UNIVERSIDAD FERMIN TORO VICE RECTORADO ACADEMICO FACULTAD EN INGENIERIA ESCUELA DE TELECOMUNICACION CABUDARE-LARA
INGENIERÍA DE TRÁFICO (TELECOMUNICACIONES)
JUAN CARLOS HERNANDEZ C.I:24.680.592
BARQUISIMETO, 2 DE JUNIO
UNIVERSIDAD FERMIN TORO VICE RECTORADO ACADEMICO FACULTAD EN INGENIERIA ESCUELA DE TELECOMUNICACION CABUDARE-LARA
INGENIERÍA DE TRÁFICO (TELECOMUNICACIONES)
JUAN CARLOS HERNANDEZ C.I:24.680.592
BARQUISIMETO, 2 DE JUNIO
INDICE 1. INGENIERIA DE TRAFICO 2. SERVICIO 2.1 DEMANDA DE SERVICIO 2.2 NATURALEZA DEL SERVICIO 3. SISTEMA DE INVENTARIO 4. SERVICIO DE VOZ 5. Dimensionado de Equipos 6. CONSIDERACIONES 6.1 La demanda de servicio 6.2 La naturaleza del sistema de telecomunicación 6.3 La calidad o grado de servicio 7. Método de dimensionamiento 8. Conmutación telefónica 8.1 Conmutación 8.2 Clasificación de las Conmutación 8.2.1 Conmutación de Circuitos. 8.2.2 Conmutación de Mensajes. 8.2.3 Conmutación de paquetes 8.2.4 Método Datagrama 8.2.5 Método de circuitos virtuales 9. Comparación de las técnicas de conmutación. 10. La teoría de colas 11. Modelo de formación de colas 12. Elementos existentes en un modelo de colas 13. Objetivos 14. Características claves 14.1 Determinantico 14.2 Probabilístico 14.3 Aplicación a la telefonía 14.3.1Aplicacion a la telefonía 15. CONCLUSION
1. En telefonía o en general en telecomunicaciones se denomina ingeniería o gestión de tráfico a diferentes funciones necesarias para planificar, diseñar, proyectar, dimensionar, desarrollar y supervisar redes de telecomunicaciones en condiciones óptimas de acuerdo a la demanda de servicios, márgenes de beneficios de la explotación, calidad de la prestación y entorno regulatorio y comercial. 2. SERVICIO 2.1 Demanda de Servicios Como cualquier otro servicio público, un sistema de telecomunicaciones tiene que atender una demanda de servicio fluctuante que solo se puede predecir con un grado limitado de exactitud mediante técnicas de análisis de mercado, medición y proyección adecuados. La demanda de servicio se entiende en diferentes aspectos: número de clientes de la red, uso de la red por dichos clientes para los distintos servicios de la red, origen y destino de las conexiones, tiempos de conexión y la evolución de los distintos aspectos en el tiempo (variaciones horarias y estacionales, previsiones de crecimiento a corto, medio y largo plazo, etc.). También se consideran las necesidades de interconexión entre diferentes operadores locales, nacionales e internacionales. 2.2 Naturaleza del Servicio La naturaleza del servicio requiere un alto estándar de rendimiento, desde el punto de vista del usuario la gran mayoría de las demandas deben ser satisfechas con poco o ningún retraso y la calidad funcional de los servicios está regulada y estandarizada internacionalmente por la Unión Internacional de Telecomunicaciones(ITU) y en las últimas décadas por otros organismos y foros de normalización que dan respuesta a la rápida introducción de tecnologías que se produce en este campo. En la mayor parte de los países existen organismos Reguladores estatales tanto del mercado nacional como de las condiciones de prestación, derechos y deberes de prestatarios o concesionarios y usuarios de servicios de telecomunicaciones. Por otro lado, las redes de acceso, los equipos y sistemas en las centrales y los enlaces de interconexión entre centrales, que conforman redes de servicio y transporte, son caros de instalar, operar y mantener y deben ser eficientemente utilizados. Un sobre-dimensionamiento de la red reducirá las ganancias o provocará pérdidas a la operadora sin mejorar sensiblemente la calidad del servicio. Por el contrario, el sub-dimensionamiento repercute en un servicio pobre y en ocasiones en penalizaciones del regulador o del propio mercado. Al mismo tiempo, la optimización y adecuación de la estructura o topología de la red y de las tecnologías aplicables, facilitan el crecimiento a futuro y la adaptación a los nuevos servicios.
3. Sistemas de Inventario Un aspecto crítico y frecuentemente olvidado son los sistemas de inventario y de supervisión de la red orientados a la Ingeniería de Tráfico. La inexistencia o desactualización de inventarios son fuente de errores de planificación y diseño que provocan compras innecesarias pero también focos de desatención de la demanda y congestión. Los sistemas de supervisión aportan los datos necesarios para identificar sobrecargas e infrautilizaciones de la red y los niveles de servicio en cada punto y permiten determinar soluciones adecuadas para resolver y anticipar problemas de calidad desde el corto al largo plazo y son fundamentales para alimentar con datos de partida a los procesos de proyección de crecimiento. 4. Servicios de Voz El mundo de las redes de telefonía, entendido como prestación de servicios de voz, es modernamente un caso particular ya que la evolución del sector está moviendo los esfuerzos a la integración de redes Multiservicios, que facilitan voz, datos y multimedia mediante infraestructuras y procedimientos compartidos. El ejemplo más claro se tiene en las redes de telefonía celular, originalmente de voz analógica que llegan en los comienzos del siglo XXI a los móviles de tercera generación que integran voz, datos y servicios multimedia de música, entretenimiento y video. Las funciones y técnicas de Ingeniería de Tráfico en este escenario son aún más importantes dada la diversidad de tecnologías y aplicaciones que corren por las redes que aunque complican enormemente todos estos procesos, requieren un diseño aún más cuidadoso y eficiente que las viejas redes puras de conmutación y transmisión de circuitos. 5. Dimensionado de Equipos Uno de los aspectos más interesantes en diseño de redes es el dimensionado de equipos y elementos de interconexión. Cualquier intento o telecomunicación en progreso va a requerir recursos de red desde la fase de establecimiento hasta la finalización. Estos recursos, para una "llamada" particular, pueden variar en tipo o cantidad dependiendo del servicio demandado, la fase del proceso de comunicación y la propia red o redes que se atraviesen. Un ejemplo simple es el dimensionado de una ruta de enlaces entre centrales de conmutación de circuitos. Los clientes servidos por dos centrales dadas se comunican entre sí a través de esta ruta, la cual posee a su vez un número de enlaces o circuitos individuales por los que se puede tener una única comunicación simultánea. El objetivo del dimensionado de esta ruta es determinar el número de circuitos necesarios para satisfacer la demanda de llamadas en condiciones de calidad para los usuarios y costos para el operador óptimas para ambos.
6. Consideraciones Siguiendo con el ejemplo, en este caso particular, es necesario considerar al menos: 6.1 La demanda de servicio: en forma de Intensidad de tráfico que intuitivamente indica el número medio de llamadas simultáneas que los usuarios trataran de establecer y que se ofrecerán a la ruta de enlace. 6.2 La naturaleza del sistema de telecomunicación : determinara métodos o procedimientos específicos de cálculo. El caso más considera únicamente Llamadas originadas en una de las centrales con destino a la otra y que las llamadas que traten de establecerse en un instante de tiempo que todos los enlaces estén ocupados se perderán y desaparecen del sistema, sin colas de espera y sin rutas alternativas. 6.3 La calidad o grado de servicio que se considera para dicha ruta: en nuestro ejemplo, será el porcentaje promedio de llamadas que admitiremos se podrán perder durante el periodo definido como tiempo de observación. Este objetivo de calidad puede variar entre 0% y 100%, donde 0% implica que no se perdería ninguna llamada y 100% que se perderían todas. Ahora bien, todos los conceptos explicados han de determinarse previamente para realizar posteriormente el simple cálculo matemático: Estudios particulares que implican aspectos regulatorios, de marketing y financieros acotan los valores recomendables de calidad de servicio de las rutas, por lo general entre 5% y 0,5%; evidentemente el 0% no se plantea, ya que como se podría deducir requeriría un número infinito de circuitos en la ruta para que la probabilidad de perder una llamada fuese 0%. Por otro lado, mediciones previas de tráfico y otros procedimientos de proyección permiten determinar aproximadamente la demanda de servicio esperada. 7. Método de Dimensionamiento El método de dimensionado aplicable en este ejemplo en Teoría de Tráfico se engloba dentro de las Fórmulas de Erlang y en particular para sistemas a pérdida es la Fórmula de Erlang-B. Es una función G%=f (n, A), donde G es el grado de servicio que resultará cuando a la ruta de n enlaces se le ofrezca una intensidad de tráfico A. Entonces, el proceso de cálculo de dimensionado, consiste en hallar el número entero de n enlaces para el valor A de tráfico estimado y el grado de servicio G prefijado a partir de la función de tráfico que aplique. Para terminar el ejemplo con valores concretos aunque paradójicos, en una ruta que se estime aparezca en promedio una sola llamada simultánea y para la que se desea tener un grado de servicio de 50%, tan solo necesitaremos un único circuito de enlace según Erlang-B.
8. Conmutación telefónica 8.1 Conmutación Es un dispositivo hardware y/o software capaces de crear conexiones temporales entre dos o más dispositivos, que estén conectados a él. Si se atiende a las arquitecturas y técnicas utilizadas en la conexión entre terminales telefónicos, la red telefónica se encontraría entre las denominadas redes de telecomunicación conmutadas, formada por un conjunto de nodos interconectados, de forma que la información se transmite de un origen a un destino mediante su encaminamiento a través de distintos nodos que se encuentran conectados mediante rutas de transmisión. La información que accede a la red desde un terminal se encamina a su destino, siendo conmutada de un nodo a otro.
También es señalado como uno de los primeros conceptos que se necesitó desarrollar para conseguir interconectar entre sí a los usuarios de los diferentes sistemas de telecomunicación a un coste razonable, pudiendo ser definida la conmutación como la parte de la telecomunicación que estudia los sistemas que permiten establecer conexiones semipermanentes entre dos terminales cualesquiera enlazados al sistema. 8.2 Clasificación de las Conmutación Las redes conmutadas se pueden clasificar en base a los procedimientos que se utilizan en la conmutación de la información de un enlace a otro, dando lugar a las redes conmutadas en circuitos, mensajes y paquetes. 8.2.1 Conmutación de circuitos. La telecomunicación por conmutación de circuitos implica que en un momento dado hay una ruta dedicada entre dos terminales. Esta ruta se compone de una secuencia de enlaces entre nodos, dedicándose en cada enlace físico un canal a la conexión. Para llevar a cabo la comunicación por conmutación de circuitos se necesita seguir las tres fases siguientes: establecimiento del circuito, transmisión de la información y desconexión del circuito. Puesto que la ruta de conexión se establece antes del comienzo de la transmisión de la información, habrá de reservarse la capacidad de un canal entre cada par de nodos de la ruta y cada nodo habrá de disponer de la necesaria capacidad interna de conmutación para manejar la conexión requerida. Así pues, la capacidad del canal está totalmente asignada aun cuando no haya transferencia de datos.
En las comunicaciones telefónicas la utilización del canal puede ser alta. Sin embargo, en una conexión de transmisión de datos el canal puede no estar utilizado durante la mayor parte del tiempo.
En este tipo de conmutación, desde el punto de vista del rendimiento, va a existir una demora previa a la transferencia de información debida al Establecimiento de la llamada. Una vez que el circuito se ha establecido la red es transparente a los usuarios, transmitiéndose la información a una velocidad determinada sin otro retardo que el de propagación a través de los enlaces, considerándose que el retardo en cada nodo es despreciable. Cada nodo en una red de conmutación de circuitos es una central de conmutación.
8.2.2 Conmutación de mensajes. En este tipo de comunicación conmutada, cuando un terminal requiere enviar un mensaje incorpora a éste una dirección de destino. El mensaje pasa a través de la red de un nodo a otro, recibiéndose en cada uno de ellos el mensaje completo que es almacenado y retransmitido al nodo siguiente. De esta forma no se necesita establecer una ruta dedicada entre dos terminales. Un nodo de conmutación de mensajes es típicamente un miniordenador con algunas características de entrada/salida que lo hacen particularmente adecuado para el tratamiento de los mensajes entrantes y salientes. 8.2.3 Conmutación de Paquetes. La conmutación de paquetes trata de combinar las ventajas de las conmutaciones de mensajes y circuitos, minimizando las desventajas de ambas. Es una técnica similar a la de mensajes, con la diferencia de que la longitud de las unida-des de información (paquetes) está limitada, en tanto que en la conmutación de mensajes la longitud de estos es mucho mayor.
Las longitudes típicas de los paquetes oscilan entre 1000 y varios miles de bits. En algunas recomendaciones los tamaños máximos de los paquetes están normalizados a 128, 256 ó 512 caracteres. En el caso de las redes de conmutación de paquetes, los mensajes que superan la máxima longitud preestablecida deben ser divididos en unidades de información más pequeñas por los equipos terminales. Cuando una estación terminal desglosa un mensaje en paquetes y envía estos a su nodo, existen dos métodos de tratamiento de los paquetes por parte de la red: 8.2.4 Método Datagrama: En el que cada paquete es tratado independientemente, de forma análoga a como se tratan los mensajes en las redes de conmutación de mensajes, dándose el caso de que paquetes con la misma dirección de destino no siguen la misma ruta, lo que puede dar lugar a que los paquetes se reciban en una secuencia distinta a la que han sido emitidos, por lo que el terminal de destino será el encargado de reordenar los paquetes en la secuencia original.
Sea la red de la figura siguiente. Supongamos que la estación A tiene mensaje de tres (3) paquetes para el equipo terminal D.
La estación A envía todos los paquetes en su orden correcto al nodo 1, al que está conectada. Este nodo realiza una decisión de encaminamiento a nivel de cada paquete. Así, puede ocurrir que el nodo 1 determine que para el paquete 1 la cola más corta es la correspondiente al nodo 5. Sin embargo, para los paquetes 2 y 3 el nodo 1 decide que la cola más corta es la correspondiente al nodo 4. De esta forma el paquete 1 ha seguido la ruta determinada por el encaminamiento a través de los nodos 1-5-4, en tanto que la ruta seguida por los paquetes 2 y 3 ha sido la determinada por el encaminamiento entre nodos 1-4. Además, es posible que los paquetes 2 y 3 lleguen a su destino antes que el paquete 1.
8.2.5 Método de circuitos virtuales. En este caso se establece una conexión lógica antes de proceder a la transmisión de la información, pudiendo ser esta conexión permanente o transitoria, denominándose respectivamente circuito virtual permanente o conmutado. En el caso del circuito virtual permanente la ruta está predeterminada para un par de terminales, lo que implica que está dedicada. En el caso del circuito virtual conmutado la ruta se establece en la fase de establecimiento de la llamada, siendo necesario en cualquiera de los dos casos que cada paquete contenga un identificador de circuito virtual además de la información.
Supongamos nuevamente que el terminal A de la red de la figura siguiente. Tiene información que enviar a D.
El nodo 1 decide encaminar, en base a un paquete de petición de llamada emitido por A, todos los paquetes enviados en la conexión al nodo 5, y éste, al nodo 4. Si D está preparado para aceptar la llamada envía un paquete de llamada aceptada al terminal A, a través de la ruta establecida (nodos 4-5-1). Los terminales A y D pueden ahora intercambiar datos sobre la conexión lógica o circuito virtual establecido. La principal característica del método de circuito virtual es que la ruta entre terminales se establece con anterioridad a la transferencia de información, lo que no significa que haya una ruta dedicada. Los paquetes se almacenan en cada nodo y se aseguran a la línea de la cola de salida. La diferencia con el método datagrama estriba en que cada nodo no necesita realizar una decisión de encaminamiento para cada paquete, sino que se realiza una sola vez la decisión por cada conexión.
9. Comparación de las técnicas de conmutación. En la figura 1 se realiza una comparación gráfica de las técnicas de conmutación de circuitos, mensajes y paquetes (método de circuito virtual conmutado), desde un punto de vista cualitativo. En dicha figura se representa la transmisión de un mensaje a través de cuatro nodos.
A continuación, en la tabla 1, se indican un conjunto de características que, junto con el rendimiento, se deben tener en cuenta a la hora de efectuar un análisis de utilización de las distintas técnicas de conmutación en aplicaciones de telecomunicación. Conmutación de circuitos Vía de transmisión dedicada Transmisión transparente de información Adecuada para uso interactivo Mensajes no almacenados Ruta establecida para toda la comunicación Retardo de llamada. Retardo de transmisión despreciable
Sobrecarga puede Bloquear la llamada. No hay retardo una vez establecida la llamada No hay conversión de velocidad y código Ancho de banda fijo No hay caracteres de control una vez realizada la llamada
Conmutación de mensajes
Conmutación de paquetes (Datagrama)
Conmutación de paquetes (Cto. Virtual)
Vía de transmisión no dedicada Transmisión de mensajes
Transmisión de paquetes
No adecuada para uso interactivo Almacenamiento de mensajes para envío diferido Ruta establecida para cada mensaje Retardo de transmi sión de mensajes
Sobrecarga incrementa el retardo de los men sajes
Caracteres de control en cada mensaje
Adecuada para uso interactivo Almacenamiento de paquetes hasta su envío Ruta establecida para cada paquete
Ruta establecida para toda la comunicación Retardo de transmi Retardo de llamada sión de paquetes en circuitos virtuales Conmutados. Retardo de transmisión de paquetes Sobrecarga Sobrecarga puede incrementa el Bloquear la llamada. retardo de los Incrementa el paquetes retardo de los paquetes Conversión de velocidad y código
Ancho de banda dinámico (función del tráfico) Caracteres de control en cada paquete
10. La Teoría de Colas Es el estudio matemático del comportamiento de líneas de espera. Esta se presenta, cuando los "clientes" llegan a un "lugar" demandando un servicio a un "servidor", el cual tiene una cierta capacidad de atención. Si el servidor no está disponible inmediatamente y el cliente decide esperar, entonces se forma la línea de espera. 11. MODELO DE FORMACIÓN DE COLAS Se forman debido a un desequilibrio temporal entre la demanda del servicio y la capacidad del sistema para suministrarlo. En las formaciones de colas se habla de clientes, tales como máquinas dañadas a la espera de ser rehabilitadas. 12. ELEMENTOS EXISTENTES EN UN MODELO DE COLAS Fuente de entrada o población potencial Cliente Disciplina de la cola Mecanismo de servicio La cola El sistema de la cola 13. Objetivos Identificar el nivel óptimo de capacidad del sistema que minimiza el coste del mismo. Evaluar el impacto que las posibles alternativas de modificación de la capacidad del sistema tendrían en el coste total del mismo. 14. Características claves 14.1 Determinantico: en el cual clientes/SERVICIOS sucesivos llegan en un mismo intervalo de tiempo, fijo y conocido. Un ejemplo clásico es el de una línea de ensamble, en donde los artículos llegan a una estación en intervalos invariables de tiempo (conocido como ciclos de tiempo). 14.2 Probabilístico: en el cual el tiempo entre llegadas sucesivas es incierto y variable. Los tiempos entre llegadas probabilísticos se describen mediante una distribución de probabilidad.
14.3 Aplicación a la telefonía Las redes telefónicas se diseñan para acomodar la intensidad ofrecida del tráfico con solamente una pequeña pérdida. El funcionamiento de los sistemas depende de si la llamada es rechazada, de si está pérdida, etc. Normalmente los sistemas de desbordamiento hacen uso de rutas alternativas e incluso estos sistemas tienen una capacidad de carga finita o máxima de tráfico. 14.3.1 Aplicación a la telefonía Sin embargo, el uso de las colas permite que los sistemas esperen por las peticiones de su cliente hasta que los recursos libres estén disponibles. Esto significa que si los niveles de la intensidad del tráfico exceden de la capacidad disponible, las llamadas del cliente se perderían. La disciplina de colas determina la manera de cómo manejar las llamadas de los clientes. Define la manera en que les servirán, la orden de las cuales se sirven, y la manera en la que los recursos se dividen entre los clientes. 15. CONCLUSIONES La ingeniería del tráfico es un tema de suma importancia ya que con ayuda de esta podemos predecir sistemas estables que no estén sub ni sobre provistos, debido a que si un sistema está sobre previsto asegurará que todos los usuarios obtengan un servicio, pero se estará teniendo un sistema muy costoso; ahora que si se tuviera un sistema sub provisto, se tendrá un sistema pobre que no brindara un servicio eficiente a sus usuarios. Es por ello que el dimensionamiento y comportamiento del tráfico juegan un papel significativo en el diseño de sistemas de redes, gracias al incremento de la demanda por este servicio, los sistemas tuvieron que evolucionar rapiditamente y trabajar por medio de la conmutación, conocido como el “switching”. Hablar de ingeniería del tráfico significa hablar del comportamiento de la red que se ha construido con datos del ayer para solventar las necesidades de hoy. La obtención de estos datos se ha logrado gracias a las tablas de distribución como lo es la tabla de Poisson, Erlang B, Erlang C, Erlang B extendido, tablas que se ocuparon en el desarrollo del software, así como otras tablas de distribución como la de Pareto, Erlang-K. Erlang-jk, Weibull, entre otras. Mediante la variables utilizadas, ACHT, grado de servicio, número de suscriptores y llamadas, y las tablas de distribución se logró obtener el trafico ofrecido y el número de troncales, canales de voz, necesarios para obtener un sistema eficiente.