Redes de Nueva Generación NGNs - NGaNs. Fibra óptica


(Pequeño texto de introducción)

Contenido

Introducción

La evolución del sector hacia las redes convergentes o Redes de Nueva Generación – NGN – está ligada a la evolución del estado hacia la Sociedad de la Información, en la medida en que estas redes constituyen la principal infraestructura para el transporte de la información y para la conectividad de las personas.

Esta evolución implica para los operadores la innovación continua de su oferta de servicios y redes con el fin de satisfacer las necesidades de la sociedad. La convergencia de servicios, aplicaciones y dispositivos impulsa esta tendencia, para beneficio del cliente, pues obtiene cada vez más y mejores servicios, a un costo competitivo. Las Redes de Nueva Generación NGN (New Generation Networks) son una realidad que permite avanzar hacia la consecución de estos objetivos.

En un marco de convergencia, los servicios operan utilizando una misma plataforma tecnológica, por lo cual la CRT debe considerar que los distintos referentes y parámetros regulatorios deben también estar integrados, para que garanticen la competencia efectiva entre operadores en estos mercados.

Antecedentes

Concepto y motivación

Existen numerosas definiciones de NGN, sin embargo, por su validez internacional, se considera la definición dada por el Grupo de Estudio 13 del Sector de Normalización de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT –T) en la Recomendación Y.2001, que define una NGN como: “Red basada en paquetes que permite prestar servicios de telecomunicación y en la que se pueden utilizar múltiples tecnologías de transporte de banda ancha propiciadas por la QoS (Quality of Service), y en la que las funciones relacionadas con los servicios son independientes de las tecnologías subyacentes relacionadas con el transporte. Permite a los usuarios el acceso sin trabas a redes y a proveedores de servicios y/o servicios de su elección. Se soporta movilidad generalizada que permitirá la prestación coherente y ubicua de servicios a los usuarios”. Esta definición sugiere que tanto las funciones referentes a los servicios como al transporte, se pueden ofrecer separadamente.

En cuanto a la tecnología aplicada a las NGN, ésta se basa en una nueva arquitectura, donde los servicios ya no están integrados verticalmente. Esta plataforma es conocida como IMS (Internacional Protocol Multimedia System), la cual permite la convergencia de servicios de texto, datos, video y multimedia. Entre los beneficios para el usuario, se pueden destacar: una red básica de acceso independiente y una red para voz y datos que permite servicios multimedia integrados. Lo anterior evidencia que la convergencia de red y servicios, es un aspecto central de las NGN, que permite establecer redes de acceso al usuario final a gran escala, que exige la creación de una nueva gama de actividades en las cuales las empresas antes no tenían ingerencia, y que crea una nueva cultura empresarial.

El desarrollo de las NGN se encuentra mas retrasado de cuanto se preveía hace una década de hecho, aunque diversas opciones de diseño han comenzado a experimentarse en Europa, están en todos los casos en su etapa inicial.


Características principales

Según los estándares de la UIT, las características principales de las NGN, incluidas en la Recomendación Y.2001 son:

Estas características, se enfocan en la necesidad de ver al usuario como un cliente potencial, cuya demanda debe ser atendida a través de nuevas herramientas tecnológicas, que le reporten beneficios en términos de costos, calidad de los servicios prestados y diversidad de servicios.

Migración hacia redes de nueva generación

La migración hacia NGN constituye un elemento fundamental para lograr la convergencia de redes y servicios, y específicamente para desarrollo de la banda ancha. Esta migración consiste en pasar de las redes PSTN (The Public Switched Thelephone Network) ó RTPC (Redes Telefónicas Públicas Conmutadas), basadas en voz a NGN basadas en el protocolo IP. En este sentido, las redes PSTN no estaban diseñadas para la entrega unidireccional de radio o televisión, de modo distinto, el Internet fue diseñado para el transporte en tiempo no real de paquetes. Es así como se está dando un reemplazo progresivo entre las PSTN y las NGN, que se están extendiendo a gran velocidad en un número creciente de países. Estas redes están estableciendo un cambio de redes PSTN separadas y redes IP hacia redes unificadas basadas en protocolo de Internet con plataformas multiservicio y basadas en paquetes de servicios (en las cuales la voz es solamente una de las gamas de servicios disponibles).

Dentro de las principales razones para la migración hacia Redes de Nueva Generación, se pueden citar las siguientes:

La migración hacia NGN no significa la sustitución total de las redes ya existentes, sino por el contrario, la integración de las redes de telefonía convencionales. Esto significa que las redes tradicionales pueden evolucionar, adaptarse y hacer parte de las NGN, para mantener las inversiones. La modernización de acceso es la base para proveer los nuevos servicios y aplicaciones (datos, voz y multimedia) en la misma red. Las NGN irán reemplazando progresivamente elementos y áreas de las RTPC tradicionales, construyendo en base a xDSL, acceso de fibra y con la convergencia de servicios o aplicaciones fijo – móvil e Internet.

Aquí es importante señalar que la migración a NGN trae consigo tanto ventajas como preocupaciones. Dentro de las ventajas se pueden citar: la disponibilidad de una gran variedad de servicios y fácil movilidad entre ellos, la posibilidad del usuario para elegir el tipo de acceso que más se adecue a sus necesidades ya sea atendiendo a criterios de precios ó calidad del servicio, y la mayor velocidad de transmisión, entre otras.

Sin embargo, a pesar de todas las ventajas mencionadas, surgen algunas preocupaciones como que la migración a NGN puede traer consigo un desarrollo desigual del despliegue de estas tecnologías tanto en países desarrollados como en vía de desarrollo. Dado lo anterior, se espera que las áreas densamente pobladas sean atendidas primero y las áreas rurales más alejadas, escasamente pobladas y comercialmente menos factibles, sean atendidas después. De esta manera, surge la necesidad de analizar un esquema de cobros con el mismo precio tanto para consumidores urbanos como rurales (esta política se conoce como tasación geográfica uniforme) , lo que constituiría una alternativa para atenuar las desigualdades entre grupos de consumidores o áreas geográficas.

La disponibilidad de infraestructura basada en IP es una condición necesaria para la provisión de servicios de NGN, lo cual puede traer consigo un ensanchamiento de la brecha tecnológica entre países en vía de desarrollo y países desarrollados, debido a la existencia de segmentos de la población que tienen bajo o nulo acceso a los servicios de telecomunicaciones. De esta manera, el despliegue de infraestructura propia de las NGN en estas áreas, sería más costoso y menos rentable que si el despliegue se lleva a cabo en áreas urbanas densamente pobladas.

Arquitectura

Para el desarrollo de NGN proponen como respuesta a las Redes de Nuevo Generación basadas en la Arquitectura IMS (IP Multimedia Subsystem). Ya no se discute que el nuevo modelo de negocios de las telecomunicaciones se basa en la integración de voz, video y datos y en su oferta combinada.

Nuevas aplicaciones que van desde mensajería integrada o de mensajes instantáneos, hasta las involucradas con el acceso a contenido multimedia (video conferencias con datos compartidos, televisión en tiempo real o VOD) deben ser puestas a disposición de los usuarios, en forma transparente al tipo de acceso.

Para satisfacer la oferta de múltiples servicios combinados sobre una única red, las empresas de Telefonía Celular agrupadas en la asociación 3GPP (Third Generation Partnership Program) desarrollaron la Arquitectura IMS. Arquitectura también hoy adoptada por organismos internacionales vinculados hasta el presente con la telefonía convencional como ETSI y CCITT.

IMS prevé que los servicios hasta el presente implementados en forma individual y verticalmente, se implementen en forma horizontal, separando las capas de servicio y de transporte, las que pasan a oficiar de base común para cualquier aplicación montada en la capa de aplicación.


Imagen:NGN.jpg


Para alcanzar esta separación en capas, el primer concepto de IMS a destacar es su naturaleza de red exclusivamente de datos, que utiliza al Protocolo IP como medio de transporte. Las redes de Conmutación de Circuitos, tanto las celulares (2G y 2.5G), como las viejas redes telefónicas están fuera de su estructura central y solo se las integra en forma marginal.

Como segundo concepto detrás de la Arquitectura IMS, se encuentra su separación en los tres niveles mencionados en el dibujo anterior: Transporte, Sesión y Aplicación. Cada capa realiza funciones diferenciadas e independientes de las restantes, vinculándose mediante interfaces perfectamente definidas.

De las tres capas, la de Sesión constituye el núcleo central de la Arquitectura y se asocia directamente al concepto que le da nombre. Este tercer concepto es el eje sobre el cual se funda la prestación de múltiples servicios sobre una única red. Ya no se trata de llamadas sino de sesiones.

Sesiones que son iniciadas en cualquier dispositivo de acceso (PC, teléfono celular o fijo, Set Top Boxes, Servidores de Aplicaciones, etc) y terminadas en cualquier otro dispositivo, local o remoto, fijo o móvil, y transportando en forma integrada servicios de voz, datos y video, en forma estática o incorporándolos en forma dinámica a medida se los requiere.

El protocolo que permite esta funcionalidad es el protocolo SIP (Session Initiate Protocol) definido por la IETF y también central a la Arquitectura IMS.

Capas de la arquitectura

En las NGN existe un único elemento básico que es el paquete de información y todo el sistema esta diseñado para su administración, acceso, transporte y conmutación de extremo a extremo y basado en una única tecnología.

La arquitectura puede descomponerse en varias capas: conectividad de núcleo, acceso (access) y equipo del local del cliente (Customer Premise Equipment = CPE), y gestión (management).

Capa de conectividad primaria

La capa de conectividad de núcleo proporciona el encaminamiento y conmutación general del tráfico de la red de un extremo de ésta al otro. Está basada en la tecnología de paquetes, ya sea ATM o IP, y ofrece un máximo de flexibilidad. La tecnología que se elija dependerá de las consideraciones comerciales, pero la transparencia y la calidad del servicio (QoS) deben garantizarse en cualquier caso, ya que el tráfico de los clientes no debe ser afectado por perturbaciones de la calidad, tales como las demoras, las fluctuaciones y los ecos.

Al borde de la ruta principal de paquetes están las denominadas pasarelas (media gateway=MG): su función principal es adaptar el tráfico del cliente y de control a la tecnología de la NGN. Las pasarelas se interconectan con otras redes, en cuyo caso son llamadas pasarelas de red, o directamente con los equipos de usuarios finales, en cuyo caso se las denomina pasarelas de acceso. Las pasarelas interfuncionan con los componentes de la capa de servicio, usando protocolos abiertos para suministrar servicios existentes y nuevos.


Capa de acceso

La capa de acceso incluye las diversas tecnologías usadas para llegar a los clientes. En el pasado, el acceso estaba generalmente limitado a líneas de cobre a través de canales DS1/E1. En las NGN se observa una multiplicidad de tecnologías que han surgido para resolver la necesidad de un ancho de banda más alto, y para brindar a las empresas competidoras de comunicaciones un medio para llegar directamente a los clientes. Los sistemas de cable, xDSL e inalámbricos se cuentan entre las soluciones más prometedoras que están creciendo e introduciendo innovaciones rápidamente.

El equipo del local del cliente, ya sea de su propiedad o arrendado, proporciona la adaptación entre la red de la empresa explotadora y la red o equipo del cliente. Puede tratarse de un simple teléfono, pero podemos apreciar una migración progresiva hacia dispositivos inteligentes que pueden trabajar con servicios tanto de voz como de datos.


Capa de servicio

Esta capa contiene el sistema que proporciona los servicios y aplicaciones disponibles a la red. Los servicios se ofrecerán a toda la red, sin importar la ubicación del usuario. Dichos servicios serán tan independientes como sea posible de la tecnología de acceso que se use. El carácter distribuido de la NGN hará posible consolidar gran parte del equipo que suministra servicios en puntos situados centralmente, en los que pueda lograrse una mayor eficiencia. Además, hace posible distribuir los servicios en los equipos de los usuarios finales, en vez de distribuirlos en la red. Los tipos de servicio que se ofrecerán abarcarán todos los de voz existentes, y también una gama de servicios de datos y otros servicios nuevos de medios múltiples.


Capa de gestión

Esta capa, esencial para minimizar los costos de explotar una NGN, proporciona las funciones de dirección empresarial, de los servicios y de la red. Permite la provisión, supervisión, recuperación y análisis del desempeño de extremo a extremo necesarios para dirigir la red.


Funcionalidad

Históricamente, el núcleo de las redes de telecomunicaciones ha venido desplegándose de forma que cada servicio, según la tecnología empleada, definía la infraestructura a emplear. Esta aproximacicón integral ha dado lugar a redes inflexibles, incapaces de amoldarse a los nuevos requisitos de servicio a medida que estos van apareciendo. Ejemplos de lo anterior son las redes de voz, las de circuitos de datos basadas en Frame Relay/ATM, las de ámbito metropolitano de alta capacidad basadas en Gigabit Ethernet o las redes de paquetes IP basadas en varios tipos de infraestructura. Por ello, los operadores de servicios están asumiendo la creación de redes de nueva generación, capaces de acomodar las consecuencias de los cambios que se están produciendo en la actualidad y que se caracterizan por:

Una red de nueva generación tiene como referentes la movilidad de las redes inalámbricas, la fiabilidad de la red pública conmutada, el alcance de Internet, la seguridad de la líneas ópticas, la flexibilidad de IP y de MMPLS para la integración de servicios de datos, voy y vídeo; así como la eficiencia que conlleva la operación de una infraestructura común y consistente. La aportación fundamental de estas redes de nueva generación y, en particular, de su núcleo, es la convergencia, que permite que podamos hablar de servicios de datos, de voz y de vídeo en vez de redes de datos, de voy y de vídeo como hasta ahora. La convergencia tiene lugar en dos niveles:

IMS y servicios

Por lo que hemos visto, NGN es por tanto un modelo de arquitectura de redes de referencia, el cuál debe tolerar el desarrollo de una amplia gama de servicios IP multimedia, así como también la evolución y migración de los servicios de telecomunicaciones actuales.

Es posible que podamos separar dos grandes grupos, dependiendo de los marcos de actuación, con respecto al concepto de NGN en estos últimos años:

El desarrollo de ambos conceptos NGN y IMS, debería concedernos la posibilidad de trasladarnos hacia un modelo de redes verticalizadas, que sean específicas dependiendo de la gama de servicios que ofrecen, a un modelo de redes horizontales, unificadas, que den soporte a todos los tipos de servicios multimedia concebibles. Debería ser capaz de desarrollar un modelo de redes convergente y servicios, alrededor de cual se puedan consolidar los Operadores Únicos Integrados y sus modelos de negocio.


IMS

El concepto IMS (Internet Multimedia Subsystem o IP Multimedia Subsistema) se usa para denominar al subsistema de control, acceso y ejecución de servicios comunes y estándar a todas las aplicaciones basadas en el modelo de arquitectura de nueva generación. Podrías decir que actúa como la capa de control de una red de de nueva generación NGN.

IMS ofrece la posibilidad de controlar el diálogo de los terminales de los clientes finales de forma centralizada y deslocalizada el diálogo, para de esta forma llevar a cabo la prestación de los servicios (voz, datos, video, etc.), cualesquiera que sean los que demanden.

El éxito de IMS se basa en tres fundamentos elementales:

Las expectativas generadas por IMS parece que responden a la visión de cambio que puede producirse en la gran mayoría de los mercados y los operadores. Visión que concierne a las dos partes, operadores y clientes:

De esta forma, IMS se convierte en una pieza clave, algo así como el impulsor último de la convergencia. Hay que tener en cuenta los siguientes aspectos:

Imagen:Ims01.jpg

Tipos de IMS

Hay dos estrategias posibles, mediante el uso de IMS, para lograr la convergencia de las redes y los servicios fijos y móviles que caracterizarían a un operador integrado:

IMS único

Este tipo de IMS garantiza los siguientes aspectos:

Imagen:Ims02.jpg

IMS's interoperables

No garantizan el desarrollo de este tipo de servicios y su funcionalidad ya que la interoperabilidad entre los habilitadores de servicio no se contempla en los estándares (localización, presencia,etc.) ni tampoco entre las capas de servicios de dos redes basadas en IMS.

Además, la experiencia nos ha enseñado las dificultades que existen a la hora de desarrollar soluciones e infraestructuras de soporte de servicios sobre diversas redes englobadas en un marco ausente de normas estandarizadas.

Si bien sería posible en teoría desarrollar un conjunto de sistemas y herramientas unificado, la experiencia nos dice que dos redes, que funcionan como base de servicios y clientes separados dan lugar a sistemas, procesos y herramientas igualmente separados también. La situación anterior se agranda cuando el punto del que partimos está supeditado por dos negocios claramente consolidados y diferenciados.

Servicios

Se refieren a los servicios que habilitan y permiten las redes de nueva generación emergentes, como son IMS o más generalmente arquitecturas de red basadas en IP.

Algunos ejemplos de dichos servicios incluyen:

El servicio de VoIP anterior a IMS es una parte clave de los también llamados despliegues "triple-play". Estos tipos de despliegue consisten en tres servicios, normalmente: voz, video y datos. En ocasiones, se denominan también servicios "quad-play", a los que consisten en el mismo paquete anterior pero que está orientado para dispositivos móviles.

Organizaciones normalizadoras

Tomando como base la información contenida en la carpeta técnica CCP.I-TEL/doc.776/06, de la CITEL, esta sección presenta un resumen de los estudios que han venido realizando diversas organizaciones internacionales, para encarar la normalización de las NGN.

A principios de 2002, la UIT empezó a trabajar con las normas NGN. A partir de entonces, se han organizado varios talleres sobre NGN a fin de tratar de asuntos que afectan tanto a la UIT como a otras organizaciones normalizadoras. Dos años después, la UIT estableció un grupo temático FGNGN (Focus Group on Next Generation Networks) para trabajar en relación con redes fijas y móviles, así como la calidad del servicio en DSL, la autenticación, seguridad y señalización. Actualmente, varias comisiones de estudio del UIT-T, tales como la 2, 11, 13 y 19, se ocupan de trabajos de normalización, mientras que la comisión 13 trata concretamente relativo a NGN. Recientemente, el FGNGN ha finalizado sus tareas relativas a la primera serie de normas para NGN. Esta especificación, conocida como NGN Versión 1, consiste en un marco global de servicios, capacidades y funciones de redes que constituyen una NGN, como se describe en la Y.2001. La próxima fase de dichas tareas, denominada NGN-GSI (Global Standards Initiative: Iniciativa de normas mundiales), se concentrará en los protocolos detallados que son necesarios para ofrecer la amplia gama de servicios previstos de las NGN.


El ETSI contempla las cuestiones de normalización de las NGN desde 2001. El comité técnico TISPAN (The Telecoms & Internet converged Services & Protocols for Advanced Networks) está a cargo de todos los aspectos de la normalización para redes convergentes actuales y futuras, incluido el Protocolo de Transmisión de la Voz por Internet (VoIP) y las NGN. El TISPAN eligió el IMS GPP3 versión 6 para que sea la base del servicio SIP en las redes fijas.


La ATIS ha producido un marco de NGN con requisitos de alto nivel y principios rectores. La primera parte de dicho marco se refiere a las definiciones requeridas y la arquitectura de las NGN para que las nuevas redes se conecten sin interrupciones con los sistemas de comunicaciones. La segunda parte documenta las fases y prioridades de las capacidades de las redes para que las NGN y sus servicios de introduzcan de manera coherente. La ATIS ha colaborado con el UIT-T, TISPAN y 3GGP para formular una perspectiva general coherente de las NGN. La ATIS favorece la arquitectura IMS, y la considera la tecnología apropiada para respaldar nuevos servicios de valor añadido.


El Grupo de Tareas sobre Ingeniería de Internet (Internet Engineering Task Force: IETF) no trabaja con las NGN como tema individual, pero sus grupos de trabajo tienen la responsabilidad de formular o extender los protocolos existentes para cumplir requisitos tales como los convenidos para las NGN en otros organismos normalizadores. Algunas de las actividades de normalización realizadas por el IETF respecto de las NGN son el SIP (Session Initiation Protocol: protocolo de iniciación de sesiones), el MEGACO (Media Gateway Control: protocolo de control de pasarelas de medios), la SIPPING (Session Initiation Proposal Investigation: investigación de propuesta de iniciación de sesiones), el NSIS (Next Steps in Signaling: próximos pasos en la señalización), el IPv6, la MPLS (Multiprotocol Label Switching: conmutación por etiquetas multiprotocolo), la ENUM (Telephone Number Mapping: correspondencia de números telefónicos), etc.

Referencias

Enlaces relacionados



Aportación Universitaria
Facultad
Universidad Universidad de Alicante
Facult/Asign Sistemas y Servicios de Telecomunicación
Profesor Adolfo Albaladejo
Autores y Trabajo
Autores Tobías Muñoz Payá
Patricia Giner Varó
Josué Boix Pozuelo
Tipo de trabajo
Fecha de evaluación
Editable por terceros SI
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