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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESTUDIO DE FACTIBILIDAD TÉCNICO DE IMPLEMENTACIÓN DE LA ARQUITECTURA WI-FI CALLING PARA LA RED MÓVIL DE LA CORPORACIÓN NACIONAL DE TELECOMUNICACIONES E.P. TRABAJO DE TITULACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES GUSTAVO ROBERTO MUÑOZ SANDOVAL [email protected] DIRECTOR: MSc. FABIO MATÍAS GONZÁLEZ GONZÁLEZ [email protected] Quito, junio 2018 AVAL Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Gustavo Roberto Muñoz Sandoval, bajo mi supervisión. MSc. Fabio González DIRECTOR DEL TRABAJO DE TITULACIÓN I DECLARACIÓN DE AUTORÍA Yo Gustavo Roberto Muñoz Sandoval declaro bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento. A través de la presente declaración cedo mis derechos de propiedad intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente. Gustavo Roberto Muñoz Sandoval II DEDICATORIA A mi madre, el mejor regalo que me ha dado Dios en mi vida. Gustavo Roberto Muñoz Sandoval III AGRADECIMIENTO Agradezco infinitamente a Dios por iluminarme y bendecirme en cada aspecto de mi vida. Agradezco a mi madre, por la motivación de ser alguien mejor todos los días. Agradezco a mi familia, por apoyarme siempre y jamás dejarme solo en los momentos más difíciles de mi vida. Agradezco a mis compañeros de universidad, con los cuales he vivido grandes experiencias y anécdotas, de igual manera a mis compañeros de labores, por brindarme su amistad y respeto. Agradezco a la Escuela Politécnica Nacional y a todos mis maestros por compartir sus conocimientos y experiencias durante mi vida estudiantil. Agradezco de forma muy cordial al MSc. Fabio González por su apertura, paciencia y apoyo al aceptar ser el director de este proyecto de titulación. Finalmente expreso mi gratitud a la Corporación Nacional de Telecomunicaciones CNT E.P. por darme la oportunidad y brindarme los recursos necesarios para desarrollar el presente proyecto de titulación. Gustavo Roberto Muñoz Sandoval IV ÍNDICE DE CONTENIDO AVAL ....................................................................................................................... I DECLARACIÓN DE AUTORÍA ............................................................................... II DEDICATORIA ...................................................................................................... III AGRADECIMIENTO .............................................................................................. IV ÍNDICE DE CONTENIDO ....................................................................................... V ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................ X ÍNDICE DE TABLAS ........................................................................................... XIII RESUMEN ........................................................................................................... XV ABSTRACT ......................................................................................................... XVI CAPÍTULO 1 .......................................................................................................... 1 FUNDAMENTOS TEÓRICOS ................................................................................ 1 1.1 Introducción al Wi-Fi Calling ...................................................................... 1 1.1.1 Origen de Wi-Fi Calling ....................................................................... 2 1.1.2 Evolución de Wi-Fi Calling .................................................................. 3 1.1.3 Operadores Móviles vs Servicios OTTs .............................................. 4 1.1.4 Experiencia del Usuario ...................................................................... 5 1.1.5 Integración de Wi-Fi Calling con Redes Celulares.............................. 6 1.2 Escenarios de Aplicación de Wi-Fi Calling ................................................ 8 1.2.1 Cobertura Extendida ........................................................................... 8 1.2.2 Roaming Internacional ........................................................................ 9 1.2.3 Convergencia Fija-Móvil ..................................................................... 9 1.3 Soluciones actuales de Voz sobre Redes Móviles (Pre Wi-Fi Calling) .... 11 1.3.1 CSFB (Circuit Switch Fall Back) ....................................................... 11 1.3.2 Voz y Datos LTE simultáneos ........................................................... 12 1.3.3 VoPS (Voice over Packet Switching) ................................................ 12 1.4 Casos de éxito de Wi-Fi Calling .............................................................. 13 1.4.1 Antecedentes de despliegue ............................................................ 13 1.4.2 Despliegue de Wi-Fi Calling ............................................................. 16 1.4.2.1 Despliegue de Wi-Fi Calling en USA .......................................... 18 1.4.2.1.1 Operador T-Mobile ................................................................. 18 1.4.2.1.2 Operador Sprint...................................................................... 20 1.4.2.2 Despliegue de Wi-Fi Calling en Canadá .................................... 21 1.4.2.2.1 Operador Roger Wireless ...................................................... 21 V 1.4.2.2 Despliegue de Wi-Fi Calling en Reino Unido ............................. 22 1.4.2.3.1 Operador EE .......................................................................... 22 1.4.2.3 Despliegue de Wi-Fi Calling en Hong Kong ............................... 22 1.4.2.4.1 Operador Hutchison 3HK ....................................................... 22 CAPÍTULO 2 ........................................................................................................ 24 DESCRIPCIÓN ACTUAL DE LA RED MÓVIL DE LA CNT E.P. .......................... 24 2.1 Red Móvil de CNT E.P. ........................................................................... 24 2.1.1 Red 3G de CNT E.P. ........................................................................ 24 2.1.1.1 Estructura de la Red 3G de la CNT E.P. .................................... 25 2.1.1.2 Elementos funcionales de la Red 3G de CNT E.P. .................... 26 2.1.1.2.1 Equipamiento de Usuario ....................................................... 26 2.1.1.2.2 Red de Acceso ....................................................................... 26 2.1.1.2.3 Red de Core ........................................................................... 28 2.1.1.2.4 Plataformas ............................................................................ 35 2.1.1.3 Interfaces de la Red 3G de CNT E.P. ........................................ 37 2.1.1.4 Stack de Protocolos Red 3G ...................................................... 38 2.1.2 Red MVNO CNT E.P. – OTECEL ..................................................... 38 2.1.3 Red 4G de CNT E.P. ........................................................................ 40 2.1.3.1 Estructura de la Red 4G de la CNT E.P. .................................... 40 2.1.3.2 Arquitectura 4G .......................................................................... 41 2.1.3.3 Elementos funcionales de la Red 4G de CNT E.P. .................... 43 2.1.3.3.1 UE (User Equipament) ........................................................... 43 2.1.3.3.2 E-UTRAN (Evolved UTRAN) .................................................. 43 2.1.3.3.3 EPC (Evolved Packet Core) ................................................... 45 2.1.3.4 Arquitectura de Protocolos ......................................................... 51 2.1.3.4.1 Plano de Usuario .................................................................... 51 2.1.3.4.2 Plano de Control .................................................................... 52 2.1.3.4 Interfaces de la red 4G de CNT E.P. .......................................... 52 2.1.3.5 Stack de Protocolos Red 4G ...................................................... 53 2.1.3.6 Solución CSFallback .................................................................. 55 2.2 Red IMS de CNT E.P. ............................................................................. 58 2.2.1 Red IMS ............................................................................................ 58 2.2.1.1 Estructura de la Red IMS de la CNT E.P. .................................. 58 2.2.1.2 Elementos funcionales de la Red IMS de CNT E.P. .................. 59 VI 2.2.1.2.1 Elementos de Red Capa de Aplicación .................................. 60 2.2.1.2.2 Elementos de Red Capa de disponibilidad de servicio .......... 60 2.2.1.2.3 Elementos de Red Capa de Control de Sesión ...................... 61 2.2.1.2.4 Elementos de Red Capa Control de Bearer y Acceso ........... 62 2.2.1.3 Interfaces de la Red IMS de CNT E.P. ....................................... 64 2.2.1.4 Stack de Protocolos Red IMS .................................................... 66 2.2.1.4.1 SIP (Session Initiation Protocol) ............................................. 66 2.2.1.4.2 Diameter ...............................................................................