Redes de Próxima Generación NGN

Las redes de cobre han sido la base de las telecomunicaciones en los últimos 100 años. En la actualidad asistimos a una revolución tecnológica en el sector con la sustitución de dichas redes por las denominadas redes de acceso de próxima generación (Next Generation Access Networks, NGN) basadas en fibra óptica. Reemplazar el cobre por fibra óptica permite mejorar drásticamente las prestaciones de las redes actuales, alcanzando velocidades de acceso de más de 100 Mbps y esto podría tener un efecto muy importante sobre la economía en su conjunto.

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El nuevo concepto de NGN ha sido introducido para tomar en cuenta la nueva situación en telecomunicaciones, caracterizada por muchos factores: abrir la competencia entre operadores debido a la desregulación total de mercados, el incremento de tráfico digital, debido al uso creciente de internet, incrementando la demanda de los usuarios hacia nuevos servicios multimedia.

Por lo tanto la tendencia actual de poder integrar todo tipo de servicios en una sola infraestructura de red IP, ha puesto de manifiesto carencia que tienen las soluciones IP tradicionales en temas como la capacidad, la calidad de servicio, la seguridad, fiabilidad y capilaridad. Para dar solución a estas limitantes han aparecido en el mercado variadas técnicas, equipos, tecnologías y protocolos que combinados de una manera adecuada podrían permitir la realización de modelos  de red que proporcionen, tanto al cliente corporativo como al cliente residencia todo tipo de servicios multimedia. Estos modelos son llamados en conjunto, en el mundo de las telecomunicaciones Redes de Nueva ó Próxima Generación NGN.

Redes de Próxima Generación RPG

            Según la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU, por sus siglas en inglés) define a una RPG como una red funcional multiservicio, de transferencia de paquetes capaz de ofrecer servicios diversos utilizando diferentes tecnologías de banda ancha (las tecnologías involucradas en el transporte, cuya calidad se ha de poder controlar, son independientes de las tecnologías de los servicios) y que permite a los usuarios un acceso no restringido a diferentes proveedores de aplicaciones en condiciones de movilidad plena.

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La Red de Siguiente Generación o Red de Próxima Generación (Next Generation Networking o NGN en inglés) es un amplio término que se refiere a la evolución de la actual infraestructura de redes de telecomunicación y acceso telefónico con el objetivo de lograr la convergencia de los nuevos servicios multimedia (voz, datos, video) en los próximos 5-10 años. La esencia o idea principal que se enfatiza bajo este enfoque de redes, es el transporte de paquetes encapsulados de información a través de Internet. Estas nuevas redes estarán construidas a partir del protocolo Internet Protocol (IP), siendo el término “all-IP” comúnmente utilizado para describir dicha evolución.

Arquitectura NGN

 La arquitectura general de una NGN está conformada esencialmente por las siguientes capas: aplicación o servicios, control, conectividad y transporte.

  1. 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.
  2. Capa de Aplicación y Servicios: Aquí se ubican los servidores en donde residen y se ejecutan las aplicaciones que ofrecen los servicios a los clientes. No se incluyen en esta capa la estandarización de los servicios o aplicaciones, en cambio, se hace referencia a la provisión de funciones, interfaces y API (OSA /Parlay, Jain) estándar para el acceso de las aplicaciones NGN. Este nivel que se ocupa de la conexión “lógica” con los usuarios y en donde se realiza la mayor parte de la gestión de datos.
  3. Capa de Control: Infraestructura intermedia que permite la comunicación entre los niveles de servicio y de transporte. Aquí se coordinan todos los elementos en las otras dos capas. Se encarga de asegurar el inter funcionamiento de la red de transporte con los servicios y aplicaciones, mediante la interpretación, generación, distribución y traducción  de la señalización correspondiente, con protocolos como: H.323, SIP, MGCP, MEGACO/H.248. La separación del control y la inteligencia de la red de las funciones de transporte es una característica intrínseca al diseño de la NGN.

Arquitectura NGN

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    4.  Conectividad y Transporte: Aquí se ubican las tecnologías de red que se encargan de las tareas de conmutación, enrutamiento y transmisión de los paquetes IP. Esta capa suele dividirse en dos subniveles adicionales: capa de acceso y capa de core o tránsito. La capa de acceso comprende la red de banda ancha que da acceso al usuario ala NGN. Este acceso puede ser fijo, móvil, nomádico, etc, utilizando múltiples tecnologías (xDSL 802.11(x), 802.16(x), celular, POTS y TDM para permitir la coexistencia con las redes heredadas) y medios de transmisión. La capa de tránsito o de core permite el enrutamiento y conmutación de los paquetes extremo a extremo. Asegura la interconexión de todas las redes de acceso con los otros niveles. También permite el transporte de diferentes tipos de tráfico con variados requerimiento de QOS (calidad de servicio).

Cualquier acceso de banda ancha que sirva para hacer llegar al usuario las aplicaciones que este solicite. La elección de la tecnología, ya sea en cable (fibra o cobre) o sea inalámbrica, es una cuestión de costes y ha de considerar las infraestructuras existentes, la demanda de ancho de banda del usuario y su grado de movilidad.

Elementos en una Arquitectura de Red de Próxima Generación

  1. Softswitch: Es un elemento importante dentro de la arquitectura general de una NGN, ya que es un dispositivo que hace posible el concepto de red de próxima generación. Este provee control de llamada y servicios inteligentes para redes de conmutación de paquetes. Un softswitch sirve como plataforma de integración para aplicaciones e intercambio de servicios. Son capaces de transportar tráfico de voz, datos y vídeo de una manera más eficiente que los equipos existentes, habilita al proveedor de servicio para soporte de nuevas aplicaciones multimedia integrando las existentes con las redes inalámbricas avanzadas para servicios de voz y datos. Son dispositivos  que utilizan estándares abiertos para crear redes integradas de última generación capaces de transportar voz, vídeo y datos con gran eficiencia y en las que la inteligencia asociada a los servicios está desligada de la infraestructura de red, a su vez, es la pieza central en la red telefónica IP, ya que puede manejar audazmente las llamadas en la plataforma de servicios de los ISP. Visto de manera general son un conjunto de protocolos y aplicaciones capaces de permitir que cualquier dispositivo tenga acceso a los servicios de internet y servicios de telecomunicaciones sobre redes IP.

Arquitectura NGN

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Componentes del Softswitch

  • The Gateway Controller: Es la unidad funcional del softswitch. Mantiene las normas para el procesamiento de llamadas, por medio del Media Gateway y el signalling Gateway. Se comunica con las otras partes del softswitch y componentes externos usando diferentes protocolos.
  • The Signalling Gatwway: Sirve como puente entre la red de señalización SS7 y los nodos manejados por el softswitch en la red IP.
  • The Media Gateway: Soporta TDM para transporte de paquetes de voz al switch. Las aplicaciones de codificación de voz, decodificación y comprensión son soportadas así como las interfaces PSTN y los protocolos CAS y ISDN.
  • The Media Server: Mejora las características funcionales del softswitch si es requerido soporta Digital Signal Processing (DSP) así como la funcionalidad de IVR.
  • The Feature Server: Controla los datos para la generación de la facturación, usa los recursos y los servicios localizados en los componentes del softswitch.
  • Services Targeted: Traslación de direcciones, enrutamientos, IVR, emergencia, llamadas en espera.

Services Interface: Proporciona soporte para servicios suplementarios y clases de servicios, posee una arquitectura independiente de señalización, soporta SIP, H.323, SS7, ISDN

2. Redes de Acceso: Estas redes serán las que provean de conectividad a los usuarios y podrían considerarse como proveedores de última milla.

3. Redes de Transporte: En virtud de que existirán varias redes de acceso, las redes de transporte se conciben como aquellas que proveerán el servicio de tránsito que permitirá la interconexión e interoperabilidad entre las redes de acceso.

4. Pasarelas de Acceso: Equipos que permiten la conexión del abonado a la red de paquetes, es decir convierte los flujos de tráfico de acceso analógico (POTS) o los mecanismos de acceso de 2 MB/s en paquetes y proveen acceso de los abonados a las redes y servicios NGN.

5. Pasarelas de Enlace: Equipos que permiten trabajar conjuntamente entre la red de telefonía clásica TDM y la red NGN basada en paquetes, convirtiendo flujos de circuitos / enlaces TDM (64 kbps) en paquetes de datos, y viceversa.

6. Pasarela de Señalización: Equipos que proporcionan la conversión de señalización entre la red NGN y otras redes.

 7. SS7: Common Channel Signaling System N°7, es un estándar global para telecomunicaciones definido por la Unión Internacional de telecomunicaciones. Define los procedimientos y protocolos mediante los cuales los elementos de la Red telefónica publica conmutada (PSTN) intercambia información sobre una red de señalización digital para establecer, enrutar, facturar y controlar llamadas.

8. Redes Basadas en Paquetes: La información es empaquetada en unidades de tamaño variable con cabeceras de control que permiten el enrutamiento y entrega apropiados. La tendencia de NGN es usar redes IP sobre varias posibilidades de transporte (ATM, SDH, WDM).

9. IPV4: Protocolo de internet a nivel de red que inserta cabeceras en cada paquete para permitir el manejo de flujos extremo a extremo: contiene una cabecera de 20 0ctetos.

10. IPV6: Protocolo de internet a nivel de red que inserta cabeceras en cada paquete para permitir el manejo de flujos extremo a extremo: contiene una cabecera de 40 octetos.

11. Servidor de Aplicaciones (AS): Unidad que provee la ejecución de los servicios, para controlar los servidores de llamadas y los recursos especiales de NGN, entre otros.

12. Protocolo H.248: Protocolo estándar definido por la UIT-T (MEGACO) para la gestión de sesiones y señalización.

13. Protocolo H.323: Es la recomendación global de la Unión Internacional de Telecomunicaciones que fija los estándares para las comunicaciones multimedia sobre redes basadas en paquetes que no proporcionan una calidad de servicio (QoS) garantizada.

14. SIP Session Initiation Protocol: Es un protocolo de iniciación de sesiones para manejar la señalización de las comunicaciones y las negociaciones para el establecimiento, mantenimiento y terminación de llamada desde los terminales modo paquete. Tiene una implantación distribuida en modo “peer to peer”.

15. ENUM Electronic NUMbering: Protocolo que permite establecer una correspondencia entre la numeración telefónica tradicional y las direcciones de acceso relacionadas con las redes modo paquete

16. MPLS Multiprotocol Label Switch: Protocolo que asigna etiquetas a los paquetes de información para permitir a los enrutadores procesar y enviar los flujos en los caminos de red de acuerdo a las prioridades de cada categoría. Establece un túnel o camino para el reenvío extremo a extremo.  Dicha etiqueta es un identificador corto de significado local y longitud fija, que se utiliza para identificar la clase de reenvío equivalente (FEC) a la que se asigna cada paquete.

17. LSP Label Switched Paths: Es un camino especifico de tráfico a través de una red MPLS que, utilizando los protocolos adecuados, establece un camino en la red y reserva los recursos necesarios para cumplir los requerimientos predefinidos del camino de datos.

18. OSPF Open Shortest path First: Protocolo de enrutamiento que determina el mejor camino para enviar el tráfico IP sobre una red IP en base a la distancia entre los nodos y diversos parámetros de calidad.

19. BGP Border Gateway Protocol: Realiza el enrutamiento entre dominios en las redes IP. Maneja los sistemas de enrutamiento entre múltiples dominios autónomos. Es usado por los enrutadores para mantener una visión consistente de la topología entre redes.

20. CAC Call Acceptance Control: Función para aceptar o rechazar el tráfico entrante en la red para permitir la garantía de un grado de servicio que cumpla los acuerdos de nivel de servicio (SLA).

21. Arquitectura IMS: IP multimedia subsystem define una arquitectura genérica que fue diseñada para facilitar la unión de dos mundos: el inalámbrico móvil e internet, cuyo objetivo es proveer servicios multimedia con aplicaciones comunes a muchas tecnologías como: GSM, WCDMA, CDMA2000, WIMAX. IMS permite controlar de forma centralizada y deslocalizada el diálogo con los terminales de los clientes para la prestación de cualquiera de los servicios (voz, dato, vídeo) que estos requieran.

Objetivos, beneficios y retos de las redes de próxima generación

 El modelo de referencia NGN puede referenciarse a través de las siguientes características:

  • Arquitectura de red horizontal basada en una división diáfana de los planos de transporte, control y aplicación
  • El plano de transporte estará basado en tecnología de conmutación de paquetes IP/MPLS
  • Interfaces abiertos y protocolos estándares
  • Migración de las redes actuales a NGN
  • Definición, provisión y acceso a los servicios independiente de la tecnología de la red (Decoupling Access and Services)
  • Soporte de servicios de diferente naturaleza: real time / non real time, streaming, servicios multimedia (voz, video, texto)
  • Calidad de servicios garantizada extremo a extremo
  • Seguridad
  • Las funciones de control están separadas de las capacidades de portador, llamada/sesión, y aplicación/servicio
  • Desacoplamiento de la provisión del servicio del transporte, y se proveen interfaces abiertas
  • Soporte de una amplia gama de servicios, aplicaciones y mecanismos basados en construcción de servicios por bloques (incluidos servicios en tiempo real/de flujo continuo en tiempo no real y multimedia).
  • Tendrá capacidades de banda ancha con calidad de servicio (QoS) extremo a extremo
  • Tendrá interfuncionamiento con redes tradicionales a través de interfaces abiertas
  • Movilidad generalizada
  • Acceso sin restricciones de los usuarios a diferentes proveedores de servicios
  • Diferentes esquemas de identificación
  • Características unificadas para el mismo servicio, como es percibida por el usuario
  • Convergencia entre servicios fijos y móviles
  • Independencia de las funciones relativas al servicio con respecto a las tecnologías subyacentes de transporte

La visión original a las redes RPG (NGN) está motivada en gran medida por la convergencia de redes de circuitos y redes de paquetes en una única red NGN multiservicios. Se considera que una red NGN aportará una atractiva serie de beneficios para los proveedores de servicios, entre los que se pueden mencionar:

  • Invirtiendo en tecnología NGN “evolucionable”, pueden congelarse todas las inversiones ya existentes en tecnología.
  • Puede utilizarse NGN para sustituir tecnologías anteriores
  • Las instalaciones de voz basadas en paquetes son más económicas que las instalaciones basadas en otras tecnologías, debido a las ventajas de costo propias del protocolo IP.
  • NGN ofrece considerables ahorros operaciones y de explotación, ya que pueden integrarse múltiples redes en una única red de multiservicios. Además, las redes de paquetes son más escalables y fáciles de provisionar.
  • NGN ofrece nuevas oportunidades de ingresos gracias a la flexibilidad que ofrecen a la hora de desarrollar e implantar nuevos servicios.

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