3.1 Inscripción en una red SIP .................................................................................................................................... 41 
4.2.3.2 Establecimiento y liberación de una sesión .......................................................................................................... 42 
4.2.4 Interconexión entre SIP y PSTN .................................................................................................................. 43 
4.2.5 Ventajas del protocolo SIP ......................................................................................................................... 44
viii

4.2.6 Comparación .............................................................................................................................................. 45 
4.2.6.1 Similitudes ............................................................................................................................................................ 45 
4.2.6.2 Diferencias ............................................................................................................................................................ 46 
5.0 MPLS ........................................................................................................................................................... 47 
5.1 INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................................. 47 
5.2 UN POCO DE HISTORIA ....................................................................................................................................... 49 
5.2.1 El camino hacia la convergencia de niveles: IP sobre ATM ........................................................................ 49 
5.2.2 Un paso más en la convergencia hacia IP: conmutación IP ....................................................................... 52 
5.3 LA CONVERGENCIA REAL: MPLS ......................................................................................................................... 54 
5.3.1 Ideas preconcebidas sobre MPLS ............................................................................................................... 54 
5.3.2 Descripción funcional del MPLS ................................................................................................................. 56 
5.3.2.1 Funcionamiento del envío de paquetes en MPLS ................................................................................................ 56 
5.3.2.2 Control de la información en MPLS ...................................................................................................................... 60 
5.3.2.3 Funcionamiento Global de MPLS ......................................................................................................................... 61 
5.4 PROTOCOLOS SOPORTADOS POR MPLS ............................................................................................................. 62 
5.5 APLICACIONES MPLS .......................................................................................................................................... 62 
6.0 IMS ............................................................................................................................................................. 64 
6.1 LAS PROMESAS DE IMS ....................................................................................................................................... 65 
6.2 ARQUITECTURA DE IMS ...................................................................................................................................... 66 
6.3 ENTIDADES DE LA ARQUITECTURA IMS .............................................................................................................. 69 
6.3.1 Terminal IMS .............................................................................................................................................. 69 
6.3.2 Home Suscriber Server (HSS) ...................................................................................................................... 70 
6.3.3 Call State Control Function (CSCF) .............................................................................................................. 70 
6.3.4 Interconexión con la PSTN: MGCF, IMS‐MGW y T‐SGW ............................................................................. 71 
6.4 REQUISITOS PARA EL USUARIO .......................................................................................................................... 73 
6.5 QUIENES DESPLIEGAN IMS ................................................................................................................................. 75 
6.6 ARQUITECTURA DE SERVICIOS IMS .................................................................................................................... 75 
6.7 ENTIDADES DE LA ARQUITECTURA DE SERVICIOS IMS ....................................................................................... 76 
7.0 CALIDAD DE SERVICIO: QOS ......................................................................................................................... 77 
7.1 CLASIFICACIÓN DE QOS ...................................................................................................................................... 79 
7.1.1 Según la sensibilidad del tráfico ................................................................................................................. 79 
7.1.2 Según quien solicite el nivel de calidad de servicio .................................................................................... 80 
7.1.3 Según las garantías .................................................................................................................................... 81 
7.1.4 Según donde se aplique ............................................................................................................................. 81 
7.2 REQUISITOS PARA ASEGURAR QOS .................................................................................................................... 82 
7.3 BENEFICIOS DE CONTAR CON QOS ..................................................................................................................... 82 
7.3.1 Ventaja para las aplicaciones .................................................................................................................... 82 
7.3.2 Beneficio para las empresas ...................................................................................................................... 83 
7.3.3 Beneficios para los proveedores de servicios ............................................................................................. 83 
7.4 ¿DONDE SE GENERAN LAS PÉRDIDAS, RETARDOS Y JITTER? .............................................................................. 83 
7.5 SOLUCIÓN AL PROBLEMA DE QOS ...................................................................................................................... 85
ix

7.6 ARQUITECTURA DIFFSERV .................................................................................................................................. 86 
8.0 SEGURIDAD ................................................................................................................................................. 88 
8.1 SEGURIDAD IP (IPSEC) ......................................................................................................................................... 88 
8.1.1 Asociaciones de seguridad (SAs) ................................................................................................................ 88 
8.1.2 Encabezamiento de autentificación (AH) ................................................................................................... 89 
8.1.3 Encapsulation Security Payload (ESP) ........................................................................................................ 90 
8.1.4 Gestión de claves........................................................................................................................................ 90 
8.1.4.1 Intercambio manual de claves .............................................................................................................................. 90 
8.1.4.2 Intercambio de Claves Internet (IKE) .................................................................................................................... 91 
9.0 LIMITACIONES Y VENTAJAS DE NGN ............................................................................................................. 93 
9.1 LIMITACIONES .................................................................................................................................................... 93 
9.1.1 Calidad ....................................................................................................................................................... 93 
9.1.2 Disponibilidad ............................................................................................................................................ 94 
9.1.3 Compatibilidad con servicios de emergencia ............................................................................................. 94 
9.2 VENTAJAS ........................................................................................................................................................... 95 
9.2.1 Reducción de los costos .............................................................................................................................. 95 
9.2.2 Fácil mantenimiento .................................................................................................................................. 95 
9.2.3 Mejor uso de los recursos ........................................................................................................................... 96 
9.2.4 Soporte a la movilidad ............................................................................................................................... 96 
9.2.5 Interacción en tiempo real ......................................................................................................................... 96 
9.2.6 Mejora en la gestión de la red ................................................................................................................... 97 
10.0 REGULACION ............................................................................................................................................. 97 
10.1 EL REGLAMENTO .............................................................................................................................................. 98 
11.0 IMPLEMENTACIÓN ................................................................................................................................... 101 
11.1 NECESIDADES DE LA EMPRESA ....................................................................................................................... 101 
11.2 ÚLTIMA MILLA ................................................................................................................................................ 104 
11.2.1 Alámbrico ............................................................................................................................................... 104 
11.2.2 Inalámbrico ............................................................................................................................................ 105 
11.3 SEPARACION DE SERVICIOS ............................................................................................................................ 106 
11.4 TELEFONIA IP .................................................................................................................................................. 108 
11.4.1 ¿Cómo funciona? ................................................................................................................................... 108 
11.4.1.1 Llamadas PC a PC .............................................................................................................................................. 108 
11.4.1.2 Llamadas desde un PC a un teléfono y viceversa ............................................................................................. 109 
11.4.1.3 Llamadas de Teléfono a Teléfono ..................................................................................................................... 109 
11.4.2 Centrex ................................................................................................................................................... 111 
11.4.3 Telefonía tradicional v/s Telefonía IP ..................................................................................................... 112 
11.5 SEGURIDAD POR IP ......................................................................................................................................... 113 
11.6 NECESIDAD BASICA: DATOS ........................................................................................................................... 117 
11.7 TELEFONIA MOVIL IP ...................................................................................................................................... 120 
11.7.1 Tercera Generación: 3.5G ...................................................................................................................... 120
x

11.7.2 La convergencia: 4G ............................................................................................................................... 122 
11.8 COMO ASEGURAR QOS ................................................................................................................................... 123 
11.8.1 Como funciona hoy ................................................................................................................................ 123 
11.8.2 Aumentos en el Ancho de Banda BW ..................................................................................................... 125 
11.8.2.1 Cuanto aumentar el ancho de banda ............................................................................................................... 125 
11.8.2.2 Calidad del ancho de banda ............................................................................................................................. 126 
11.8.3 Mecanismos para garantizar QoS .......................................................................................................... 127 
11.8.3.1 Acuerdo de Nivel de Servicio SLA ..................................................................................................................... 127 
11.8.3.2 Reducir el Jitter................................................................................................................................................. 128 
11.8.3.3 IntServ y DiffServ .............................................................................................................................................. 129 
11.9 NUESTRA REALIDAD ....................................................................................................................................... 131 
11.9.1 La oferta de Entel ................................................................................................................................... 131 
CONCLUSIONES ............................................................................................................................................... 135 
ACRÓNIMOS ................................................................................................................................................... 138 
LINKOGRAFÍA .................................................................................................................................................. 139