REDES DE PRÓXIMA GENERACIÓN (1) Estándares UIT-T

REDES DE PRÓXIMA GENERACIÓN (1)
Estándares UIT-T
Síntesis.- Los tipos de tráfico que se cursan actualmente por las distintas redes de telecomunicaciones se
originan en fuentes o medios de distinta naturaleza, tales como la voz, telefonía, datos, video,
videoconferencias, imágenes, etc. Estos tráficos deben ser atendidas en tiempo casi real, o tiempo real
dependiendo, de los requerimientos de las fuentes que las originan y el receptor en el extremo remoto,
por ello las redes que transportan estas aplicaciones tienen que ser capaces de satisfacer los
requerimientos de cada una de estas aplicaciones. Las soluciones utilizados para proveer cada uno de
los diferentes niveles de servicio en la red que se resumen como Calidad de Servicio o QoS (Quality of
Service) las cuales serán provistas por un nuevo tipo de red denominado Red de Próxima Generación
(NGN : Next Generation Network).
De otro lado el término NGN en ocasiones se ha venido empleando de diferentes maneras, lo que en
ocasiones causa algunas confusiones sobre todo cuando éste se utiliza en ámbito multidisciplinario; en el
presente artículo, el primero de dos, se presenta conceptos básicos referentes a las redes de nueva
generación, su arquitectura, estándares, su realización y tendencias en el entorno de desarrollo de la
Unión Internacional de Telecomunicaciones, con la finalidad de que el lector tenga una visión clara
respecto al concepto y estado actual del desarrollo de la NGN.
Introducción
Actualmente la tendencia en telecomunicaciones está orientada a que las redes de conmutación de
circuitos y las redes de conmutación de paquetes, fijas y móviles, se integren gradualmente en una
infraestructura de red basada en el protocolo IP, esta nueva infraestructura transportará el tráfico
telefónico y el tráfico de las aplicaciones de Internet. A esta red que se utilizará como soporte para este
nuevo escenario de convergencia de redes y servicios se le ha denominado Red de Próxima Generación;
sin embargo, debido a que esta denominación en ocasiones se utiliza con algunas variantes que puede
generar confusión, es necesario precisar cual es el concepto globalmente aceptado y que ha sido
establecido por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), asimismo es conveniente tener en
cuenta las actividades de estudio y desarrollo de estándares que vienen realizando los Grupos de Estudio
de la UIT.
¿Qué es una red de próxima generación?
El Grupo de Estudio 13 del Sector de Normalización de la Unión Internacional de Telecomunicaciones
1
(UIT-T) en la Recomendación Y.2001 ha definido a una red de próxima generación, 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, 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”.
2
Las características fundamentales que deberá tener la NGN también están contempladas en la
Recomendación Y.2001, y son:
• La transferencia estará basada en paquetes.
• 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).
1
2
Tomado de la versión en Español de la Recomendación.
Red de próxima generación de las siglas en Inglés de Next Generation Network (NGN).
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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;
Soporte de las múltiples tecnologías de última milla;
Cumplimiento de todos los requisitos reglamentarios, por ejemplo en cuanto a comunicaciones de
emergencia, seguridad, privacidad, interceptación legal, etc.
En esta misma Recomendación se identifica áreas clave para la provisión de las redes NGN, sobre las
que se desarrolla las actividades de normalización de la UIT y de otras organizaciones que desarrollan
estándares, estas áreas no constituyen una lista cerrada de temas de interés, y son:
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Marco general y principios de arquitectura.
Modelos de arquitectura para la NGN
Calidad de servicio de extremo a extremo
Plataformas de servicio
Gestión de red
Seguridad
Movilidad generalizada
Arquitectura(s) y protocolos de control de red
Capacidades de servicio y arquitectura de servicio
Interoperabilidad de servicios y red en la NGN
Numeración, denominación y direccionamiento
Capacidades de comunicaciones de socorro en caso de desastres
Es conveniente mencionar que la prestación de los servicios de voz con movilidad generalizada3 ha
llevado a la convergencia fijo-móvil de las redes y a la separación de los servicios y el transporte. Esta
separación permite que tanto los servicios como el transporte puedan ser ofrecidos separadamente y
evolucionar independientemente, por ello en la arquitectura NGN habrá una separación entre las
funciones destinadas a los servicios y las funciones destinadas al transporte.
Actividades llevadas a cabo para el desarrollo de la NGN
En julio de 2003, la UIT-T organizó un taller con el título de :” Redes de Próxima Generación; Qué,
Cuándo y Cómo?”, que se llevó a cabo en Ginebra con la participación, de reguladores, operadores,
representantes de la industria y de los grupos de usuarios, en este taller se expresó la necesidad de
contar con estándares para la NGN, en consideración a ello el Grupo de Estudio 13 de la UIT-T lanzó en
el mismo año 2003 el Grupo de Estudio y difusión NGN-JRG a este grupo se le encargó identificar las
áreas clave y el desarrollo de los estándares fundamentales para construir el marco de desarrollo de la
NGN, incluyendo una definición en el contexto de UIT-T. Su labor continuó hasta julio de 2004., como
resultado de esta actividad se emitieron las Recomendaciones Y.2001 y Y.2011 las cuales son la base de
estudio de la NGN en la UIT-T.
Es pertinente mencionar que el Instituto Europeo de normas de Telecomunicaciones (ETSI), también ha
tenido iniciativas a la par que la UIT en el desarrollo de estándares.
3
Capacidad del usuario u otras entidades móviles de comunicar y acceder a servicios independientemente de los cambios de
ubicación o del entorno técnico... El término movilidad incluye la capacidad de telecomunicación con o sin continuidad de servicio.Recomendación UIT-T Y.2001.
ETSI
4
En el año 2003 se conformó un comité denominado TISPAN , que es responsable de todos los aspectos
de normalización para las presentes y futuras redes convergentes incluyendo la NGN que comprende
aspectos de servicio, arquitectura, protocolo, estudios de QoS, seguridad, movilidad utilizando
tecnologías existentes y emergentes, en un ámbito regional.
TISPAN, en primer lugar se ha ocupado de satisfacer las necesidades inmediatas del mercado regional
Europeo, para ello desarrolló un plan que comprende:
-
Proveer a los usuarios de banda ancha de todos los servicios habilitados por el Subsistema
5
Multimedia Internet (IMS: Internet Multimedia Subsystem) del proyecto 3GPP y seleccionar para
los usuarios de telefonía conectados a una NGN, los servicios de IMS.
-
Para los escenarios de reemplazo, proveer de interfaces y equipamiento a los servicios de
telefonía existentes de los operadores de red.
-
Extender las prestaciones de 3GPP IMS para cubrir los áreas regulatorias que podrían no haber
sido cubiertas por 3GPP, tales como: llamadas de emergencia, interceptación legal, indicación de
posibles llamadas maliciosas.
Como soporte de las características fundamentales de la NGN se eligió a la plataforma IMS de 3GPP,
IMS es un nuevo subsistema que posibilita la convergencia de datos, voz fijos y la tecnología de red móvil
sobre una infraestructura basada en protocolo Internet y ha sido concebido para llenar el espacio entre la
tecnología Internet y la tecnología de telecomunicaciones tradicional.
IMS utiliza transferencia basada en paquetes, permite la separación de las funciones de control y separa
la función de provisión del servicio, de la función de transporte e incorpora movilidad generalizada. Se
entiende por movilidad generalizada a la capacidad de utilizar diferentes tecnologías de acceso en
diferentes lugares aunque el usuario y/o el equipo terminal puedan estar en movimiento, lo que permite a
los usuarios utilizar y gestionar coherentemente sus aplicaciones/servicios de usuario al atravesar las
fronteras de red existentes.
Se debe mencionar que frente al reemplazo de las actuales redes de telefonía algunos operadores están
interesados en ofrecer servicios similares a la telefonía convencional sobre los accesos de banda ancha,
por ejemplo ADSL. Esto ha llevado a definir dos tipos de servicios de telefonía, los de emulación y
simulación, la utilización de estos términos hacen la diferenciación entre la necesidad de soportar a
usuarios con terminales e interfaces tradicionales y la necesidad de proveer tipos similares de servicios
sobre accesos de banda ancha para usuarios con nuevos o mejores equipos terminales. Para los efectos
de TISPAN una red de acceso es considerada como un componente de red entre el equipo de usuario y
el primer elemento de red que soporte la interacción de control de servicio.
Cabe señalar que TISPAN sólo provee estándares a nivel regional, por lo tanto la UIT-T es la encargada
de proveer estos estándares de forma global.
UIT-T
Las diversas iniciativas de organizaciones para el desarrollo de estándares NGN, motivó la preocupación
de operadores de red, fabricantes de equipos, e industria en general, debido a que los diferentes
contextos de desarrollo podrían generar incompatibilidades, superposiciones y demora en la emisión de
los estándares por tal razón, luego de consultas a organizaciones como ETSI, a la Alianza para las
4
Formado por la combinación de dos comités de estudio , TIPHON: "Telecommunications and Internet Protocol Harmonization over
Networks” y SPAN: “Signaling Protocols and networks”, ambos de la ETSI, con lo que quedó el nuevo comité denominado TISPANhttp://portal.etsi.org/tispan/TISPAN_ToR.asp
5
3GPP: Third Generation Partnership Project
Soluciones de la Industria de Telecomunicaciones (ATIS), a la Asociación China de Estándares de
Comunicaciones (CCSA), a la Asociación de Tecnología de Telecomunicaciones (TTA) y al Comité de
Tecnología de Telecomunicaciones (TTC), en junio de 2004 la UIT-T lanzó un Focus Group sobre NGN
(FGNGN) bajo la responsabilidad del director de la UIT-T. A este Focus Group se le encargó coordinar
todos los aspectos de estudio de la NGN y específicamente se incluyó entre sus encargos globalizar los
resultados de TISPAN de ETSI.
FGNGN (Focus Group on Next Generation Network)
Luego de las consultas mencionadas, la UIT-T dispuso que sobre la base de las Recomendaciones
Y.2001 y Y.2011 la FGNGN emitiera las propuestas concernientes específicamente a los siguientes
tópicos:
-
Arquitectura funcional de la NGN (por ejemplo, basado en IMS de 3GPP/3GPP2, pero incluyendo
soporte de acceso de banda ancha, como accesos xDSL).
Movilidad generalizada.
Calidad de servicio (QoS).
Señalización y control NGN
Capacidades de seguridad, incluyendo capacidades de autenticación.
Evolución hacia la NGN desde las redes existentes.
En la primera reunión de la FGNGN llevada a cabo en junio de 2004 en Ginebra, se establecieronsiete
grupos de trabajo:
-
WG 1 SR : Servicios requeridos (Service Requirements Group).
WG 2 FAM: Arquitectura funcional y movilidad (Functional Architecture and Mobility Group).
WG 3 QoS: Calidad de Servicio (Quality of Service Group).
WG 4 CSC: Capacidades de control y señalización (Control and Signalling Capability Group).
WG 5 SeC: Capacidades de seguridad (Security Capability Group).
WG 6 Evo : Evolución (Evolution Group).
WG 7 FPBN : Futuras redes de transporte basadas en paquetes (Future Packet-based Bearer
Networks Group).
El Grupo de estudio 13 (SG13) fue asignado como el grupo matriz de la FGNGNG por la Asamblea
Mundial de Estándares de Telecomunicaciones (WTSA: World Telecommunication Standard Assembly) y
también se le designó formalmente para dirigir los estudios sobre NGN en la UIT-T. Bajo la misma
directiva de la WTA se le encargo a la FGNGN que concluyera su trabajo especialmente el Release 1 de
la NGN, lo que debía concluirse a fines del 2005 . Todos los resultados relevantes serán transferidos al
SG13 en su reunión de enero del 2006 y algunos de ellos a otros grupos de estudios que resulten
apropiados.
FGNGN se encuentra trabajando en la definición de los requerimientos de los servicios y las capacidades
necesarias para facilitar una NGN en su primera versión, y ha conformado dos grupos que tratan sobre
los siguientes componentes:
-
Componentes Funcionales: Son componentes técnicos que representan la configuración de la
NGN desde perspectivas vertical y horizontal.
o
o
-
Perspectiva Vertical: Cubre las capas o niveles 1 a 7 del modelo OSI.
Perspectiva Horizontal: Incluye todas las plataformas de red y servicios en un contexto
extremo a extremo, de terminal de usuario a terminal de usuario.
Componentes Estructurales: Componentes operacionales utilizados para la administración de
cada versión.
Estado actual del desarrollo de la primera versión (Release 1) por la FGNGN.
Conjuntamente con TISPAN se ha desarrollado una representación pictórica de la NGN que describe el
desarrollo de la primera versión de la NGN (en adelante Release 1 de la NGN). Esta se muestra en la
figura N° 1
Figura N° 1
Nivel de Servicio
Funciones
deFunctions
Aplicación
Application
Otros
componentes
Other Multimedia
Multimedia
…
User
Funciones
de perfil
Profile
de usuario
Functions
ServiciosServices
Streaming
Streaming
Funciones
de control
y
servicio
Emulación PSTN / ISDN
OtrasNetworks
Redes
Other
IP Multimedia
Component
Terminales
Convencionales
Redes de
Usuario
Funciones
de
Network
Access
acoplamiento de la
Red de NAAF
Acceso NAAF
GW
Funciones
de Acceso
Funciones de transporte
Funciones de
en transport
el núcleo (core)
Core
Functions
Access
Transport
transporte
en el
Functions
Acceso
Terminales
NGN
Funciones de
Terminal y
Usuario
Funciones de Control de
Recursos
Control y Admisión
RACF
Funciones de
Borde
UNI
Nivel de Transporte
NNI
Aspectos de QoS y una parte de aspectos de control
(requisitos de señalización IP QoS)
Fuente: Key Results of Focus Group activity on NGN - Chae Sub LEE Chairman of FGNGN – Global Standards Collaboration
GSC#10 28 August- 2 September 2005. Sophia, Antipolis, France. (Traducción propia del Boletín).
En esta figura se muestra aspectos clave de la aproximación del Release 1 a la NGN, en el sentido
horizontal se puede ver tres secciones correspondientes a:
-
El equipo e usuario,
Equipo de red,
La interconexión con otras redes, incluyendo otras redes NGN.
Verticalmente la NGN está compuesta de dos áreas separadas:
-
La capa de servicio, que a su vez está subdividida en funciones de control/servicio y funciones de
aplicación y
La capa de transporte, a su vez está dividida vertical y horizontalmente. Como la capa de
transporte está completamente separada de la capa de servicio, requiere su propio plano de
control de transporte para controlar sus funciones portadoras, tales como los mecanismos de
QoS que se requieran para una comunicación determinada e implementar políticas y
procedimientos de admisión.
La capa de transporte puede estar dividida en dos secciones, la de acceso y el núcleo (core).
El enlace entre las capas de servicio y transporte se realiza mediante la función de control de recursos y
admisión (RACF: Resource and Admisión Control Function) para los portadores, y para la red de acceso
por medio de las funciones de acoplamiento en asociación con las funciones de perfil de usuario.
Los tipos de servicio y las capacidades de red relacionadas a ellas han sido definidos en el Release 1 por
el WG 1 de la FGNGN, y son:
•
•
•
•
•
Tipos de Servicio
Emulación de servicios PSTN/ISDN
•
Simulación de serviicos PSTN/ISDN
•
Acceso a Internet
Otros servicios (serviicos de datos, etc.)
Aspectos de servicio público (Interceptación lega,
Servicios de telecomunicaciones de emergencia,
Telecomunicaciones de socorro ante desastres.
Capacidades
Capacidades básicas
Servicios Multimedia
Respecto a estos servicios debemos señalar que la FGNGN de la UIT-T a adoptado el sistema IMS de
3GPP como la base para el control de llamada/sesión de comunicaciones conversacionales en tiempo
real en una NGN. Esto, en atención al resultado de diferentes estudios relacionados con la NGN en que
se manifestó el interés del reuso de este sistema. Esto ha generado debates acerca de lo apropiado que
puede resultar IMS desde el punto de vista de su arquitectura, por ello FGNGN decidió adoptar dos
aproximaciones diferentes para el modelamiento de la arquitectura:
-
Una aproximación define un modelo con una arquitectura general, y
la otra provee una arquitectura específica orientada a un caso, utilizando IMS.
Los requisitos de la NGN en el Release 1 además de los aspectos de servicio y arquitectura, también se
han definido para capacidades como QoS, movilidad, seguridad, control y migración, además la UIT-T ha
reconocido que no se ha definido apropiadamente algunos estudios importantes de largo plazo, por ello
FGNGN dentro de sus términos de referencia investigará los requisitos para futuras redes basadas en
paquetes. Sin embargo hay otros asuntos que están fuera del ámbito de los términos de referencia
mencionados, estos temas son tratados por otros grupos de estudio, tales como:
•
•
•
•
•
•
Aspectos de gestión tratado por la UIT-T SG-4
Aspectos de denominación, numeración, dirección, encaminamiento (NNAR: namimg, numbering,
addressing, routing) tratado por la UIT-T SG-2
Aspectos de Tasación y tarificación tratado por la UIT-T SG-3
Aspectos de transmisión tratado por la UIT-T SG-15
Aspectos de protocolos de señalización tratado por la UIT-T SG-11
Aspectos de Calidad de Servicio para rendimiento de red tratado por la UIT-T SG-12
El SG13 de la UIT-T como grupo líder para el programa de trabajo y estudio de la NGN conduce el
desarrollo del plan de cobertura, de la UIT-T en esta materia, y de todos estos aspectos en colaboración
con los otros grupos de estudio.
La figura N° 2 muestra cual es la visión de cada uno de los Grupos de estudio con relación a cada una de
los aspectos de la NGN.
Figura N° 2
%
&' '
%
' )
*
'
'
&' '
(
+ ,-
%
'
&' '
.
+ ,- . /
!
"
#$
Fuente: Key Results of Focus Group activity on NGN - Chae Sub LEE Chairman of FGNGN
Global Standards Collaboration GSC#10 28 August- 2 September 2005. Sophia, Antipolis, France.
NGN una red de arquitectura diferenciada
Uno de los cambios mas importantes que trae consigo la arquitectura de la NGN, es la clara separación
entre sus diferentes funcionalidades, la mas resaltante es la separación o desacoplamiento funcional
entre el nivel o capa de servicio, del nivel o capa de transporte, lo que implica una independencia
funcional, a diferencia de lo que ocurre en las arquitecturas de las redes existentes en las cuales dichas
funcionalidades tienen una fuerte dependencia, por ejemplo para un servicio de transmisión de datos
necesariamente le correspondía una red de transporte para datos (las comunicaciones de voz no puede
cursarse a través de ellas), para un servicio de telefonía le corresponde el transporte para
comunicaciones en la banda de voz, por supuesto cada una de ellas satisfaciendo los requerimientos
propios de cada servicio, lo mismo ocurre en el cable.
Aún en la red Internet, existe dependencia entre las aplicaciones de voz y sus funciones de transporte,
dado que se utiliza específicamente UDP para comunicaciones de voz y no TCP, esto constituye un
acople entre la función de servicio y la función de transporte.
Esta dependencia vertical entre las funciones de la red cambiará con la NGN, en su lugar habrá una
direccionalidad horizontal, por ejemplo en la capa de transporte se ha separado las capacidades de
acceso, de las capacidades de transporte del núcleo (core), como se muestra en la figura N° 3
Figura N° 3
Dominio del proveedor de
Dominio
proveedor de
la red del
de acceso
la red de acceso
ANP 1 (ADSL)
Dominio del proveedor de
Dominio ydel
proveedor de
servicios
aplicaciones
servicios y aplicaciones
SP1
SP2
SP3
SPn
ANP 2 (VDSL)
ANP 3 (OPT)
Usuario
ANP N (Cable)
CNP
1
CNP
2
CNP
3
Dominio del proveedor de la red
Dominiodedel
proveedor de la red
transporte
de transporte
Fuente: Adaptado de IEEE Communications Magazine . Octubre 2005
De esta figura se puede ver que se presentan varios dominios para la provisión de acceso por
opertadores diferentes utilizando tecnologías iguales o distintas, lo que permite al usuario escoger el tipo
de acceso que mas se ajuste a sus necesidades, sea por precios o prestaciones. Un aspecto importante
de este punto es que permite la convergencia de las comunicaciones fijas y móviles, así el usuario puede
escoger acceso fijo o móvil o una combinación de ambas con las capacidades de transporte y necesitará
utilizar una única identidad como suscriptor.
Se prevé que en el futuro, en la NGN también se incluya la teledifusión la que permitirá la convergencia
entre las telecomunicaciones y la difusión de radio y televisión.
Como consideración final a este primer artículo de la NGN en el presente boletín, es importante señalar
que si bien el protocolo sobre el que se soportará la NGN es IP, esto no implica que los servicios se
brinden bajo un esquema del mejor esfuerzo (best effort) que caracteriza a la Internet, sino que a
diferencia de ello la NGN brindará calidad de servicio con capacidad de satisfacer requerimientos
específicos de los usuarios, asimismo se debe resaltar el hecho que también está contemplado la
migración e integración de las redes de telefonía convencionales, por lo que la evolución hacia la NGN es
un tema muy importante.
Indudablemente que la dirección futura de la NGN es la convergencia de las redes fijas, móviles y los
equipos o terminales de los usuarios, actualmente los grupos de estudio de la NGN están fuertemente
acoplados con los grupos de estudios de las redes móviles, en la UIT están los grupos FGNGN y SG13
con el SG19 y en ETSI están TISPAN con 3GPP, por lo que puede esperarse que pronto no habrá
distinción entre los fijo y lo móvil aún en las tecnologías de última milla, además otra tendencia es la
convergencia con la difusión de radio y televisión, la teledifusión como ya ha sido mencionado.
Referencias:
- Recomendación UIT-T Y.2001-Redes de la próxima generación – Marcos y modelos
arquitecturales funcionales – Diciembre 2004.
- Recomendación UIT-T Y.2011- Principios generales y modelo de referencia general de las redes
de próxima generación – Diciembre 2004.
- Realization of the Next-Generation Network – IEEE Communications Magazine – October 2005.