208022-TELETRAFICO-Unidad 1

(1)

UNIVERSIDAD NACIONA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y

L ABIERTA Y A DISTANCIA

A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIAS E INGENIERIAS

INGENIERIA DE TELECOMUNICACIONES

208022

––

TELETRÁFICO

REMBERTO CARLOS MORENO HERAZO REMBERTO CARLOS MORENO HERAZO

(Director Nacional) (Director Nacional)

HAROLD EMILIO CABRERA MEZA HAROLD EMILIO CABRERA MEZA

Acreditador Acreditador

COROZAL

Octubre de 2010

(2)

(3)

COMITÉ DIRECTIVO

Jaime Alberto Leal Afanador Jaime Alberto Leal Afanador Rector Rector Gloria Herrera Gloria Herrera Vicerrectora Académica Vicerrectora Académica

Roberto Salazar Ramos Roberto Salazar Ramos

Vicerrector de Medios y Mediaciones Pedagógicas Vicerrector de Medios y Mediaciones Pedagógicas

Universidad Nacional Abierta y a Distancia Universidad Nacional Abierta y a Distancia

ISBN ISBN 2010 2010 COROZAL, Colombia COROZAL, Colombia

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ASPECTOS DE PROPIEDAD

ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO

INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO

El contenido didáctico del curso académico:

TeletráficoTeletráfico

fue diseñado

en el año 2010 por el Ingeniero Remberto Moreno Herazo, docente de

la UNAD, ubicado en el CEAD COROZAL, Remberto Moreno es

Ingeniero Electrónico y Especialista en Telecomunicaciones, con

estudios de Maestría en Telecomunicaciones, se ha desempeñado

como Coordinador Local del Programa de Ingeniería Electrónica y

Telecomunicaciones y Docente del mismo programa. Se desempeña

actualmente como director del curso a nivel nacional.

Harold Emilio Cabrera Meza, docente del CEAD Pasto, apoyó el

proceso de revisión del contenido didáctico e hizo aportes

disciplinares, didácticos y pedagógicos en el proceso de acreditación

del material didáctico.

(5)

INTRODUCCIÓN

Una de las áreas específicas sobre las que se desarrolla el perfil del

Ingeniero en Telecomunicación es el de la Planificación y Gestión de

las Telecomunicaciones.

En el escenario actual de los operadores de redes y servicios, es un

requisito imprescindible la planificación de redes de telecomunicación

que permitan de forma optimizada en costes la introducción de

nuevos servicios con los que captar y mantener a los diferentes

nichos de clientes. Para dicha tarea resulta imprescindible adoptar

técnicas de identificación, clasificación y tratamiento de los diversos

tipos de tráfico que ha de tratar una

tipos de tráfico que ha de tratar una arquitectura de red heterogénea.

arquitectura de red heterogénea.

Surge a su vez la necesidad de evolución en las tecnologías de

conmutación y transmisión con las que implantar las redes de

telecomunicación que transportan el tráfico de clientes.

Esta asignatura se fundamenta en el conocimiento de los criterios con

los que se han de diseñar y planificar las redes privadas y públicas

sobre las que se transporta el tráfico multiservicio de los clientes de

un operador de Telecomunicaciones. Utilizando para ello las

principales herramientas matemáticas y de simulación en la

caracterización del tráfico existente. Así, se identifica la necesidad de

evolución en las redes, y la búsqueda de un compromiso sobre el que

amparar los requisitos y expectativas de los clientes en cuanto a la

calidad/coste del servicio, y la necesidad de inversión en red y

rendimiento financiero asociado por parte de los operadores.

En particular, dado que nuestro interés común son las redes de

comunicaciones, la mayoría de aplicaciones que consideraremos

serán respecto al tráfico sobre dichas redes. En efecto, si bien podría

pensarse que los componentes de la red (equipos y protocolos) tienen

un comportamiento determinístico, ellos existen para satisfacer las

demandas de los usuarios, las cuales se presentan en cantidades

aleatorias y en instantes de tiempo aleatorios. El modelamiento

probabilístico de los tiempos entre llegadas y las intensidades de las

demandas de los usuarios de una red, así como sus efectos sobre los

componentes (software y hardware) de la red, es una aplicación de la

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teoría abstracta de las probabilidades y los procesos estocásticos que

constituye toda una nueva teoría de tráfico.

El curso TELETRÁFICO correspondiente al componente profesional del

Programa de Ingeniería de Telecomunicaciones y Electrónica tiene

como objetivo inducir al estudiante en el campo de las

telecomunicaciones partiendo de sus bases conceptúales, su

evolución y adaptación a través de la historia.

El curso tiene 2 créditos académicos los cuales comprenden el estudio

independiente y el acompañamiento tutorial, con el propósito de:

Comprender los conceptos fundamentales en el tema de la

teoría de Teletráfico.

Adquirir un concepto claro de la importancia de la teoría del

Teletráfico en el análisis y predicción de tráfico en redes de

telecomunicaciones.

Adquirir un concepto claro de la aplicabilidad de la Ingeniería de

Teletráfico al dimensionamiento de centros de conmutación y la

capacidad de la interconexión entre los mismos.

Conocer con cierta profundidad las diferentes técnicas de

dimensionamiento de tráfico aplicables a las diferentes tipos de

redes de conmutación.

Este curso está compuesto por dos unidades didácticas a saber:

UNIDAD 1. INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE TRAFICO: se

presenta una vista general sobre la definición de: Conceptos y

variaciones y generación de tráfico, Principio de dimensionamiento,

Proceso de los estados de ocupación, Equilibrio estadístico,

Definiciones y unidades: Hora pico, hora cargada u hora referencia,

Erlang, CCS (Centrum Call Second), LLRHC (LLamada reducida en la

hora cargada), Intensidad de tráfico, intensidad de llamada ofrecida,

y demandada, cursadas y rechazadas, Trafico demandado, ofrecido,

cursado y rechazado, Cálculo de tráfico en la hora cargada, Proceso

de nacimiento y muerte: Análisis de Distribución de Poisson.

(7)

UNIDAD

2. TRÁFICO

Y

SU

APLICACIÓN

AL

DIMENSIONAMIENTO DE REDES E TELECOMUNICACIONES: se

trata de analizar Modelo de Erlang B, Modelo Bernoulli, Modelo

Poisson, Factor de Utilización, Sistemas con accesibilidad completa

con Espera:

Desarrollo del modelo de Erlang C, Tiempo promedio de espera,

Función de distribución de los tiempos de espera, Cola con tiempos de

servicios constantes, Colas finitas y fuentes finitas.

El curso es de carácter teórico y la metodología a seguir será bajo la

estrategia de educación a distancia. Por tal razón, será importante

planificar los procesos de:

Estudio Independiente: este se desarrollará a través del trabajo

personal y del trabajo en pequeños grupos colaborativos de

aprendizaje.

Acompañamiento tutorial: corresponde al acompañamiento que el

tutor realiza al estudiante para potenciar el aprendizaje y la

formación. Este acompañamiento se puede adelantar de forma

individual, en pequeños grupos o a nivel de grupo de curso.

Otro aspecto a considerar dentro del curso es el Sistema de

interactividades, el cual vincula a los actores del proceso mediante

diversas actividades de aprendizaje que orientan el trabajo de los

estudiantes hacia el logro de los objetivos que se pretenden. Se

puede dar de la siguiente manera:

Tutor-estudiante: a través del acompañamiento individual.

Estudiante-estudiante: mediante la participación activa en los

grupos colaborativos de aprendizaje.

Estudiantes-tutor: a través del acompañamiento a los pequeños

grupos colaborativos de aprendizaje.

Tutor-estudiantes: mediante el acompañamiento en grupo de

curso

Estudiantes-estudiantes: en los procesos de socialización que se

realizan en el grupo de curso.

Para el desarrollo del curso es importante el papel que juegan los

recursos didácticos y tecnológicos como medio activo e interactivo,

buscando la interlocución durante todo el proceso de diálogo

tutor-estudiante.

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Se tienen diferentes opciones y tecnologías, las cuáles deben ser

empleadas de la mejor forma, de acuerdo al espacio y a los objetivos

propuestos en cada curso. Algunas de las más empleadas, son:

Materiales impresos: se han convertido en el principal soporte para

favorecer los procesos de aprendizaje auto dirigido.

Sitios Web: propician el acercamiento al conocimiento, la

interacción y la producción de nuevas dinámicas educativas.

Sistemas de interactividades sincrónicas: permite la comunicación

a través de encuentros presenciales directos o de encuentros

mediados ( chat, audio conferencias, videoconferencias, tutorías

telefónicas )

Sistemas de interactividades asincrónicas: permite la comunicación

en forma diferida favoreciendo la disposición del tiempo del

estudiante para su proceso de aprendizaje ( correo electrónico,

foros, grupos de discusión, entre otros )

El acceso a documentos complementarios y a los laboratorios del

curso, adquieren una dimensión de suma importancia, en tanto la

información sobre el tema exige conocimientos de actualidad y la

comprobación práctica de los principales conceptos tratados en el

curso.

En la medida que adquiera el rol de estudiante, interiorice y aplique

los puntos abordados anteriormente, podrá obtener los logros

propuestos en este curso, así como un aprestamiento en los enfoques

de la Ingeniería mediante la estrategia de educación a distancia.

El curso consta de dos (2) créditos académicos equivalentes a 96

horas de estudio, distribuidas de la siguiente manera:

Estudio Independiente:

70 horas

Acompañamiento Tutorial:

_{26 horas}

El curso está orientado a la autogestión estudiantil de los

conocimientos teóricos para conocer los modelos prácticos del tráfico

sobre redes modernas de comunicaciones y sus efectos sobre los

mecanismos de control de admisión, control de acceso, conmutación,

y control de congestión (Teoría de Colas).

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CONTENIDO CONTENIDO

UNIDAD 1. INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE TRÁFICO. UNIDAD 1. INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE TRÁFICO. Capítulo 1. Introducción a

Capítulo 1. Introducción a la Ingeniería de Teletráfico la Ingeniería de Teletráfico

Lección 1. Modelado de sistemas de comunicaciones Lección 1. Modelado de sistemas de comunicaciones Lección 2.

Lección 2. Redes Redes de de ComunicaciónComunicación Lección 3.

Lección 3. Conceptos De Conceptos De Tráfico Y De Tráfico Y De Grado De Grado De ServicioServicio Lección 4.

Lección 4. Variaciones de tráfico y Variaciones de tráfico y concepto de hora concepto de hora cargadacargada Lección 5.

Lección 5. Concepto Concepto de de bloqueobloqueo

Capítulo 2. Teoría de las probabilidades y estadísticas Capítulo 2. Teoría de las probabilidades y estadísticas

Lección 6.

Lección 6. Generación de tráfico y Generación de tráfico y reacción de los reacción de los abonadosabonados Lección 7.

Lección 7. Introducción al grado de servicioIntroducción al grado de servicio Lección 8.

Lección 8. Funciones de distribuciónFunciones de distribución Lección 9.

Lección 9. Procesos de Procesos de LLegadaLLegada Lección 10. Teorema de Little Lección 10. Teorema de Little

Capítulo 3.

Capítulo 3. DistribuciDistribuciones de los inteones de los intervalos de tirvalos de tiempo empo

Lección 11. Distribuciones exponencial Lección 11. Distribuciones exponencial Lección 12. Distribuciones pronunciadas Lección 12. Distribuciones pronunciadas Lección 13. Distribuciones planas

Lección 13. Distribuciones planas Lección 14. Distribuciones de Cox Lección 14. Distribuciones de Cox

Lección 15. Otras distribuciones Temporales Lección 15. Otras distribuciones Temporales

Lectura complementaria

Lectura complementaria (Contenidos complementarios profundización de(Contenidos complementarios profundización de temáticas)

temáticas)

Bibliografía Unidad 1

Bibliografía Unidad 1(Referenciación de Contenidos complementarios para(Referenciación de Contenidos complementarios para profundización de temáticas)

(10)

UNIDAD 2.

UNIDAD 2. TRÁFICO Y SU ATRÁFICO Y SU APLICACIÓN AL DIMENSIONAPLICACIÓN AL DIMENSIONAMIENTO DEMIENTO DE REDES DE TELECOMUNICACIONES

REDES DE TELECOMUNICACIONES Capítulo 4. Sistemas de Pérdidas Capítulo 4. Sistemas de Pérdidas

Lección 16. El proceso de Poisson Lección 16. El proceso de Poisson

Lección 17. Sistemas de pérdidas de Erlang, fórmula B Lección 17. Sistemas de pérdidas de Erlang, fórmula B Lección 18.

Lección 18. Procedimientos normales para diagramas de transición deProcedimientos normales para diagramas de transición de estado

estado Lección 19.

Lección 19. Sistemas de pérdidas con accesibilidad completa -Sistemas de pérdidas con accesibilidad completa -Distribución binomial

Distribución binomial Lección 20.

Lección 20. Distribución de Distribución de EngsetEngset

Capítulo 5. Sistemas de espera Capítulo 5. Sistemas de espera

Lección 21.

Lección 21. Sistema de Sistema de espera de espera de Erlang M/M/nErlang M/M/n Lección 22.

Lección 22. Tiempo de Tiempo de espera medioespera medio Lección 23.

Lección 23. Principio de Principio de MOE en MOE en Sistemas de Sistemas de esperaespera Lección

Lección 24. 24. Sistemas Sistemas terminalesterminales Lección 25.

Lección 25. Aplicación de la Aplicación de la teoría de colas teoría de colas de esperade espera

Capítulo 6. Dimensionamiento de las redes de

Capítulo 6. Dimensionamiento de las redes de telecomunicatelecomunicaciones ciones

Lección 26. Matrices de tráfico Lección 26. Matrices de tráfico Lección 27.

Lección 27. Control de carga y protección de servicioControl de carga y protección de servicio Lección 28. Mediciones de tráfico

Lección 28. Mediciones de tráfico Lección 29. Teoría del muestreo Lección 29. Teoría del muestreo

Lección 30. Ejemplos de mediciones de trafico Lección 30. Ejemplos de mediciones de trafico

Lectura complementaria

Lectura complementaria (Contenidos complementarios profundización de(Contenidos complementarios profundización de temáticas)

temáticas)

Bibliografía Unidad 2

Bibliografía Unidad 2 (Referenciación de Contenidos complementarios para(Referenciación de Contenidos complementarios para profundización de temáticas)

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UNIDAD 1

INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE TRÁFICO

(12)

CAPÍTULO

1.1.

_{INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE}

_{INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE TELET}

_TELET

RÁFICORÁFICO La teoría de teletráfico se define como

La teoría de teletráfico se define como la aplicación de la teoría de las probabilidades a la solución la aplicación de la teoría de las probabilidades a la solución de problemas concernientes a la planificación, evaluación de la calidad de funcionamiento, de problemas concernientes a la planificación, evaluación de la calidad de funcionamiento, operación y mantenimiento de sistemas de telecomunicación

operación y mantenimiento de sistemas de telecomunicación . En forma más general, la teoría de. En forma más general, la teoría de

teletráfico se puede considerar como una disciplina de planificación en la que los medios teletráfico se puede considerar como una disciplina de planificación en la que los medios (procesos estocásticos, teoría de puesta en fila y simulación numérica) se toman de la (procesos estocásticos, teoría de puesta en fila y simulación numérica) se toman de la investigación de las operaciones.

investigación de las operaciones. El término

El término teletráfico teletráfico abarca todo tipo deabarca todo tipo de tráfico de comunicación de datos y de tráfico de tráfico de comunicación de datos y de tráfico de telecomunicaciones

telecomunicaciones . La teoría estará primordialmente ilustrada con ejemplos de sistemas de. La teoría estará primordialmente ilustrada con ejemplos de sistemas de

comunicación telefónica y datos. Sin embargo, los medios formulados son independientes de la comunicación telefónica y datos. Sin embargo, los medios formulados son independientes de la tecnología y aplicables en otras áreas como tráfico de caminos, tráfico aéreo, cintas de fabricación tecnología y aplicables en otras áreas como tráfico de caminos, tráfico aéreo, cintas de fabricación y montaje, distribución, gestión de talleres y almacenamiento, y toda clase de sistemas de servicio. y montaje, distribución, gestión de talleres y almacenamiento, y toda clase de sistemas de servicio. El objetivo de la teoría del teletráfico puede formularse así:

El objetivo de la teoría del teletráfico puede formularse así:

Lograr calcular el tráfico en unidades bien definidas mediante modelos matemáticos y Lograr calcular el tráfico en unidades bien definidas mediante modelos matemáticos y determinar la relación existente entre calidad de servicio y capacidad del sistema, de determinar la relación existente entre calidad de servicio y capacidad del sistema, de tal manera que la teoría se convierta en una herramienta útil para la planificación de tal manera que la teoría se convierta en una herramienta útil para la planificación de las inversiones.

las inversiones.

El cometido de la ingeniería de teletráfico es diseñar del modo más rentable posible sistemas cuya El cometido de la ingeniería de teletráfico es diseñar del modo más rentable posible sistemas cuya calidad de servicio se hayan definido previamente cuando se conoce la demanda de tráfico y la calidad de servicio se hayan definido previamente cuando se conoce la demanda de tráfico y la capacidad de los elementos del sistema. Asimismo, la teoría del teletráfico ha de establecer capacidad de los elementos del sistema. Asimismo, la teoría del teletráfico ha de establecer métodos específicos para controlar que la calidad de servicio en un momento dado cumple los métodos específicos para controlar que la calidad de servicio en un momento dado cumple los requisitos, y determinar qué acciones de emergencia concretas se han de tomar cuando los requisitos, y determinar qué acciones de emergencia concretas se han de tomar cuando los sistemas se encuentran sobrecargados o se producen fallos técnicos. Para ello se precisan sistemas se encuentran sobrecargados o se producen fallos técnicos. Para ello se precisan métodos de previsión de la demanda (por ejemplo, a partir de mediciones de tráfico) y métodos métodos de previsión de la demanda (por ejemplo, a partir de mediciones de tráfico) y métodos para calcular la capacidad de los sistemas, y la especificación de los parámetros cuantitativos para para calcular la capacidad de los sistemas, y la especificación de los parámetros cuantitativos para medir la calidad de servicio.

medir la calidad de servicio.

Cuando se pasa de la teoría a la práctica, surge una serie de problemas respecto a las decisiones Cuando se pasa de la teoría a la práctica, surge una serie de problemas respecto a las decisiones que han de adaptarse a corto y largo plazo.

que han de adaptarse a corto y largo plazo. Las

Las decisiones a corto plazo decisiones a corto plazo engloban, por ejemplo, la determinación del número de circuitos enengloban, por ejemplo, la determinación del número de circuitos en

un grupo de enlace, el número de empleados en consolas de conmutación, la cantidad de sendas un grupo de enlace, el número de empleados en consolas de conmutación, la cantidad de sendas abiertas en un supermercado y la atribución de prioridades a trabajos de un sistema informático. abiertas en un supermercado y la atribución de prioridades a trabajos de un sistema informático.

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Las decisiones a largo plazo abarcan, por ejemplo, decisiones relativas a la creación y

ampliación de redes de datos y de telecomunicaciones, la adquisición de cables, sistemas de transmisión, etc.

La aplicación de la teoría en relación con la concepción de nuevos sistemas puede ayudar a comparar distintas soluciones eliminando así las menos acertadas en una fase inicial sin tener que elaborar prototipos.

Lección 1: Modelado de sistemas de telecomunicación

Para el análisis de un sistema de telecomunicación, se debe establecer un modelo para describir la totalidad (o parte) del sistema. Este proceso de modelado es fundamental especialmente para nuevas aplicaciones de la teoría del teletráfico pues se requiere conocimiento tanto del sistema técnico como de las herramientas matemáticas y la aplicación del modelo en un medio informático.

Figura 1.1 Los sistemas de telecomunicación son sistemas complejos hombre/máquina.

El cometido de la teoría de teletráfico es el de configurar sistemas óptimos para conocimiento de las necesidades y hábitos del usuario.

Este modelo contiene tres elementos principales (véase la figura 1.1): La estructura del sistema.

La estrategia operacional.

Las propiedades estadísticas del tráfico.

1.1 Estructura del sistema

Esta parte se determina técnicamente y, en principio, es posible obtener algún nivel de detalles en la descripción, por ejemplo en el nivel de componente. Los aspectos de viabilidad son estocásticos pues los errores se producen al azar y estarán considerados como tráfico de alta prioridad. La

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estructura del sistema viene dado por el sistema físico o lógico que normalmente se presenta en manuales. En sistemas de tráfico de caminos, las carreteras, las señales de tránsito, rotondas, etc., configuran la estructura.

1.2 Estrategia operativa

Un sistema físico determinado (por ejemplo un sistema de tráfico vial que utiliza rotondas de distribución) se puede utilizar de diferentes maneras para adaptar el sistema de tráfico a la demanda. En ingeniería vial, se aplica con reglas y estrategias de tránsito que podrían ser distintas para el tráfico de la mañana y el tráfico de las primeras horas de la noche.

En una computadora, esta adaptación tiene lugar mediante el sistema de operación y por intervención del operador. En un sistema de telecomunicación las estrategias se aplican a fin de dar prioridad a las tentativas de llamada con el objeto de encaminar el tráfico a su destino. En centrales telefónicas con control de programa almacenado (SPC, stored program control ), las

tareas asignadas al procesador central se dividen en clases con diferentes prioridades. La prioridad más elevada se asigna a las llamadas aceptadas seguida de nuevas tentativas de llamada mientras que el control de rutina del equipo tiene baja prioridad. Los sistemas telefónicos clásicos utilizaban lógica por conexión alámbrica para introducir estrategias mientras que en los sistemas modernos éstos se efectúan por soporte lógico, que permiten el empleo de estrategias más flexibles y adaptativas.

1.3 Propiedades estadísticas del tráfico

Las demandas del usuario están modeladas por las propiedades estadísticas del tráfico. Sólo efectuando mediciones sobre sistemas reales es posible determinar que el modelado teórico está de acuerdo con la realidad. Este proceso debe ser necesariamente de naturaleza iterativa (véase la figura 1.2). El modelo matemático se establece a partir de un profundo conocimiento del tráfico. Se calculan entonces las propiedades del modelo y se las comparan con los datos medidos. Si no están en conformidad satisfactoria entre sí, se deberá efectuar una nueva iteración del proceso. Parece natural dividir la descripción de las propiedades de tráfico en procesos estocásticos para la llegada de tentativas de llamada y procesos que describen tiempos (de ocupación) del servicio. Se supone normalmente que estos dos procesos son independientes entre sí, lo cual significa que la duración de una llamada es independiente del tiempo de llegada de la llamada. Existen modelos que describen el compartimiento del usuario que experimenta bloqueo, es decir, que se lo rechaza el servicio y puede efectuar una nueva tentativa de llamada un poco más tarde (intentos de llamada repetidos). En la figura 1.3 se ilustra la terminología aplicada generalmente en la teoría de teletráfico.

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Figura 1.2. La teoría de teletráfico es una disciplina inductiva.

Para observaciones de sistemas reales se establecen modelos teóricos, de los que se derivan parámetros, que pueden ser comparados con observaciones correspondientes del sistema real. Si están de acuerdo, el modelo se convalida. En caso contrario, se debe elaborar el modelo en mayor grado. Este método científico de trabajo se denomina espiral de experimentación

Figura 1.3 Ilustración de la terminología aplicada para un proceso de tráfico.

Nótese la diferencia entre intervalos de tiempo e instantes de tiempo. Los términos llegada y llamada se utilizan como sinónimos. El tiempo entre llegadas y el tiempo entre salidas, son los intervalos de tiempo entre llegadas o salidas, respectivamente

1.4 Modelos

Los requisitos generales de un modelo son:

1) Debe ser posible verificar el modelo sin mayor dificultad, como así también determinar los parámetros del modelo a partir de los datos observados.

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Se está buscando una descripción de, por ejemplo, las variaciones observadas en la cantidad de llamadas establecidas en curso en una central telefónica, que varían incesantemente debido a que las llamadas son establecidas y terminadas. Aun cuando por hábitos comunes, las variaciones diarias siguen un diagrama predecible para el comportamiento del abonado, es imposible prever las tentativas de llamadas individuales o la duración de las llamadas establecidas. En la descripción, es por tanto necesario métodos estadísticos. Se dice que los eventos de tentativas de llamada tienen lugar conforme a un proceso estocástico , y el tiempo de

llegada entre tentativas de llamada se describe a través de las distribuciones de probabilidad que caracterizan el proceso estocástico.

Una alternativa al modelo matemático es un modelo de simulación o un modelo físico (prototipo). En un modelo de simulación de computadora es común utilizar directamente los datos recopilados

o bien utilizar distribuciones estadísticas. Sin embargo, hay más demanda de recursos para trabajar con simulación pues el modelo de simulación no es general. Cada caso individual debe ser simulado. La elaboración de un prototipo llevará aún más tiempo que un modelo de simulación.

En general, se prefieren los modelos matemáticos pero a menudo es necesario aplicar simulación para desarrollar el modelo matemático. A veces se elaboran prototipos para efectuar la prueba final.

1.5 Sistemas telefónicos convencionales

En esta sección se da una breve descripción sobre qué sucede cuando una central telefónica tradicional recibe una llamada. La descripción se dividirá en tres partes: Estructura, estrategia y tráfico . Es muy común distinguir entre centrales de abonados (conmutadores de acceso, centrales

locales, (LEX) y centrales de tránsito (TEX)) debido a la estructura jerárquica conforme a la cual se diseñan la mayoría de las redes telefónicas nacionales. Los abonados se conectan a centrales locales o a conmutadores de acceso (concentradores) que se conectan a centrales locales. Por último, los conmutadores de tránsito se utilizan para interconectar centrales locales o para aumentar la disponibilidad y fiabilidad.

1.5.1 Estructura del sistema

Se examinará aquí una central telefónica del tipo de barras cruzadas. Si bien este tipo se encuentra, en la actualidad, fuera de servicio una descripción de su funcionamiento permite una buena ilustración sobre las tareas que son necesarias efectuar en una central digital. El equipo en una central telefónica convencional comprende trayectos de señales vocales y trayectos de control . (Véase la figura 1.4.)

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Figura 1.4 Estructura fundamental de un sistema de conmutación

Los trayectos de señales vocales están ocupados durante el tiempo total de la llamada (3 minutos de promedio) mientras que los trayectos de control sólo están ocupados durante la fase de establecimiento de la llamada (entre 0,1 a 1 s). El número de trayectos de señales vocales es, por tanto, considerablemente más grande que el número de trayectos de control. El trayecto de una señal vocal es una conexión de una determinada entrada (abonado) a una determinada salida. En un sistema con división en el espacio los trayectos de señal vocal están integrados por

componentes pasivos (como relés, diodos o circuitos VLSI). En un sistema con división en el tiempo los trayectos de señales vocales se componen de uno o varios segmentos de tiempo

específicos dentro de una trama. Los trayectos de control son responsables del establecimiento de la conexión. Normalmente, esto sucede en una cantidad de etapas en la que cada una de ellas es llevada a cabo por un dispositivo de control: un microprocesador , o un registrador .

Las tareas del dispositivo de control son las siguientes:

Identificación del abonado originante (quien desea efectuar una conexión (acceso de entrada)).

Recepción de la información digital (dirección, acceso de salida).

Búsqueda de una conexión en estado de reposo entre los accesos de entrada y de salida. Establecimiento de la conexión.

Liberación de la conexión (efectuada a veces por el propio trayecto de la señal vocal).

Asimismo, se debe tener en cuenta la tarificación de las llamadas. En centrales convencionales el trayecto de control se establece sobre relés o dispositivos electrónicos y las operaciones lógicas vienen dadas por un dispositivo lógico cableado. Las modificaciones en las funciones requieren cambios físicos que son difíciles y costosos.

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En centrales digitales los dispositivos de control son procesadores. Las funciones lógicas se llevan a cabo mediante programas, y las modificaciones se consideran más sencillas de aplicar. Las restricciones están mucho menos limitadas, así como la complejidad de las operaciones lógicas comparadas con la lógica cableada. Las centrales controladas por soporte lógico también se denominan sistemas con control de programa almacenado (SPC, stored program control ).

1.5.2 Comportamiento del usuario

Considérese un sistema telefónico convencional. Cuando el abonado A inicia una llamada el gancho conmutador se levanta y el par de hilos del abonado se pone en cortocircuito. Esta operación activa un relé en la central. El relé identifica al abonado y un microprocesador en el circuito de abonado elige un cordón sin conexión. El abonado y el conductor se conectan a través

de un circuito conmutador. Esta terminología se originó en el tiempo en el que un operador manual por medio de un cordón se conectaba con el abonado. El operador manual corresponde al registrador. El cordón tiene tres salidas.

El registrador se acopla al cordón a través de otro circuito conmutador. Por tanto, el abonado se conecta al registrador (selector de registro) a través del cordón. Esta fase tiene efecto en menos de un segundo.

El registrador envía al abonado el tono de invitación a marcar, quien marca el número de teléfono deseado del abonado B, el cual es recibido y mantenido por el registrador. La duración de esta fase depende del abonado.

Un microprocesador analiza la información de cifras y por medio de un selector de grupo establece una conexión con el abonado deseado, que puede pertenecer a la misma central, a una central vecina o a una central remota. Por otra parte, es común distinguir entre centrales con las que existe enlace directo, y aquéllas que no lo tienen. En este último caso debe haber una conexión a través de una central en un nivel superior de jerarquía. La información de cifras se entrega por medio de un transmisor codificado a un receptor codificado de la central deseada que transmite entonces la información a los registradores de la central.

El registrador ha cumplido entonces su cometido y se libera de modo tal que queda en reposo para otras tentativas de llamada. Los microprocesadores trabajan muy rápido (alrededor de 1 - 10 ms) e independientes de los abonados. El cordón está ocupado durante la totalidad de la llamada y se hace cargo del control de la llamada cuando el registrador se libera. Se ocupa de, por ejemplo, diferentes tipos de señales (ocupado, referencia, etc.), impulsos para tarificación, y liberación de la conexión cuando la llamada se suprime.

Puede suceder que una llamada no pasa como está previsto. El abonado puede efectuar un error, colgar repentinamente, etc. Asimismo, existen límites de capacidad en el sistema. Las tentativas de llamada hacia un abonado tienen lugar aproximadamente de la misma manera. Un receptor

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codificado en la central del abonado B recibe las cifras y se establece una conexión a través del circuito de conmutación de grupo y al circuito de conmutación local a través del abonado B con utilización de los registradores de la central receptora.

1.5.3 Estrategia de la operación

El trayecto de las señales vocales funciona normalmente como sistemas de pérdidas mientras que el trayecto de control funciona como sistemas de espera.

Si no hay cordón disponible ni registrador en reposo el abonado no tendrá tono de marcación sin importar cuánto tiempo se encuentra a la espera. Si la central no tiene salida disponible para el abonado B deseado, se emitirá un tono de ocupado al abonado A llamante. Independientemente de cualquier espera adicional no se establecerá ninguna conexión.

Si un microprocesador (o todos los microprocesadores de un tipo específico cuando haya varios) está ocupado, la llamada esperará entonces hasta que el microprocesador esté desocupado. Debido al tiempo de retención muy corto el tiempo de espera es a menudo tan breve que los abonados no lo notan. Si varios abonados se encuentran esperando el mismo microprocesador, obtendrán normalmente el servicio en ordenamiento aleatorio independiente del tiempo de llegada. El modo por el cual los dispositivos de control del mismo tipo y los cordones comparten el trabajo es a menudo cíclico, tal que presentan aproximadamente el mismo número de tentativas de llamada. Esto constituye una ventaja pues asegura la misma cantidad de uso y en razón que el abonado muy raramente tendrá otra vez un trayecto de control o cordón con defectos si la tentativa de llamada se repite.

Si un trayecto de control está ocupado durante más de un tiempo determinado, se efectuará una desconexión forzada de la llamada. Esto hace imposible que una simple llamada bloquee partes vitales de la central, como por ejemplo un registrador. Asimismo, sólo es posible generar durante un tiempo limitado el tono de llamada al abonado B y con ello bloquear momentáneamente este teléfono en cada tentativa de llamada. Una central debe funcionar y operar independientemente del comportamiento del abonado.

La cooperación entre las diferentes partes tiene lugar conforme a reglas estrictas y bien definidas, denominadas protocolos, que en sistemas convencionales se determina por la lógica de conexiones y en sistemas de control de soporte lógico por lógicas de programas.

Los sistemas digitales (por ejemplo, la RDSI = Red digital de servicios integrados), en el que el sistema telefónico completo está digitalizado de abonado a abonado (2 · B + D = 2 × 64 + 16 kbit/s por abonado), (RDSI-BE = RDSI de banda estrecha) por supuesto funciona diferentemente que los sistemas convencionales descritos anteriormente. Sin embargo, las herramientas fundamentales de teletráfico para la evaluación son las mismas en ambos sistemas. Lo mismo también abarca los

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futuros sistemas de banda ancha (RDSI-BA) que estarán basados en el modo de transferencia asíncrono (ATM).

Lección 2: Redes de comunicación

Existen diferentes clases de redes de comunicaciones: redes telefónicas, redes de télex, redes de datos, Internet, etc. Actualmente la red telefónica sigue siendo la más extendida y a menudo otras redes están integradas físicamente en la red telefónica. En futuras redes digitales se planifica integrar una numerosa cantidad de servicios en la misma red (RDSI, RDSI-BA).

2.1 Red telefónica

La red telefónica ha sido tradicionalmente construida como un sistema jerárquico. Cada abonado se conecta a un preselector o a veces a una central local (LEX). Esta parte de la red se denomina

red de acceso . El preselector de abonado se conecta a una central local principal específica que a

su vez se conecta a una central de tránsito (TEX) en la cual hay normalmente una, como mínimo, para cada código de área. Las centrales de tránsito están normalmente conectadas en una estructura poligonal (véase la figura 1.5). Las conexiones entre las centrales de tránsito conforman una red de tránsito jerárquica . Existen otras conexiones entre dos centrales locales (o

preselectores de abonado) que pertenecen a diferentes centrales de tránsito (centrales locales) si la demanda de tráfico es suficiente para justificarla.

Figura 1.5 Existen tres estructuras de redes básicas: poligonal, en estrella y en anillo.

Las redes poligonales se aplican cuando hay algunas centrales grandes (parte superior de la jerarquía, también denominadas redes en malla), mientras que las redes en estrella son adecuadas cuando hay numerosas centrales pequeñas (parte inferior de la jerarquía). Las redes en anillo se aplican, por ejemplo, en sistemas de fibra óptica.

Una conexión entre dos abonados en diferentes zonas de tránsito pasará normalmente por las siguientes centrales:

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Los grupos de enlace de tránsito individuales se basan en sistemas de transmisiones analógicas o digitales, y, a menudo, se utilizan equipos de multiplexación.

Doce canales analógicos de 3 kHz cada uno conforman un sistema de frecuencia portadora de

primer orden (múltiplex en frecuencia), mientras que 32 canales digitales de 64 kbit/s cada uno integran un sistema MIC de primer orden de 2,048 Mbit/s. (Múltiplex por impulsos codificados,

múltiplex en el tiempo.)

La anchura de 64 kbit/s se obtiene de una muestra de la señal analógica a una velocidad de 8 kHz y una exactitud de amplitud de 8 bits. Dos de los 32 canales en un sistema MIC se utilizan para señalización y control.

Figura 1.6 En una red de telecomunicación todas las centrales se disponen típicamente en una jerarquía de tres niveles.

Las centrales locales o centrales de abonado (L), a las que los usuarios se conectan, están vinculados con centrales principales (T), que a su vez se conectan a centrales interurbanas (I). Una zona interurbana integra así una red en estrella. Las centrales interurbanas se interconectan en una red poligonal. En la práctica las dos estructuras de red están mezcladas, pues cuando hay suficiente tráfico se establecen grupos de enlace directos entre dos centrales cualesquiera. En la red danesa futura sólo habrá dos niveles, pues las centrales T e I se fusionarán.

Por razones de seguridad y viabilidad se dispondrá casi siempre de dos trayectos no consecutivos mínimo entre dos centrales cualesquiera y la estrategia será utilizar primero las conexiones más económicas. La jerarquía en la red digital danesa se reduce a sólo dos niveles. El nivel superior con centrales de tránsito comprende una red poligonal totalmente conectada mientras que las centrales locales y los preselectores de abonados se conectan a tres centrales de tránsito diferentes por razones de seguridad y viabilidad.

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La red telefónica se caracteriza por el hecho de que antes que dos abonados cualesquiera se puedan comunicar, se debe crear un vínculo bilateral completo (dúplex completo), y que la conexión exista durante el tiempo total de la comunicación. Esta propiedad se conoce como red telefónica con conexión en contraste con, por ejemplo Internet que es sin conexión. Cualquier red

que presenta, por ejemplo, conmutación de líneas o conmutación de circuitos es con conexión. En

la disciplina de planificación de red, el objetivo es optimizar las estructuras de red y el encaminamiento del tráfico conforme a las demandas del mismo, los requisitos de viabilidad y servicio, etc.

Ejemplo 2.1: Las redes VSAT (Maral, 1995 [77]): Las redes VSAT (Maral, 1995 [77]) es utilizada por ejemplo por organizaciones multinacionales para la transmisión de señales vocales y datos entre diferentes divisiones de noticias de radiodifusión, en situaciones de catástrofe, etc. Estas pueden ser conexiones punto a punto o conexiones de punto a multipunto (distribución y difusión). El terminal de muy pequeña abertura (VSAT, very small aperture terminal ) (estación terrena) es

una antena con un diámetro de 1,6 a 1,8 metros. El terminal es económico y portátil. Es así posible prescindir de la red telefónica pública. Debido a condiciones reglamentarias restrictivas, esta tecnología tiene hasta el momento una difusión muy limitada en toda Europa. Las señales se transmiten desde un terminal VSAT a otro terminal VSAT a través de un satélite. El satélite está en una posición fija a 35 786 km sobre el ecuador y, por tanto, las señales experimentan un retardo de propagación de unos 125 ms por salto. La anchura de banda disponible se divide por lo general en canales de 64 kbit/s, y las conexiones pueden ser unidireccionales o bidireccionales. En su versión más simple, todos los terminales transmiten directamente a los otros, y el resultado es una red global en malla. La anchura de banda disponible se puede asignar de antemano (asignación fija) o en forma dinámica (asignación por demanda). La asignación dinámica permite mejor utilización pero requiere mayor control.

Debido a la pequeña parábola (antena) y a la atenuación típica de unos 200 dB en cada sentido, es prácticamente imposible evitar el error de transmisión, por lo que se utilizan códigos de corrección de errores y esquemas de retransmisión posibles. Un sistema más fiable se obtiene mediante la introducción de un terminal principal (concentración de llamadas) con una antena de 4 a 11 metros de diámetro. La comunicación tiene lugar a través del terminal principal. Luego, ambos saltos (VSAT →terminal principal y terminal principal →VSAT) se tornan más fiables pues

el terminal principal puede recibir las señales débiles y amplificarlas de modo que el VSAT en recepción obtiene una señal más fuerte. El inconveniente de este procedimiento es que el retardo de propagación es ahora de 500 ms. La solución del terminal principal permite también centralizar el control y supervisión del sistema. En razón que toda la comunicación pasa a través del terminal principal, la estructura de red constituye una topología en estrella.

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2.2 Redes de datos

La red de datos se diseña conforme al mismo principio excepto que la duración de la fase de establecimiento de la conexión es más breve. Otra clase de red de datos viene dada en las denominadas redes de distribución de paquetes , que funcionan conforme al principio de almacenamiento y retransmisión (véase la figura 1.7). Los datos que han de ser transmitidos no

se enviarán directamente del transmisor al receptor sino que efectuará por pasos de central a central. Esto puede crear demoras pues las centrales que son computadoras funcionan como sistemas de retardo (transmisión sin conexión).

Si el paquete tiene una longitud fija máxima, la red tiene la indicación conmutación de paquetes

(por ejemplo, protocolo X.25). En X.25 un mensaje se divide en un número de paquetes que no necesariamente sigue el mismo trayecto a través de la red. El encabezamiento de protocolo del paquete contiene un número de secuencias tal que los paquetes se pueden disponer en correcto orden en el receptor. Asimismo, se utilizan códigos de corrección de errores y se verifica la corrección de cada paquete en el receptor. Si el paquete es correcto se devuelve un acuse de recibo al nodo precedente, el cual, en ese momento, puede suprimir su copia del paquete. Si el nodo precedente no recibe un acuse de recibo en un intervalo de tiempo determinado, se retransmite una nueva copia del paquete (o de un conjunto completo de paquetes). Por último, hay un control completo de todo el mensaje de transmisor a receptor. De esta manera se obtiene una transmisión muy fiable. Si el mensaje completo se envía en un solo paquete, se denomina

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Figura 1.7 Red datagrama: Principio de almacenamiento y retransmisión para una red de datos con conmutación de paquetes

En razón que las centrales en una red de datos son computadoras, es viable introducir estrategias avanzadas para el encaminamiento del tráfico.

2.3 Redes de área local

Las redes de área local (LAN, local area network ) son un tipo muy especial e importante de redes

de datos en el que todos los usuarios de un sistema informático están vinculados al mismo sistema de transmisión digital, por ejemplo un cable coaxial. Por lo general, sólo un usuario por vez puede utilizar el medio de transmisión y obtener algunos datos transmitidos a otro usuario. Como el sistema de transmisión tiene una capacidad amplia comparada con la demanda de los usuarios, cada uno de ellos tiene la sensación de ser el único usuario del sistema. Existen diversas clases de redes de área local. Con la aplicación de estrategias adecuadas para el principio de control de acceso al medio se tiene en cuenta la asignación de capacidad en el caso de muchos usuarios que compiten por la transmisión. Existen dos tipos principales de redes de área local: la red de acceso múltiple en sentido portador/detección de colisión (CSMA/CD, carrier sense multiple access/collision detection ) (Ethernet) y las redes testigo . La red CSMA/CD es una

de las más ampliamente utilizadas. Todos los terminales están haciendo escucha permanente al medio de transmisión y tienen conocimiento cuando está libre y cuando está ocupado. Al mismo tiempo, un terminal puede ver qué paquetes están dirigidos a su propio terminal y necesitan, por tanto, ser almacenados. Un terminal que desea transmitir un paquete lo hará si el medio está desocupado. Si el medio estuviera ocupado el terminal espera un tiempo aleatorio antes de

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efectuar un nuevo intento. Debido a la velocidad de propagación finita es posible que dos (o aún más) terminales inicien la transmisión dentro de un intervalo breve, de modo tal que dos o más mensajes pueden chocar en el medio de transmisión. Este fenómeno se conoce como colisión .

Teniendo en cuenta que los terminales están haciendo escucha en todo momento, pueden detectar inmediatamente que la información transmitida es diferente de la recibida y deducir que se ha producido una colisión. Los terminales que intervienen detienen inmediatamente la transmisión y efectuarán más tarde un nuevo intento en un intervalo aleatorio.

En una red de área local del tipo testigo, sólo podrá transmitir información el terminal que en ese momento posea el testigo. El testigo estará rotando entre los terminales conforme a reglas predefinidas.

Las redes de área local también funcionan con técnicas basadas en ATM (modo de transferencia asíncrono). Asimismo, las LAN inalámbricas se están convirtiendo en sistemas de uso común. Las condiciones de propagación en redes de zona local no son importantes debido a las pequeñas distancias geográficas entre los usuarios. En una red de datos de satélite, por ejemplo, el retardo de propagación es grande comparado con la longitud de los mensajes y en esas aplicaciones se utilizan otras estrategias que las empleadas en redes de zona local.

2.4 Sistemas de comunicación móviles

En estos últimos años se ha visto una enorme expansión de los sistemas de comunicación móviles cuyos medios de transmisión son canales radioeléctricos (inalámbricos) analógicos o digitales en contraste con los sistemas de cable convencionales. El espectro de frecuencias electromagnéticas se divide en diversas bandas reservadas para fines específicos. Para comunicaciones móviles se asigna un subconjunto de esas bandas. Cada banda corresponde a un número limitado de canales radiotelefónicos, y es aquí donde surge el recurso limitado en los sistemas de comunicación móviles. La utilización óptima de este recurso es un aspecto esencial en la tecnología celular. En los puntos siguientes se describe un sistema representativo.

2.4.1 Sistemas celulares

Estructura. Cuando una determinada zona geográfica ha de ser cubierta con telefonía móvil, se

debe instalar en ella una adecuada cantidad de estaciones de base. Una estación de base está constituida por una antena y un equipo transmisor/receptor o un enlace radioeléctrico con una central telefónica móvil (MTX), que es parte de la red telefónica tradicional. Una central telefónica móvil es común a todas las estaciones de base en una determinada zona de tráfico. Las ondas radioeléctricas se amortiguan cuando se propagan en la atmósfera y, por tanto, una estación de base sólo puede cubrir una zona geográfica limitada que se denomina célula (no se debe confundir con las células ATM). Mediante la transmisión de las ondas radioeléctricas con una

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potencia adecuada es posible adaptar la zona de cobertura de modo tal que todas estaciones de base cubran exactamente la zona de tráfico planificada sin demasiada superposición entre estaciones vecinas. No es posible utilizar la misma frecuencia radioeléctrica en dos estaciones de base vecinas pero si en dos estaciones de base sin una frontera común, permitiendo entonces la reutilización de canales.

Figura 1.8 Sistema de comunicación móvil celular.

Dividiendo las frecuencias en 3 grupos (A, B y C ) se pueden reutilizar los canales como se

muestra en la figura 1.8.

En la figura 1.8 se muestra un ejemplo. Se puede disponer de un determinado número de canales por célula conforme al volumen de tráfico dado. La dimensión de la célula depende del volumen de tráfico. En zonas densamente pobladas como grandes ciudades, las células serán pequeñas mientras que en zonas escasamente pobladas las células serán grandes.

La atribución de canales es un problema muy difícil. Además de las restricciones indicadas

anteriormente existen también otras. Por ejemplo, debe haber cierta distancia entre los canales en la misma estación de base (restricción de canal vecino) y hay otras limitaciones para evitar interferencia.

Estrategia . En sistemas de telefonía móvil debe existir una base de datos con información relativa

a todos los abonados. Cualquier abonado puede tener un papel activo o pasivo en el circuito según esté encendido o apagado su radioteléfono. Cuando el abonado enciende el radioteléfono, se le asigna automáticamente un canal de control y se produce su identificación. El canal de control es una canal radioeléctrico utilizado por la estación de base para fines de verificación. El resto de los canales son canales de tráfico de usuario .

Una petición de llamada a un abonado móvil (abonado B) se produce de la siguiente manera. La central telefónica móvil recibe la llamada del otro abonado (abonado A, fijo o móvil). Si el abonado

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B tiene su radioteléfono apagado, se informa al abonado A que el abonado B no está disponible. Si el abonado B tiene el equipo encendido, el número se presenta entonces en todos los canales de control en la zona de tráfico. El abonado B reconoce su propio número e informa, a través del canal de control, en qué célula (estación de base) se encuentra. Si hay un canal de usuario desocupado se asigna y la MTX pasa la llamada.

Una petición de llamada de un abonado móvil (abonado A) se inicia por la operación de desplazamiento del abonado del canal de control a un canal de tráfico de usuario cuando se establece la llamada. La primera fase que comprende la lectura de las cifras y la comprobación de disponibilidad del abonado B es, en algunos casos, establecida por el canal de control (señalización de canal común).

Un abonado tiene la facultad de poder trasladarse libremente dentro de su propia zona de tráfico. Cuando se aleja de la estación de base es detectado por la central telefónica móvil (MTX) que supervisa constantemente la relación señal/ruido y puede trasladar la llamada a otra estación de base y a otro canal de usuario cuando se requiere mejor calidad. Esta es una cooperación entre la MTX y el equipo de abonado que se produce automáticamente sin que sea notado por el abonado. Esta operación se denomina traspaso a transferencia de llamadas , y, por supuesto,

requiere la existencia de un canal de usuario libre en la nueva célula. En razón que es inadecuado tener que interrumpir una llamada existente, el traspaso de llamadas tiene mayor prioridad que las nuevas. Esta estrategia se puede efectuar dejando en reserva uno o dos canales desocupados para el traspaso de llamadas.

Cuando un abonado sale de su zona de tráfico se produce la denomina de itinerancia . La MTX en

la nueva zona puede conocer la MTX original a partir de la identidad del abonado. Se envía entonces un mensaje a la MTX de origen con información sobre la nueva posición. Las llamadas de llegada al abonado entran siempre a la MTX de origen la que encamina la llamada a la nueva MTX. Las llamadas salientes serán tratadas de la manera usual.

Un sistema inalámbrico digital difundido es el GSM, que se puede utilizar en toda Europa Occidental. La Unión Internacional de Telecomunicaciones está elaborando un sistema móvil global sobre comunicaciones personales universales (UPC, universal personal communication ),

en el que los abonados se comunican con cualquier parte del mundo (IMT-2000).

Los sistemas de búsqueda de personas son sistemas primitivos unilaterales. El teléfono digital sin

cordón europeo (DECT, digital european cordless telephone ), es una norma para teléfonos

inalámbricos. Se pueden conectar localmente en compañías, centros comerciales, etc. En el futuro, surgirán equipos que pueden ser aplicados a los sistemas DECT y GSM. El sistema DECT está constituido por células muy pequeñas mientras que el GSM es un sistema con células más grandes.

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Se han diseñado también sistemas de comunicación por satélite en el que la estación de satélite se comunica con una estación de base. El primer sistema de este tipo fue Iridium que estaba

integrado por 66 satélites de tal modo que siempre había más de un satélite disponible en una determinada ubicación dentro del alcance geográfico del sistema. Los satélites tienen órbitas de sólo unos pocos centenares de kilómetros por encima de la Tierra. El sistema Iridium no tuvo éxito, pero surgieron sistemas más modernos como Inmarsat .

Lección 3: Conceptos de tráfico y de grado de servicio

La caracterización de tráfico se efectúa por medio de modelos que se aproximan al comportamiento estadístico de tráfico de red en una gran población de usuarios. Los modelos de tráfico adoptan hipótesis simplificadas referentes a los procesos de tráfico complicados. Utilizando esos modelos la demanda de tráfico se caracteriza por un conjunto de parámetros limitado (valor medio, varianza, índice de dispersión de cuentas, etc.). El modelado de tráfico consiste básicamente en identificar qué simplificación de hipótesis se pueden efectuar y qué parámetros son pertinentes desde el punto de vista de las repercusiones de la demanda de tráfico sobre la calidad de funcionamiento de la red.

Las mediciones de tráfico se efectúan para confirmar esos modelos, efectuando las modificaciones que sean necesarias. No obstante, como no es necesario que los modelos sean modificados frecuentemente, el propósito más usual de mediciones de tráfico es estimar los valores que toman los parámetros definidos en los modelos de tráfico en cada segmento de red durante cada periodo de tiempo.

Como complemento a la modelización del tráfico y mediciones de tráfico, se requiere también la previsión de tráfico dado que, para fines de planificación y dimensionamiento, no es suficiente caracterizar la demanda presente de tráfico, sino que es necesario también predecir las demandas de tráfico para el periodo de tiempo previsto en el proceso de planificación.

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Figura 1.9 Tareas de ingeniería de tráfico

Los costos de un sistema telefónico se pueden dividir en costos que dependen de la cantidad de abonados y costos que dependen de la cantidad de tráfico en el sistema.

A la hora de planificar un sistema de telecomunicaciones, el objetivo es ajustar el volumen de los equipos de manera que pueda darse respuesta a las variaciones en el tráfico sin que surjan problemas importantes, manteniendo los costos de las instalaciones en el nivel más bajo posible. Los equipos han de utilizarse con la mayor eficacia posible.

La ingeniería de teletráfico se centra en la optimización de la estructura de la red y en el ajuste del volumen del equipo, que depende del volumen de tráfico.

En las páginas siguientes se introducirán conceptos fundamentales y se ilustrarán algunos ejemplos que indican cómo se comporta el tráfico en sistemas reales. Todos los ejemplos proceden del sector de telecomunicaciones.

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Si bien el Grupo de Trabajo 3/2 tiene la responsabilidad global de la ingeniería de tráfico, algunas Recomendaciones sobre este tema o relacionados con el mismo fueron elaboradas (o se están elaborando) por otras Comisiones. La Comisión de Estudio 7 se ocupa de la serie X de Recomendaciones con ingeniería de tráfico para redes de comunicación de datos, la Comisión de Estudio 11 ha elaborado algunas Recomendaciones (Serie Q) sobre los aspectos de tráfico relacionados con el diseño de sistemas de conmutación y señalización digitales, y algunas Recomendaciones de la Serie I, elaboradas por la Comisión de Estudio 13, tratan sobre aspectos de tráfico relacionados con la arquitectura de red de la RDSI-BA y RDSI-BE así como de redes basadas en el protocolo Internet (IP). Dentro de la Comisión de Estudio 2, el Grupo de Trabajo 1 es responsable de las Recomendaciones sobre encaminamiento y el Grupo de Trabajo 2 de las Recomendaciones sobre gestión de tráfico de red.

Esta sección se centrará en las Recomendaciones producidas por el Grupo de Trabajo 3/2. Están comprendidas en la Serie E (numeradas entre E.490 y E.799) y constituyen el cuerpo principal de las Recomendaciones del UIT-T sobre ingeniería de tráfico.

Estas Recomendaciones se pueden clasificar conforme a las cuatro tareas de ingeniería de tráfico principales:

Caracterización de la demanda de tráfico; Objetivos de grado de servicio (GoS); Controles y dimensionamiento de tráfico; Supervisión de calidad de funcionamiento.

En la figura 1 se ilustro la interrelación entre esas cuatro tareas. La primera tarea en ingeniería de tráfico es caracterizar la demanda de tráfico y especificar los objetivos de GoS (o calidad de funcionamiento). El resultado de esas dos tareas son el elemento de partida para dimensionar los recursos de red y establecer los controles de tráfico apropiados. Por último, se requiere la supervisión de la calidad de funcionamiento para verificar si los objetivos de GoS que se han alcanzado son utilizados como realimentación de todo el proceso.

3.2 Concepto de tráfico y unidad[erlang]

En teoría de teletráfico se utiliza normalmente el término tráfico para indicar la intensidad de

tráfico, es decir tráfico por unidad de tiempo. Este término proviene del italiano y significa comercio. Conforme a la Recomendación UIT-T B.18, 1993 [36] se tiene la siguiente definición:

Definición de intensidad de tráfico: La intensidad de tráfico instantánea en un conjunto de órganos es el número de órganos ocupados en un instante dado.

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∫

momentos estadísticos de la intensidad de tráfico se pueden calcular para un periodo de tiempo T

dado. Para la intensidad de tráfico media se tiene:

donde n(t) indica el número de dispositivos ocupados en el tiempo t .

Tráfico transportado Y = _Ac: Este es el tráfico transportado por el grupo de servidores durante

el intervalo de tiempo T (véase la figura 2.1). En aplicaciones, el término intensidad de tráfico tiene, por lo general, el significado de intensidad de tráfico media.

Figura 2.1 −(Intensidad del) tráfico transportado (= número de dispositivos ocupados) en

función del tiempo (curva C).

Para fines de dimensionamiento se utiliza la intensidad de tráfico media durante un periodo de tiempo T (curva D).

La Recomendación del UIT-T también indica que la unidad generalmente utilizada para la intensidad de tráfico es el erlang (símbolo E). Este nombre fue dado a la unidad de tráfico en 1946 por el CCIF (predecesor del CCITT y del UIT-T), en honor del matemático danés A.K. Erlang (1878-1929), que fue el fundador de la teoría del tráfico en telefonía. Esta unidad es adimensional. El total de tráfico transportado en un periodo de tiempo T es el volumen de tráfico , y se mide en

erlang-hora (Eh). Es igual a la suma de todos los tiempos de ocupación dentro del periodo T .

Conforme a las normas ISO la unidad normalizada debe estar expresada en erlang/segundos, pero por lo general la medición de erlang/hora tiene un orden de dimensión más natural.

El tráfico transportado nunca debe exceder el número de canales (líneas). Un canal puede transportar como máximo un erlang. Los ingresos son a menudo proporcionales al tráfico transportado.

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Tráfico ofrecido A: En modelos teóricos se utiliza el concepto de tráfico ofrecido ; es decir el

tráfico que sería transportado si no se rechazaran llamadas debido a la falta de capacidad por ejemplo, si el número de servidores fuera ilimitado. El tráfico ofrecido es un valor teórico y no puede ser medido. Sólo es posible estimar el tráfico ofrecido conforme al tráfico transportado. Teóricamente se trabaja con la intensidad de llamada λ, que es el número de llamadas medio

ofrecido por unidad de tiempo, y tiempo de servicio medio s. El tráfico ofrecido es igual a:

A=λ

_⋅

s (2.2)

Esta ecuación permite comprobar que la unidad de tráfico no tiene dimensión.

Esta definición supone que conforme a la definición anterior hay un número ilimitado de servidores. Si se utiliza la definición para un sistema con capacidad limitada se obtendrá una definición que depende de la capacidad del sistema. Esta última definición se ha utilizado durante muchos años (por ejemplo para el caso Engset), pero no es apropiada pues el tráfico ofrecido debe ser independiente del sistema.

Tráfico perdido o rechazado _Al: La diferencia entre tráfico ofrecido y tráfico transportado es igual al tráfico rechazado. El valor de este parámetro se puede reducir aumentando la capacidad del sistema.

Ejemplo 3.1: Definición de tráfico

Si la intensidad de llamada es de 5 llamadas por minuto, y el tiempo de servicio medio es de 3 minutos, el tráfico ofrecido será entonces de 15 Erlang. El volumen de tráfico ofrecido durante un día laborable de 8 horas es entonces de 120 Erlang/hora.

Ejemplo 3.2: Unidades de tráfico

Anteriormente se utilizaban otras unidades de tráfico. Las más comunes que se emplean aún son: SM = Minutos de conversación

1 SM = 1/60 Eh.

CCS = Centenar de segundos de llamada: 1 CCS = 1/36 Eh.

Esta unidad se basa en un tiempo de retención medio de 100 segundos y aún se puede encontrar, por ejemplo, en Estados Unidos.

EBHC = Llamada reducida en las horas más cargadas: 1 EBHC = 1/30 Eh.

Esta unidad se basa en un tiempo de ocupación medio de 120 segundos.

Se puede comprender de inmediato que el erlang es la unidad natural para la intensidad de tráfico

debido a que esta unidad es independiente de la unidad de tiempo escogida.