This document describes some issues about NGN networks. It was written in 1999, but it is still useful for clarify basic concepts about PSTN and IP networks convergence.

1. 1
Next Generation Networks
2º Parte
Fernández Alejandro Javier
Soroko Daniel Esteban

2. 2
Análisis 4
Escenario
SIP + MGCP
Servicio de tarjeta Prepaga

3. 3
Servicios
Control
Conectividad
MG Clase 4
Tarjeta Prepaga
Gestión y Creación de Servicios
Gestión de recursos
Gestión de Conectividad
SIP
MGCP
MGC
Análisis 4 - Estructura Lógica

4. 4
Clase 4
Red de
Transporte MG
Acceso
Transporte
POTS
Control
MGC
SG
Servicios
ASCS
IN
SIP
Análisis 4 - Estructura Lógica

5. 5
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
IAM
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

6. 6
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
IAM
CRCX
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

7. 7
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
IAM
CRCX
200(SDP)
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

8. 8
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
SEC=1 INVITE
INVITE (SDP)
IAM
CRCX
200(SDP)
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

9. 9
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
IAM
SEC=1 INVITE
INVITE (SDP)
CRCX
200(SDP)
SEC=1 INVITE
TRYING
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

10. 10
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
IAM
SEC=1 INVITE
INVITE (SDP)
CRCX
200(SDP)
SEC=1 INVITE
TRYING
SEC=1 INVITE
SESSION PROGRESS
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

11. 11
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
SEC=2 PRACK
PRACK
IAM
SEC=1 INVITE
INVITE (SDP)
CRCX
200(SDP)
SEC=1 INVITE
TRYING
SEC=1 INVITE
SESSION PROGRESS
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

12. 12
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
IAM
SEC=1 INVITE
INVITE (SDP)
CRCX
200(SDP)
SEC=1 INVITE
TRYING
SEC=2 PRACK
PRACK
SEC=1 INVITE
SESSION PROGRESS
SEC=2 PRACK
OK 200
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

13. 13
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
IAM
SEC=1 INVITE
INVITE (SDP)
CRCX
200(SDP)
SEC=1 INVITE
TRYING
SEC=2 PRACK
PRACK
SEC=1 INVITE
SESSION PROGRESS
SEC=2 PRACK
OK 200
SEC=1 INVITE
OK 200
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

14. 14
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
IAM
SEC=1 INVITE
INVITE (SDP)
CRCX
200(SDP)
SEC=1 INVITE
TRYING
SEC=2 PRACK
PRACK
SEC=1 INVITE
SESSION PROGRESS
SEC=2 PRACK
OK 200
SEC=1 INVITE
OK 200
SEC=1 ACK
ACK
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

15. 15
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
IAM
SEC=1 INVITE
INVITE (SDP)
CRCX
200(SDP)
SEC=1 INVITE
TRYING
SEC=2 PRACK
PRACK
SEC=1 INVITE
SESSION PROGRESS
SEC=2 PRACK
OK 200
SEC=1 INVITE
OK 200
SEC=1 ACK
ACK
ACM
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

16. 16
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
IAM
SEC=1 INVITE
INVITE (SDP)
CRCX
200(SDP)
SEC=1 INVITE
TRYING
SEC=2 PRACK
PRACK
SEC=1 INVITE
SESSION PROGRESS
SEC=2 PRACK
OK 200
SEC=1 INVITE
OK 200
SEC=1 ACK
ACK
ACM
ANM
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

17. 17
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
IAM
SEC=1 INVITE
INVITE (SDP)
CRCX
200(SDP)
SEC=1 INVITE
TRYING
SEC=2 PRACK
PRACK
SEC=1 INVITE
SESSION PROGRESS
SEC=2 PRACK
OK 200
SEC=1 INVITE
OK 200
SEC=1 ACK
ACK
ACM
ANM
MDCX(SDP)
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

18. 18
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
IAM
SEC=1 INVITE
INVITE (SDP)
CRCX
200(SDP)
SEC=1 INVITE
TRYING
SEC=2 PRACK
PRACK
SEC=1 INVITE
SESSION PROGRESS
SEC=2 PRACK
OK 200
SEC=1 INVITE
OK 200
SEC=1 ACK
ACK
ACM
ANM
MDCX(SDP)
200
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

19. 19
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
SEC=1100 INVITE
INVITE
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

20. 20
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
SEC=1100 INVITE
INVITE
SEC=1100 INVITE
TRYING|
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

21. 21
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
SEC=1100 INVITE
INVITE
SEC=1100 INVITE
TRYING| IAM
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

22. 22
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
SEC=1100 INVITE
INVITE
SEC=1100 INVITE
TRYING| IAM
CRCX
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

23. 23
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
SEC=1100 INVITE
INVITE
SEC=1100 INVITE
TRYING|
200(SDP B)
IAM
CRCX
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

24. 24
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
ACM
SEC=1100 INVITE
INVITE
SEC=1100 INVITE
TRYING| IAM
200(SDP B)
CRCX
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

25. 25
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
SEC=1100 INVITE
INVITE
SEC=1100 INVITE
TRYING| IAM
ACM
200(SDP B)
CRCX
SEC=1100 INVITE
RINGING
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

26. 26
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
SEC=1100 INVITE
INVITE
SEC=1100 INVITE
TRYING| IAM
ACM
200(SDP B)
CRCX
SEC=1100 INVITE
RINGING
SEC=1101 PRACK
PRACK
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

27. 27
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
SEC=1100 INVITE
INVITE
SEC=1100 INVITE
TRYING| IAM
ACM
200(SDP B)
CRCX
SEC=1100 INVITE
RINGING
SEC=1101 PRACK
PRACK
SEC=1101 PRACK
OK 200
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

28. 28
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
IAM
ACM
200(SDP B)
CRCX
SEC=1100 INVITE
INVITE
SEC=1100 INVITE
TRYING|
SEC=1100 INVITE
RINGING
SEC=1101 PRACK
PRACK
SEC=1101 PRACK
OK 200
ANM
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

29. 29
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
SEC=1100 INVITE
INVITE
SEC=1100 INVITE
TRYING| IAM
ACM
200(SDP B)
CRCX
SEC=1100 INVITE
RINGING
SEC=1101 PRACK
PRACK
SEC=1101 PRACK
OK 200
ANM
SEC=1100 INVITE
OK 200 (SDP B)
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

30. 30
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
SEC=3 INVITE
INVITE (SDP)
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

31. 31
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
SEC=3 INVITE
INVITE (SDP)
DLCX
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

32. 32
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
SEC=3 INVITE
INVITE (SDP)
DLCX
250
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

33. 33
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
CRCX(SDPB)
SEC=3 INVITE
INVITE (SDP)
DLCX
250
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

34. 34
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
SEC=3 INVITE
INVITE (SDP)
DLCX
250
CRCX(SDPB)
200(SDP A’)
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

35. 35
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
SEC=3 INVITE
INVITE (SDP)
DLCX
250
CRCX(SDPB)
200(SDP A’) SEC=3 INVITE
OK 200(SDP A’)
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

36. 36
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
SEC=3 INVITE
INVITE (SDP)
DLCX
250
CRCX(SDPB)
200(SDP A’) SEC=3 INVITE
OK 200(SDP A’) SEC=1100 ACK
ACK(SDP A’)
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

37. 37
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
SEC=3 INVITE
INVITE (SDP)
DLCX
250
CRCX(SDPB)
200(SDP A’) SEC=3 INVITE
OK 200(SDP A’) SEC=1100 ACK
ACK(SDP A’)
MDCX(SDPA’)
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

38. 38
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
SEC=3 ACK
ACK
SEC=3 INVITE
INVITE (SDP)
DLCX
250
CRCX(SDPB)
200(SDP A’) SEC=3 INVITE
OK 200(SDP A’) SEC=1100 ACK
ACK(SDP A’)
MDCX(SDPA’)
200
CONVERSACIÓN
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

39. 39
SS7
MGC A
MGC B
MG A MG B CL A
SG B
SG A
CL A
PTSPTS
MSCS
IP
CONVERSACIÓN
REL
RLC
DLCX
200
SEC=4 BYE
200
SEC=4 BYE
BYE
SEC=1102 BYE
200
SEC=1102 BYE
BYE
REL
RLC
DLCX
200
Análisis 4 - Tarjeta Prepaga

40. 40
Trafico en cada protocolo para la llamada
Cantidad de mensajes
SS7 10
MGCP 16
SIP 17
10
16
17
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Cantidad de mensajes
SS7 MGCP SIP

41. 41
Calidad de Voz

42. 42
VoIP trae aparejado un nuevo problema a solucionar, la calidad de
voz obtenida por la utilización de de dicha tecnología no esta
asegurada como lo es en la PSTN.
La insuficiencia de recursos en la red PSTN se manifiesta con la
ocupación de todos los circuitos de una ruta y por consiguiente la
imposibilidad de establecer una llamadas.
En VoIP la insuficiencia de recursos se ve manifestada en la
reducción de la calidad de voz que se puede obtener de la red.
Calidad de voz

43. 43
• CALIDAD SUBJETIVA ( MOS ).
• DEMORA Y VARIACION DE LA DEMORA.
• CANCELACION DE ECO.
• RUIDO DE BACKGROUND.
• SUPRESION DE SILENCIOS.
• SENSIBILIDAD AL LENGUAJE ( PUES HAY ALGORITMOS
DE COMPRESION DEPENDIENTES DEL IDIOMA )
Implicancias del tratamiento de la señal

44. 44
Una de las métricas mas utilizadas para la medición de calidad
es la conocida como MOS o Mean Opinion Score.
El MOS evalúa la calidad de voz obtenida de una conexión
mediante una escala entre 1 y 5, donde el 5 corresponde a la
mejor calidad alcanzable.
Un valor de MOS superior a cuatro es considerado como una
medida de buena calidad.
Usuario MOS
No recomendado
Casi todos los usuarios insatisfechos
Gran numero de usuarios insatisfechos
Algunos usuarios insatisfechos
Satisfechos
Muy satisfechos
MOS

45. 45
Fuente Simulador
del canal
CODEC
MOS 4.1 3.8 3.9 3.9 3.6
PCM ADPCM MP-MLQ CS-ACELP LD- CELP
G.711 G.726 G.723.1 G.729 G.728
Calidad de la Conversación
Excelente
Buena
Confiable
Pobre
Insatisfactoria
MOS
5
4
3
2
1
Nivel de Distorsión
Imperceptible
Apenas perceptible pero no afecta
Perceptible y afecta levemente
Afecta pero no es objetable
Afecta mucho y es objetable

46. 46
Comparación de protocolos de compresión

47. 47
Comparación de protocolos de compresión
8
16
24
32
40
48
56
64
0
Unacceptable Utility Business Toll
Calidad
ADPCM 16
ADPCM 24
ADPCM 32 (G.726)
PCM 64 (G.711)
LDCELP 16 (G.728)
MP-PLQ (G.723.1)
CS-CELP 8 (G.729)
Aceptación del Usuario

48. 48
ALTA CALIDAD
0 150
CALIDAD SATELITAL
500 [ms]
COMPONENTES DE DEMORA FIJOS
• PROPAGACION ( 6 µs/Km )
• SERIALIZACION ( BUFFERS DE LOS
ENLACES SERIE )
• PROCESAMIENTO ( CODECS )
COMPONENTES DE DEMORA
VARIABLES
• DEMORAS DE ENCOLADO
• DEJITTER BUFFERS
• PAQUETES DE TAMAÑO
VARIABLE
Retardo

49. 49
Causado por las variación del tiempo entre los paquetes
COMPONENTES DE DEMORA VARIABLES : DEJITTER BUFFERS
T1 T3T2
Enfoque 1
Medir la variación del nivel de los paquetes en el jitter buffer sobre un período de
tiempo y adaptar incrementalmente el tamaño del buffer de acuerdo al jitter
calculado. Este enfoque trabaja mejor en redes que proveen un desempeño
consistente del jitter en el tiempo como es ATM.
Enfoque 2
Contar el número de los paquetes que llegan tarde y crear un cociente entre los
paquetes que llegaron tarde y los que llegaron bien y con este valor ajustar el
tamaño del buffer ( El valor del cociente debe ser predeterminado ). Este enfoque
funciona mejor para redes con tiempo entre paquetes muy variables como lo es
IP
TIEMPO
FIJO
TIEMPO
VARIABLE
Esquema de jitter

50. 50
Esquema de retardos en la red
GWGW
DEMORA EN LA COLA
4 [ms]
DEMORA DE SERIALIZACION
2 [ms]
DEMORA DEL CODEC
4 [ms]
DEMORA PROPAGACION
8 [ms]
DEJITTER BUFFER
50 [ms]
COMPONENTES DE DEMORA FIJOS
• Propagación (6 µs/Km) 8 [ms]
• Serialización (Buffers de los enlaces serie) 2 [ms]
• Codec G.729 25[ms]
• Demoras de encolado 4 [ms]
• Dejitter Buffers 50 [ms]
TOTAL = 89 [ms]
COMPONENTES DE DEMORA
VARIABLES

51. 51
Cancelación de eco
TX y RX TX
RX2 hilos
4 hilos
CENTRAL
Híbrido
2-4
Eco : “ Es causado por las señales reflejadas y es función de la demora ”
Comienza a ser significante cuando la demora del round trip es mayor a 150 [ms].
La desadaptación de impedancias en el híbrido de 2 a 4 hilos es el mayor
causante del eco. Para minimizar este efecto tenemos las técnicas de
cancelación de eco de la norma G.165

52. 52
Recomendación G.114 de la ITU
Retardo en
un sentido
(ms)
Descripción
0 - 150
Aceptable para la mayoría de
las aplicaciones de usuario.
150 - 400
Aceptable si los
administradores son
conscientes del impacto del
tiempo de transmisión en la
calidad de las aplicaciones de
usuario.
400
Inaceptable para una
planificación general de la red.
Sin embargo se reconoce que
en algunos casos
excepcionales estos limites se
excederán

53. 53
Calidad de servicio Extremo a Extremo
Niveles de QoS
Se definieron cuatro niveles de calidad para proveer un lenguaje
común entre operadores
Mejor Alto medio
mejor
esfuerzo
MOS 4,2 -5,0 3,8 - 4,2 2,9 - 3,8 2,0 - 2,9
Retardo
boca-oreja
0 - 150 ms
150 - 250
ms
250 - 450 ms
450 ms o
mas
Call setup 0 - 1 seg 1 - 3 seg 3 - 5 seg 5 seg o mas

54. 54
PAUSAS
COMPONENTES
ESCENCIALES
REPETICIONES
22 %
22 %
56 %
Componentes de una conversación

55. 55
Ruido de background y Supresión de silencios
Conversación Detectada
Palabra 1 Palabra 2
Piso de Ruido
S/N
SeñalVocal(dB)
Tiempo
Silencio
Durante éste tiempo no transmite
nada (Suprime el silencio).
Luego, del otro lado, genera
“Ruido de Confort”
Detección de actividad vocal
Se transmiten paquetes No se transmite

56. 56
Ruido de background y Supresión de silencios
• El algoritmo VAD ( Voice activity Detection) toma una decisión por
cada trama a transmitir. Para ello compara los valores de cada trama
con los promedios acumulados durante los periodos de silencio. Los
parámetros analizados son:
• densidad espectral
• energía total
• energía en baja frecuencia
• cantidad de cruces por cero
• El ruido de confort generado en el extremo remoto debe tener las
mismas características que el ruido original. Para ello se envía
información en algunos intervalos de silencio.
• Las recomendaciones G.723 y G729 tienen diseñados algoritmos de
supresión de silencios.

57. 57
Standards para el Objetivo de
medición de calidad de Voz
Medición de calidad de voz

58. 58
Objetivo
• Los codecs de voz se transformaron en comunes dentro
de muchos sistemas de comunicaciones.
• La redes de comunicaciones modernas no pueden ser
evaluadas con métricas convencionales como la relación
señal ruido
• Los modelos Objetivos, basados en la percepción
humana, fueron desarrollados en función de
evaluaciones realizadas por test subjetivos.

59. 59
Standards
• PSQM, PSQM+: Perceptual Speech Quality
Desarrollado por KPN ITU-T P.861
• PAMS: Perceptual Analysis Measurement System
Desarrollado por British Telecom
• Ambos son intrusivos
• PSQM
Evalúa la calidad entre 0 y 6.5, a menor valor mejor calidad
• PAMS
Evalúa la calidad mediante un rango entre 1 y 5, a mayor valor
mejor calidad

60. 60
PSQM Standard
• Definido en la recomendación P.861 de la ITU-T
• Es poco confiable para algunas aplicaciones, por ejemplo las que
usan filtros lineales y/o variaciones de retardo.
• El algoritmo compara la señal recibida después del proceso de
codificación y decodificación de la señal original
Objective
quality
measurement
by PSQM
Transformation
from objective to
subjective quality
scale
DecoderCoder
Source speech
(real or artificial) PSQM
value
MOS
value

61. 61
PAMS Standard
• Identifica también el retardo en la transmisión de los paquetes.
• Mide dos tipos de índices de calidad
– Listening quality opinion scale 5-1
– Listening effort opinion scale 5-1
• El algoritmo adiciona una técnica para alinear la muestra
considerando el retardo variable en la transmisión.
Align &
Equalize
Regression
Señal de
Referencia
Señal
Degradada
Auditory
Transform
Error
Parameterization
Auditory
Transform
listing quality
and listing
effort

62. 62
PESQ Standard (ITU-T P.862)
• PESQ: Perceptual Evaluation of Speech Quality
• Es el resultado de muchos años de desarrollo con un solo
objetivo que la medición de calidad de voz sea aplicable tanto a
prueba de codecs cono a la evaluación de la calidad extremo a
extremo.
• La escala de evaluación es entre 1 y 5
• Combina las mejores funciones de los algoritmos de PAMS y
PSQM+