UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE.pdf - UNIVERSIDAD TCNICA DEL...

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Unformatted text preview: UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS APLICADAS ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA “DISEÑO DE UNA RED DE BACKBONE CON TECNOLOGÍA MPLS PARA EL SOPORTE DE SERVICIOS TRIPLE PLAY EN LA EMPRESA ECUANET-MEGADATOS S.A” TRABAJO DE GRADO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA EN ELECTRÓNICA Y REDES DE COMUNICACIÓN SANDRA KARINA NARVÁEZ PUPIALES DIRECTOR: ING. ROBERTO MARCILLO Ibarra - 2010 i DECLARACIÓN Yo, Sandra Karina Narváez Pupiales, declaro bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de mí autoría; y que éste no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional. A través de la presente declaración cedo mis derechos de propiedad intelectual correspondientes a este trabajo, a la Universidad Técnica del Norte, según lo establecido por las Leyes de Propiedad Intelectual, Reglamentos y Normatividad vigente de la Universidad Técnica del Norte. Sandra Karina Narváez Pupiales ii CERTIFICACIÓN Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Sandra Karina Narváez Pupiales, bajo mi supervisión. Ing. Roberto Marcillo DIRECTOR DEL PROYECTO iii AGRADECIMIENTOS Agradezco, a Dios por guiar mi camino y por darme fortaleza a lo largo de todos estos años, a mis padres y mis hermanos por brindarme el apoyo incondicional en todo momento, a la Universidad Técnica del Norte que aportó a mi formación profesional y personal, a mi Director Ing. Roberto Marcillo por su valiosa colaboración para la culminación del presente Proyecto, a la empresa Ecuanet-MEGADATOS en especial al Ing. Marco Logacho y personal de soporte técnico por su generosa ayuda y finalmente gracias a los ingenieros Francisco Frey, Jorge Caraguay y demás docentes y amigos que contribuyeron con su asesoría durante el desarrollo del presente Proyecto. Sandra iv DEDICATORIA Dedico este Proyecto de Titulación a mis padres María Oliva y Jesús quienes me han entregado su apoyo, cariño y comprensión en todo momento a lo largo de mi vida en especial para el cumplimiento de este objetivo ayudándome con sus concejos a levantarme tras cada caída y a luchar con más fuerza. Sandra v CONTENIDO RESUMEN ............................................................................................................................... xv PRESENTACIÓN .................................................................................................................xvii CAPÍTULO 1. ANÁLISIS DE LAS TECNOLOGÍAS NGN ................................................ 1 1.1 INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................... 1 1.2 GENERALIDADES DE UNA RED NGN .................................................................................... 1 1.2.1 DEFINICIÓN DE NGN ......................................................................................................... 2 1.2.2 CARACTERÍSTICAS DE LAS REDES NGN ...................................................................... 2 1.2.3 CONVERGENCIA ................................................................................................................. 3 1.3 ESQUEMA DEL MODELO REFERENCIAL DE UNA RED NGN ........................................... 4 1.3.1 GESTIÓN Y SERVICIO ........................................................................................................ 5 1.3.2 CONTROL DE RED ............................................................................................................... 6 1.3.2.1 Softswitch ......................................................................................................................... 6 1.3.2.1.1 Características ........................................................................................................... 7 1.3.2.2 Signalling Gateway (Pasarela de Señalización) ............................................................... 7 1.3.2.3 Media Server (Servidor de Medios) ................................................................................. 8 1.3.2.4 Feature Server (Servidor de Capacidades) ....................................................................... 9 1.3.3 NÚCLEO................................................................................................................................. 9 1.3.3.1 ASON ............................................................................................................................... 9 1.3.4 ACCESO DE TERMINAL ................................................................................................... 10 1.3.4.1 Access Gateway o Pasarela de Acceso ........................................................................... 10 1.3.4.2 Media Gateway (Pasarela de Medios) ............................................................................ 11 1.3.4.3 MTA (Multimedia Terminal Adapter) ........................................................................... 11 1.3.4.4 IAD (Integrated Access Device) .................................................................................... 12 1.4 ARQUITECTURA Y PROTOCOLOS ........................................................................................ 12 1.4.1 PROTOCOLOS DE SEÑALIZACIÓN Y DE CONTROL .................................................. 15 1.4.1.1 SS7 ................................................................................................................................. 15 1.4.1.2 SIGTRAN....................................................................................................................... 15 1.4.1.3 H.323 .............................................................................................................................. 16 vi 1.4.1.4 MEGACO H.248 ............................................................................................................ 16 1.4.1.5 SIP .................................................................................................................................. 17 1.4.2 PROTOCOLOS DE QoS Y SOPORTE ................................................................................ 18 1.4.2.1 RTP ................................................................................................................................ 19 1.4.2.2 RTCP .............................................................................................................................. 19 1.4.2.3 RSVP .............................................................................................................................. 20 1.4.2.4 LDAP ............................................................................................................................. 21 1.4.2.5 IntServ ............................................................................................................................ 22 1.4.2.6 DiffServ .......................................................................................................................... 22 1.5 CONSIDERACIONES GENERALES PARA LA MIGRACIÓN .............................................. 23 1.5.1 IMPLEMENTACIÓN EN EL CORE ................................................................................... 24 1.5.2 INCORPORACIÓN DEL SOFTSWITCH Y ELEMENTOS DE CONTROL..................... 24 1.5.3 INTEGRACIÓN DEL ACCESO WIMAX Y WIFI ............................................................. 25 1.5.4 AGREGACIÓN DE LA PLATAFORMA DE VIDEO Y CONTENIDO ............................ 27 1.5.5 IP MULTIMEDIA SUBSYSTEM ........................................................................................ 30 CAPÍTULO 2. ESTUDIO DE LA TECNOLOGÍA MPLS ................................................. 33 2.1 ANTECEDENTES DE MPLS ..................................................................................................... 33 2.2 DEFINICIÓN GENERAL DE MPLS ......................................................................................... 33 2.2.1 VENTAJAS DE MPLS FRENTE A TECNOLOGÍAS ANTERIORES .............................. 34 2.2.2 CARACTERÍSTICAS .......................................................................................................... 35 2.2.3 IMPORTANCIA DE MPLS EN TRIPLE PLAY ................................................................. 36 2.3 ELEMENTOS BÁSICOS DE MPLS........................................................................................... 37 2.3.1 LABEL EDGE ROUTER (LER) .......................................................................................... 38 2.3.2 LABEL SWITCHING ROUTER (LSR) ............................................................................... 38 2.3.3 FORWARD EQUIVALENCE CLASS (FEC) ..................................................................... 39 2.3.3.1 Agregación ..................................................................................................................... 39 2.3.4 LABEL DISTRIBUTION PROTOCOL (LDP) .................................................................... 40 2.3.5 LABEL SWITCHED PATH (LSP) ...................................................................................... 41 2.3.6 LABEL INFORMATION BASE (LIB) ................................................................................ 42 2.4 ENCABEZADO DE MPLS ......................................................................................................... 43 vii 2.4.1 APILAMIENTO ................................................................................................................... 44 2.4.2 POSICIÓN DE LA CABECERA MPLS EN DIFERENTES TECNOLOGÍAS .................. 45 2.5 DESCRIPCIÓN FUNCIONAL DE MPLS .................................................................................. 47 2.5.1 FUNCIONAMIENTO DEL PLANO DE CONTROL ......................................................... 47 2.5.2 FUNCIONAMIENTO DEL PLANO DE ENVÍO ................................................................ 48 2.6 GENERALIDADES DEL FUNCIONAMIENTO DE MPLS ..................................................... 49 2.7 APLICACIONES DE MPLS ....................................................................................................... 51 2.7.1 INGENIERÍA DE TRÁFICO ............................................................................................... 51 2.7.2 CALIDAD DE SERVICIO ................................................................................................... 52 2.7.3 DIFERENCIACIÓN DE SERVICIOS MEDIANTE CLASES ............................................ 53 2.7.4 REDES PRIVADAS VIRTUALES ...................................................................................... 54 2.7.4.1 Generalidades de la Arquitectura de las VPN/MPLS..................................................... 56 2.7.4.1.1 Route Distinguisher ................................................................................................. 57 2.7.4.1.2 Route Target ............................................................................................................ 57 CAPÍTULO 3. INFRAESTRUCTURA ACTUAL DE ECUANET-MEGADATOS ........ 58 3.1 INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... 58 3.2 DESCRIPCIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA ........................................................................ 58 3.2.1 ENLACES CON PROVEEDORES ..................................................................................... 59 3.2.2 RED DE BACKBONE ACTUAL ........................................................................................ 60 3.2.2.1 Nodo de Guayaquil......................................................................................................... 65 3.2.2.2 Nodo de Cuenca ............................................................................................................. 66 3.2.3 RED DE TRANSPORTE ...................................................................................................... 67 3.2.4 ACCESO DE LOS USUARIOS ........................................................................................... 69 3.3 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS EQUIPOS DE BACKBONE .......................................... 70 3.3.1 SERIE CISCO CATALYST 2950 ........................................................................................ 70 3.3.2 SERIE CISCO CATALYST 2960 ........................................................................................ 71 3.3.3 SERIE CISCO CATALYST 3750 ........................................................................................ 72 3.3.4 SERIE CISCO CATALYST 3550 ........................................................................................ 74 3.3.5 SERIE CISCO CATALYST 3560 ........................................................................................ 75 3.3.6 SERIE CISCO CATALYST 6506 ........................................................................................ 76 viii 3.3.7 ROUTER CISCO DE LA SERIE 7600 ................................................................................ 78 3.3.8 ROUTER CISCO 3845 ......................................................................................................... 79 3.3.9 ROUTER CISCO 3745 ......................................................................................................... 80 3.3.10 CISCO AS 5300 .................................................................................................................. 81 3.4 CAPACIDAD ACTUAL DE LA RED ........................................................................................ 83 3.5 ANÁLISIS FODA DE LA EMPRESA ECUANET-MEGADATOS .......................................... 85 3.5.1 FORTALEZAS ..................................................................................................................... 85 3.5.2 OPORTUNIDADES ............................................................................................................. 85 3.5.3 DEBILIDADES .................................................................................................................... 86 3.5.4 AMENAZAS......................................................................................................................... 86 3.6 REQUERIMIENTOS DE LA RED DE BACKBONE ................................................................ 87 CAPÍTULO 4. DISEÑO DE LA RED DE BACKBONE CON MPLS ............................... 91 4.1 INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... 91 4.2 CONSIDERACIONES INICIALES PARA EL DISEÑO DE LA RED ..................................... 91 4.3 PLANTEAMIENTO DEL DISEÑO DE RED ............................................................................ 93 4.4 DESARROLLO DEL DISEÑO ................................................................................................... 94 4.4.1 REQUERIMIENTOS DE ANCHO DE BANDA PARA TRIPLE PLAY ........................... 94 4.4.2 COBERTURA DE LA RED ................................................................................................. 97 4.4.3 TOPOLOGÍA Y ELEMENTOS ........................................................................................... 98 4.4.3.1 Interconectividad del Backbone MPLS .......................................................................... 99 4.4.4 DIMENSIONAMIENTO DEL BACKBONE MPLS ......................................................... 101 4.4.5 SELECCIÓN DE EQUIPOS DE CORE ............................................................................. 104 4.4.5.1 Requerimientos de los equipos LSR ............................................................................ 104 4.4.5.2 Requerimientos de los equipos LER ............................................................................ 106 4.4.6 IMPLEMENTACIÓN A NIVEL DE OTRAS CAPAS ...................................................... 108 4.4.6.1 Servicios de VoIP e Interconexión con la red PSTN ................................................... 108 4.4.6.1.1 Establecimiento de una llamada ............................................................................ 109 4.4.6.1.2 Cisco Voice Manager ............................................................................................ 110 4.4.6.2 Plataforma de video y contenido .................................................................................. 110 4.4.6.3 Acceso del terminal ...................................................................................................... 118 ix 4.4.6.3.1 Acceso de Banda Ancha ADSL ............................................................................ 118 4.4.6.3.2 Interconexión al Nodo de Distribución por Fibra Óptica ...................................... 119 4.4.7 PRESUPUESTO REFERENCIAL DEL DISEÑO ............................................................. 121 4.4.8 PROTOCOLOS DE ENRUTAMIENTO ............................................................................ 126 4.4.8.1 Protocolo IS-IS ............................................................................................................. 126 4.4.8.2 Protocolo OSPF ............................................................................................................ 126 4.5 SIMULACIÓN DE LA RED ..................................................................................................... 128 4.5.1 COMANDOS PARA LA CONFIGURACIÓN DE OSPF Y MPLS .................................. 129 4.5.1.1 Pruebas de la red con el protocolo de enrutamiento OSPF .......................................... 130 4.5.1.2 Pruebas de la red con MPLS ........................................................................................ 132 4.5.2 SINCRONIZACIÓN DE OSPF Y MPLS ........................................................................... 134 4.5.3 QoS MEDIANTE LA IMPLEMENTACIÓN DE DIFFSERV........................................... 135 4.5.3.1 Configuración de las Clases de Servicio con DiffServ y MPLS .................................. 137 4.5.3.1.1 Marcado y clasificación del tráfico en el router LER1 .......................................... 138 4.5.3.1.2 Creación de la política de entrada ......................................................................... 138 4.5.3.1.3 Asignación de la política a la interfaz de entrada .................................................. 139 4.5.3.1.4 Clasificación de los paquetes en base al campo EXP ............................................ 139 4.5.3.1.5 Creación de la política a la salida del router LER1 ............................................... 140 4.5.3.2 Esquema de Emulación utilizado para DiffServ y MPLS ............................................ 141 4.5.3.3 Verificación del Backbone MPLS con el modelo DiffServ ......................................... 146 4.6 CONSIDERACIONES PARA LA ADMINISTRACIÓN DE LA RED ................................... 149 4.7 BENEFICIOS DE LA IMPLEMENTACIÓN ........................................................................... 150 4.7.1 USUARIOS ......................................................................................................................... 150 4.7.2 EMPRESA .......................................................................................................................... 151 CAPÍTULO 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................ 152 5.1 CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 152 5.2 RECOMENDACIONES ............................................................................................................ 154 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................ 156 ANEXOS x ÍNDICE DE FIGURAS CAPÍTULO 1 Figura 1.1 Convergencia de Servicios de una red NGN a usuario final.................................................. 3 Figura 1.2 Esquema Topológico de una...
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