Lección 6: Generación De Tráfico Y Reacción De Los Abonados
Si el abonado A desea hablar con el abonado B se producirá una llamada satisfactoria o bien una tentativa de llamada fracasada. En el último caso, A puede repetir más tarde la intención de llamada e iniciar así una serie de tentativas de llamada sin éxito. Las estadísticas de llamada se presentan generalmente como se muestra en el cuadro 2.1, donde los errores se han agrupado en varias clases típicas. Se observa que los únicos errores que pueden ser influenciados directamente por el operador son los errores técnicos y bloqueo. Esta clase usualmente es pequeña pues representa un escaso porcentaje durante la hora cargada. Asimismo, se observa que la cantidad de llamadas que experimentan B ocupado dependen del número de errores de A y errores técnicos y bloqueo. Por consiguiente, las estadísticas que figuran en el cuadro 2.1 no son apropiadas. Para obtener las probabilidades pertinentes, que se muestran en la figura 2.8, sólo se considerarán las llamadas que llegan a la etapa considerada cuando se calculan probabilidades. Aplicando la notación en la figura 2.8 se hallan las siguientes probabilidades para un intento de
llamada (suponiendo independencia):
p
{error de A} =
pe(2.5)
p
{congestión y errores técnicos} = (1
− pe) .
ps(2.6)
p{B no contesta} = (1
− pe) . (1
− ps) .
pn(2.7)
Cuadro 2.1 − Resultado típico de un gran número de tentativas de llamada durante la hora
cargada para países industrializados o países en desarrollo.
Resultado País I País D
Error de A:
Errores técnicos y bloqueo:
B no contesta antes de que A cuelgue: B ocupado: B contesta = conversación 15 5% 10% 10% 60% 20% 35% 5% 20% 20% Sin conversación 40% 80%
Cuadro 2.2 –Las probabilidades de las tentativas de llamada calculadas para el cuadro 2.1.
p{B ocupado} = (1 − pe) . (1 − ps) . pb (2.8) p{B contesta} = (1 − pe) . (1 − ps) . pa (2.9)
Utilizando los valores del cuadro 2.1 se hallan las cifras que se muestran en el cuadro 2.2. Conforme a esta información se puede observar que aun si el abonado A se comporta correctamente y el sistema telefónico es perfecto, sólo el 75% de los intentos de llamada en los países I, y el 45% en los países D, respectivamente, dan por resultado una conversación.
Se puede distinguir entre el tiempo de servicio, que incluye el tiempo desde el instante en que se ocupa un servidor hasta que éste se desocupa nuevamente (por ejemplo, establecimiento de la llamada, duración de la conversación y terminación de la llamada), y duración de la conversación ,
que es el periodo de tiempo en el que A conversa con B. En razón de las tentativas de llamada fracasadas el tiempo de servicio medio es a menudo menor que la duración media de la llamada si se incluyen todas las tentativas de llamada. En la figura 29 se muestra un ejemplo con tiempos de ocupación observados.
Ejemplo 2.4.1: Tiempo medio de ocupación: Se supone que el tiempo medio de ocupación de las llamadas que son interrumpidas antes que B conteste (error de A, congestión, errores técnicos) es de 20 segundos y que el tiempo medio de ocupación de llamadas que llegan al abonado B (no contesta, ocupado, contesta) es de 180 segundos. El tiempo medio de ocupación del abonado A se calcula utilizando los valores que figuran en el cuadro 2.1:
Se puede observar que el tiempo medio de ocupación aumenta de 148 s (92 s, respectivamente) en el abonado A a 180 s en el abonado B. Si una tentativa de llamada implica más intenciones de llamada repetidos (véase también el ejemplo 2.4), el tráfico transportado puede ser mayor que el tráfico ofrecido.
Si se conoce el tiempo medio de servicio de las fases individuales de una tentativa de llamada, se puede calcular la proporción de las intenciones de llamada que se pierden durante las fases individuales. Esto se puede aprovechar para analizar sistemas electromecánicos utilizando sistemas SPC para recopilar datos.
Cada tentativa de llamada carga los grupos de control en la central (por ejemplo, una computadora o una unidad de control) con una carga casi constante mientras que la carga de la red es proporcional a la duración de la llamada. Por esta razón muchas tentativas de llamada fracasados pueden sobrecargar los dispositivos de control mientras que la red aún dispone de capacidad libre. Las tentativas de llamada repetidas no son necesariamente motivadas por errores en el sistema telefónico, sino que también pueden ser causadas, por ejemplo, por un abonado B ocupado. Este problema fue tratado por primera vez por Fr. Johannsen en su libro "Busy" (ocupado) publicado en 1908 (Johannsen, 1908 [52]. En las figuras 2.10 y 2.11 se muestran algunos ejemplos de mediciones del comportamiento del abonado.
Los estudios de la respuesta de los abonados con relación, por ejemplo, al tono de ocupado, es de vital importancia para el dimensionamiento del sistema telefónico. En realidad, los factores humanos ( = comportamiento del abonado) constituyen una parte de la teoría de teletráfico que es de gran interés.
Durante la hora cargada α = 10 a 16% de los abonados están ocupados utilizando las líneas para llamadas entrantes o salientes. Por consiguiente, se supondría que el α% de las tentativas de
llamada indicarían que el abonado B está ocupado. Sin embargo, esto es erróneo pues los abonados tienen diferentes niveles de tráfico. Algunos abonados no reciben tentativas de llamada entrantes, mientras que otros reciben mayor cantidad de tentativas de llamadas que la media. Los abonados A tienen inclinación en elegir los abonados B más ocupados, y en la práctica se observa que la probabilidad que el abonado B esté ocupado es de unos 4 · α, si no se toman medidas.
Para abonados residenciales es difícil mejorar la situación, pero para grandes abonados comerciales que tienen una central automática privada (PABX) con un grupo de números, la cantidad suficiente de líneas eliminará la condición de ocupado de B. Por consiguiente, en países industrializados la probabilidad total de abonado B ocupado toma el mismo orden de magnitud de
α (véase el cuadro 2.1). Para países en desarrollo el tráfico se centra más sobre números
individuales y a menudo los abonados comerciales no disponen de numeración de grupo y, por tanto, se observa una alta probabilidad de abonado B ocupado (40 a 50%).
Conforme a las mediciones de Ordrup el 4% aproximadamente de las llamadas eran tentativas de llamadas repetidas. Si un abonado presenta una indicación bloqueo u ocupado, hay un 70% de probabilidad que la llamada se repita dentro de una hora. Véase el cuadro 2.3.
Un clásico ejemplo de la importancia de la reacción de los abonados se observó cuando la fábrica de gas industrial de Valby (en Copenhague) explotó a mediados de la década de los 60. Los abonados en Copenhague generaron una gran cantidad de tentativas de llamada y ocuparon los dispositivos de control en las centrales de la zona de Copenhague. Los abonados de Esbjerg (parte occidental de Dinamarca) que llamaban a Copenhague tenían que esperar debido a que los números no podían ser transferidos inmediatamente a Copenhague. Por tanto, el equipo en Esbjerg se mantuvo ocupado en espera, y los abonados que efectuaban llamadas locales en Esbjerg no pudieron completar las tentativas de llamada.
Esto es un ejemplo de cómo se propaga una situación de sobrecarga con una reacción en cadena por toda la red. Cuando más ajustada se ha dimensionado una red, habrá más posibilidad que se produzca una reacción en cadena. Una central siempre ha de ser construida de modo que mantenga su capacidad total de funcionamiento durante situaciones de sobrecarga.
Figura 2.9 −Función de frecuencia para tiempos de ocupación de enlaces
Cuadro 2.3 −Secuencia observada de tentativas de llamada repetidas (llamadas
nacionales, "mediciones de Ordrup").
Número de observaciones
Tentativa N° Satisfactorio Continua Desiste p {éxito} Persistencia 1 2 3 4 5 56,935 3,252 925 293 139 75,389 7,512 2,378 951 476 248 10,942 1,882 502 182 89 0,76 0,43 0,39 0,31 0,29 0,41 0,56 0,66 0,72 0,74 Total 61,678 13,711
La probabilidad de éxito disminuye con la cantidad de tentativas de llamada, mientras que la persistencia aumenta. Aquí un intento de llamada repetido es una llamada repetida al mismo abonado B dentro de una hora
En una central moderna se tiene la posibilidad de dar prioridad a un grupo de abonados en una situación de emergencia, por ejemplo, médicos y policía (tráfico preferencial).
En sistemas informáticos similares condiciones influenciarán la calidad de funcionamiento. Por ejemplo, si es difícil obtener libre ingreso a un sistema terminal, el usuario dispone no desconectarse sino mantener conectado el terminal, es decir aumentar el tiempo de servicio. Si un sistema funciona como sistema de tiempo de espera, el tiempo de espera medio aumentará entonces con el tercer orden del tiempo de medio servicio (véase el Capítulo 13). En esas condiciones el sistema se saturará muy rápido, es decir estará sobrecargado. En países con redes de telecomunicación sobrecargadas (por ejemplo, países en desarrollo) un gran porcentaje de intentos de llamadas serán tentativas de llamadas repetidas.
Ejemplo 2.4.2: Tentativa de llamada repetida: Este es un ejemplo de un modelo simple de tentativa de llamada repetida. Sea la siguiente notación:
b = persistencia (2.10) B = p {no completada} (2.11)
La persistencia b es la probabilidad que se repita una tentativa de llamada infructuosa, y
p{completada} = {1 − B} es la probabilidad que el abonado (parte llamada) responda. Para una
tentativa de llamada se obtiene la siguiente reseña:
Las siguientes probabilidades se obtienen para una tentativa de llamada:
Figura 2.10 −Histograma para el intervalo de tiempo desde la ocupación del registro
(tono de marcar) a la respuesta de B para llamadas completadas.El valor medio es 13,60 s
Cuadro 2.4 − Distribución de la cantidad de tentativas de llamadas.
Tentativa Nº p{B responde} p{continúa} p{desiste}
0 1 (1− B) B .b B.(1 −b) 2 (1− B).( B . b) ( B .b)2 B.(1−b) . ( B . b) 3 (1− B) . ( B . b)2 ( B .b)3 B.(1−b) . ( B . b)2 4 (1− B) . ( B . b)3 ( B .b)4 B.(1−b) . ( B . b)3 ... … … … Total (1− B) (1− B b) 1 (1− B b) B (1− b) (1− B b)
p{no completada}=
Número de tentativas de llamada por intención de llamada = Sean los tiempos medios de ocupación siguientes:
B
⋅
(1−b) (1− B⋅
b) 1 (1− B⋅
b) (2.13) (2.14)sc = tiempo medio de ocupación de llamadas completadas
sn = 0 = tiempo medio de ocupación de llamadas no completadas
Se obtienen entonces las siguientes relaciones entre el tráfico transportado Y y el tráfico ofrecido A:
Y = A 1− B 1− B b (2.15) A=Y 1− B b 1− B
Esto es similar al resultado que figura en la Recomendación UIT-T E.502.
(2.16)
En la práctica, la persistencia b y la probabilidad de compleción 1 – B dependerá del número de
veces que la llamada ha sido repetida (consúltese el cuadro 2.3). Si las llamadas infructuosas tienen un tiempo medio de ocupación positivo, el tráfico transportado puede ser mayor que el tráfico ofrecido.
Lección 7: Introducción al grado de servicio
La siguiente sección tiene como base la publicación: Proposed grade of service chapter for handbook. ITU-T Study Group , Veirø, B. (2001) [100]. El operador de la red debe decidir qué
servicios ha de prestar ésta al usuario final y el nivel de calidad de servicio que el usuario debe experimentar. Esto es así para toda red de telecomunicaciones sea con conmutación de circuitos o con conmutación de paquetes, alámbrica o inalámbrica, óptica o de alambre de cobre, y es independiente de la tecnología de transmisión aplicada. Otras decisiones que se han de efectuar pueden incluir el tipo e instalación de la infraestructura de la red para soportar los servicios, y la elección de las técnicas que se han de utilizar para tratar el transporte de la información. Estas decisiones ulteriores pueden ser diferentes, según si el operador ya está presente en el mercado o si comienza a prestar servicios en una situación de nuevo concurrente (es decir, una situación donde no hay una red heredada para considerar).
Figura 2.11 − Histograma para todas las tentativas de llamada repetidas
en el término de 5 minutos, cuando la parte llamada está ocupada.
En la Recomendación UIT-T E.800 se define el concepto de calidad de servicio (QoS) como: el efecto colectivo de calidad de funcionamiento del servicio que determina el grado de satisfacción de un usuario del servicio. La QoS comprende un conjunto de parámetros que pertenece a la calidad de funcionamiento del tráfico de la red, pero además de esto, la QoS también incluye una serie de otros conceptos, que se resumen como sigue:
logística del servicio;
facilidad de utilización del servicio; servibilidad del servicio; y
seguridad del servicio.
Las definiciones detalladas de esos términos figuran en la Recomendación E.800. Cuanto mejor calidad de servicio ofrece un operador al usuario final, mayor será la posibilidad de obtener nuevos clientes y mantener los clientes actuales. Pero una mejor calidad de servicio significa también que la instalación de la red sea más costosa y esto, normalmente, tendrá relación con el precio del servicio. La selección de una determinada calidad de servicio dependerá, por tanto, de las decisiones políticas tomadas por el operador y esto no será tratado en el presente estudio. Cuando se establece la decisión de calidad se puede iniciar la planificación de la red pertinente. Esto incluye la decisión de una tecnología de red de transporte y su topología, así como los
aspectos de fiabilidad en el caso en que uno o más elementos de red tengan mal funcionamiento. Es también en ese momento que se determina la estrategia de encaminamiento.
Éste es el instante en que es necesario considerar el grado de servicio (GoS). Esto se define en la Recomendación UIT-T E.600 como: un conjunto de variables de ingeniería de tráfico utilizadas para tener una medida de aptitud de un grupo de órganos en condiciones especificadas. Estas variables del grado de servicio pueden expresarse como la probabilidad de pérdida, la demora del tono de invitación a marcar, etc . A esta definición la Recomendación proporciona además las
siguientes notas:
Los valores de parámetro asignados como objetivos para el grado de servicio se denominan normas de grado de servicio.
Los valores de los parámetros de grado de servicio obtenidos en condiciones reales se denominan resultados del grado de servicio.
El punto básico para resolver en la determinación de las normas de GoS es aplicar los valores a cada elemento de red de modo tal que se obtenga el objetivo de QoS de extremo a extremo.
7.1 Comparación de GoS y QoS
No es tarea sencilla encontrar las normas de GoS necesarias para soportar una determinada QoS. Esto se debe al hecho de que los conceptos de GoS y QoS tienen distintos puntos de vista. Mientras que la QoS considera la situación desde el punto de vista del cliente, el GoS tiene en consideración la red. Esto se ilustra con los siguientes ejemplos:
Ejemplo 2.5.1:Supóngase que se desea fijar la probabilidad de bloqueo de llamada de extremo a extremo al 1% en una red telefónica. Un cliente puede interpretar que esta cantidad significa que podrá alcanzar el destino deseado en un promedio de 99 sobre 100 casos. Al fijar este objetivo de diseño, el operador aplicó una determinada probabilidad de bloqueo a cada uno de los elementos de red que una llamada de referencia podría satisfacer. Para asegurar que este objetivo se cumpla se debe supervisar la red. Pero esta supervisión normalmente tiene lugar en toda la red y sólo se puede asegurar que la red puede satisfacer, en promedio, los valores objetivo. Si se considera una determinada línea de acceso, su GoS objetivo puede bien ser superado, pero el promedio para todas las líneas de acceso debe por cierto satisfacer el objetivo.
El GoS está referido a parámetros que se pueden verificar mediante la calidad de funcionamiento de la red (aptitud de una red o parte de la red para ofrecer las funciones correspondientes a las comunicaciones entre usuarios) y los parámetros sólo se aplican en promedio para la red. Aún si sólo se limita a considerar la parte de la QoS que está relacionada con el tráfico, el ejemplo ilustra que si bien el objetivo de GoS se satisface esto no es el caso para la QoS.
7.2 Características especiales de la QoS
GoS y QoS, y en la definición de lo que realmente es la percepción del usuario, se ha formado un grupo para tratar estos problemas. Se denomina Grupo de Desarrollo sobre Calidad de Servicio y trabaja conjuntamente con el Grupo de Estudio 2 del UIT-T. Sus temas de estudio incluyen nuevas definiciones y mejoramiento de la Recomendación UIT-T E.800.
Debido a los diferentes criterios para definir el GoS y la QoS, el Grupo de Desarrollo sobre Calidad de Servicio propuso una solución para resolver el problema. Esta solución se denomina acuerdo a nivel de servicio (SLA, service level agreement ). Esto es en realidad un contrato entre el usuario y
el operador de la red. En el mismo se define el significado real de los parámetros en cuestión. Se supone que las definiciones están dadas de modo tal que sean interpretadas de la misma manera por el cliente y por el operador de la red. Asimismo, el SLA define qué sucede en el caso de la violación de los términos del contrato. Algunos operadores han decidido emitir un SLA para todas las relaciones que tienen (al menos en principio) con el cliente, mientras que otros sólo lo hacen con grandes clientes que conocen lo que realmente significan los términos del SLA.
7.3 Calidad de funcionamiento de la red
Como se mencionó anteriormente la calidad de funcionamiento de la red se refiere a la aptitud de una red o parte de la misma para ofrecer las funciones correspondientes a las comunicaciones entre usuarios. Para establecer cómo funciona una determinada red, es necesario realizar mediciones que abarquen todos los aspectos de los parámetros de comportamiento funcional (es decir capacidad de tráfico, seguridad de funcionamiento, transmisión y tarificación).
Asimismo, los aspectos de calidad de funcionamiento de la red en el concepto de GoS sólo corresponden a los factores relacionados con el rendimiento funcional de la capacidad de tráfico en la terminología de QoS. Asimismo, en el marco de la calidad de servicio el término "Calidad de funcionamiento de la red" también incluye los siguientes conceptos:
seguridad de funcionamiento, calidad de transmisión, y precisión de la tasación.
No es suficiente efectuar sólo mediciones, sino que es también necesario tener una organización que pueda proporcionar la supervisión adecuada y tomar las medidas que correspondan cuando surjan los problemas. A medida que aumenta la complejidad de la red el número de parámetros que será necesario tener en cuenta será mayor. Esto significa que se requerirán medios automáticos para que el panorama general de los parámetros más importantes que se deben examinar sea más sencillo.
7.4 Configuraciones de referencia
diagrama denominado configuración de referencia. Este diagrama comprende uno o más esquemas simplificados del trayecto que una llamada (o conexión) puede tomar en la red incluido los puntos de referencia apropiados, donde se definen las interfaces entre las entidades. En algunos casos los puntos de referencia definen una interfaz entre dos operadores y es, por tanto, importante observar cuidadosamente qué sucede en ese punto. En lo que se refiere al grado de servicio la importancia de la configuración de referencia es la segmentación del GoS como se describe a continuación. Considérese una red telefónica con terminales, conmutadores de abonado y conmutadores de tránsito. En el ejemplo se ignora la red de señalización. Supóngase que las llamadas se pueden encaminar por unas de las tres disposiciones siguientes:
1) terminal → conmutador de abonado → terminal. Esto se puede representar como la
configuración de referencia que se muestra en la figura 2.12.
2) terminal → conmutador de abonado → conmutador de tránsito → conmutador
de abonado → terminal. Esto se puede representar como la configuración de referencia que
se muestra en la figura 2.13
3) terminal → conmutador de abonado → conmutador de tránsito → conmutador de tránsito →
conmutador de abonado → terminal. Esto se puede representar como la configuración de
referencia que se muestra en la figura 2.14.