1REDES NGNREDES DE NUEVA GENERACIÓN

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NGNRed de Siguiente Generación o Red Próxima Generación (Next Generation Networking).

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 congruencia de los nuevos servicios multimedia (voz, datos, video...) en los próximos 5-10 años.

Según la ITU-T, Una Red de Siguiente Generación es una red basada en la transmisión de paquetes capaz de proveer servicios integrados, incluyendo los tradicionales telefónicos, y capaz de explotar al máximo el ancho de banda del canal haciendo

3 NGN

En Mercados en Expansión:

En crecimiento en servicios básicos de telecomunicación, donde se “simulan” o “emulan” redes y servicios tradicionalmente de circuitos optimizando el escenario técnico-económico hasta ahora habitual mediante el uso de NGN-SoftSwitches, transporte IP e interfaces de banda estrecha / banda ancha para el soporte de servicios de voz.

 

En Mercados Consolidados:

En términos de servicios fijos – móviles donde la búsqueda de sinergias, eficiencias entre ambos mundos y la banda ancha y los nuevos servicios IP multimedia hacen que NGN e IMS, (Internet Multimedia Subsystem, conjunto de elementos funcionales que configuran el plano de control de este modelo de referencia) adquieran un papel fundamental como ejes del desarrollo de la convergencia.

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NGNDesde un punto de vista más práctico, las Redes de Siguiente Generación suponen tres cambios fundamentales en la arquitectura de red tradicional que han de ser evaluados de forma independiente:

5 NGN

Conjunto de elementos funcionales que configuran el plano de control del modelo de referencia NGN:

Núcleo de Red

Redes de Acceso

Redes Cableadas

6 NGN

Arquitectura tecnológica:

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NGN

Dentro De la arquitectura tecnológica NGN, existen varios elementos de la Red:

PASARELAS DE ACCESO 

Equipos que permiten la conexión de líneas de abonado a la red de paquetes.

PASARELAS DE ENLACES 

Equipos que permiten trabajar conjuntamente entre la red de telefonía clásica TDM y la red NGN

PASARELAS DE SEÑALIZACION (SG) 

Equipos que proporcionan la conversión de señalización entre la red NGN y otras redes

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NGN SOFTSWITCH/MGC

También es conocido como Call Agent o Media Gateway Controller (MGC). Es el mecanismo que provee el “control de provisión de servicio” en la red. Esta a cargo del Control de llamadas

PROTOCOLO H.248

Protocolo estándar definido por la UIT-T

MPLS

“Multiprotocol label switch”. Protocolo que asigna marcadores a los paquetes de información para permitir a los enrutadores tratar y enviar los flujos en los caminos de red de a acuerdo a las prioridades de cada categoría.

9 NGN

CAC 

“Call Acceptance Control”: Función para aceptar o rechazar el trafico entrante en la red para permitir la garantía de un Grado de Servicio que cumpla los Acuerdos de Nivel de Servicio (SLA).

10 NGN

“NGN” es efectivamente un trayecto hacia la convergencia” y que estamos ante una nueva situación apasionante de evolución tecnológica, que ha de permitir la convergencia progresiva de los servicios finales de los clientes, fijos-móviles- nómadas.., de las redes

Conclusiones: Red multimedia de servicios abiertos  Aplicaciones y funciones de control separados de los medios Garantía de Calidad de Servicio necesaria Motivada por la introducción de nuevos servicios, la

flexibilidad

reducciones de costo  Nivel de madurez en progreso con necesidad de

consolidación

11REDES GPON

12 RED GPON

13 FTTH. Fiber to the Home. Red de fibra óptica hasta el hogar – Punto-a-punto. 1 o 2 FO desde central para cada

usuario/hogar – Punto-multipunto. 1FO desde central compartida por

múltiples usuarios Otras variantes FTTN, FTTC y FTTB PON. Passive Optical Network. Red óptica punto-multipunto en la que no existen elementos activos entre las instalaciones del operador (OLT) y el equipo terminal de usuario (ONT). GPON. Conjunto de recomendaciones G.984.x del ITU-T donde se describen las técnicas para compartir un medio común (FO) por varios usuarios, encapsular la información y gestionar los elementos de red, entre otros aspectos – OLT. Optical Line Terminal. Equipo de central – ONT/ONU. Optical Network Termination (Unit). Equipo de

usuario  

14 Topología de una red GPON

15 VIDEO RF SOBRE UNA RED GPON

Mediante modulación óptica es posible transportar TV de manera transparente(CATV 80-862MHz y Satélite 950-2150MHz) sobre la lambda de 1550nm El usuario dispone de una ONT con un puerto RF para conectar TV, STB, o deco TDT

16Aspectos diferenciales de GPON

Ancho de banda y distancia. El medio óptico permite superar los

límites de ancho de banda y distancia existentes en las tecnologías

xDSL

Economía. xPON reduce el CAPEX en fibra óptica (1FO para

muchos usuarios) y OLT (1 puerto en la OLT para muchos usuarios).

Además es posible suprimir la red de par telefónico y cable coaxial

Calidad de servicio. GPON dispone de un modelo de QoS que

garantiza el ancho de banda necesario para cada servicio y usuario

Seguridad. La información en la fibra óptica viaja cifrada en AES

Operación y mantenimiento. De manera nativa, GPON cuenta con

un modelo de gestión que facilita al operador la administración

remota de los equipos de usuario. Reducción de OPEX

Escalabilidad. Hoy hablamos de GPON (2,5 Gbps para 64 usuarios)

mañana podremos evolucionar XG-PON y WDM PON y seguir

utilizando la misma infraestructura de fibra

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¿Qué hay de nuevo en GPON?

El acceso a un medio compartido común (la fibra óptica) requiere de un mecanismo determinista que evite colisiones entre las ONT/ONUs y que garantice el ancho de banda a cada usuario

–Todos los elementos de la red GPON están sincronizados a una referencia temporal común. De esta forma es posible asignar periodos estrictos y exclusivos de acceso al medio: TDMA (Time Division Multiple Access)

–La sincronización se complementa con un sofisticado método de ranging y ecualización para que el acceso al medio de la ONT/ONU se produzca en el instante preciso, acorde con la distancia física que le separa de la OLT

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¿Qué hay de nuevo GPON?

Desarrollo de mecanismos OAM (operación, administración y mantenimiento) que faciliten al operador la gestión centralizada de los equipos de usuario (ONT/ONUs), sin la intervención de estos

–Permite establecer un punto de demarcación entre la red de operador y la del cliente

–Gestión remota de las ONTs (teledescarga de actualizaciones, parámetros de funcionamiento, etc)

–Facilita de configuración y gestión de servicios de usuario: ancho de banda, características del servicio de voz, vídeo multicast, etc

19Recomendaciones y Technical Report

20

Transporte y servicios en GPON

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Arquitectura GPON

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2 Características y Técnicas2.1 Multiplexacion de la información Tanto el sentido descendente como el ascendente

viajan en la misma fibra óptica. Para ello se utiliza una multiplexaciónWDM (Wavelength Division Multiplexing).

2.2 Potencia y Alcance

El alcance de un equipo viene dado por la atenuación máxima que es capaz de soportar sin perder el servicio.

23 2.3 Sentido Descendente – TDM

Se utiliza tecnología conceptualmente similar a TMA (Time Division Multiplexing). Todos los datos se transmiten a todas las ONTs (el splitter es un elemento pasivo que simplemente replica los datos). Cada ONT filtra los datos recibidos (sólo se queda con aquellos que van dirigidos hacia él).

2.4 Sentido Ascendente – TDMA

Se utiliza tecnología conceptualmente similar a TDMA (Time Division Múltiple Access). La OLT controla el canal ascendente, asignando ventanas a las ONT.

Al ser el SPLINTER un elemento pasivo, es necesaria la perfecta sincronización de los paquetes ascendentes que le lleguen, para que sea capaz de formar la trama GPON. Es por ello necesario que la OLT conozca la distancia a la que están las ONTs para tener en cuenta el retardo.

24 2.5 Identificación de Usuarios

Todos los elementos situados entre OLT y ONT (fibra óptica, splitters, repartidores y conectores) son elementos pasivos (no requieren alimentación eléctrica). Esto implica que la OLT necesita un mecanismo que le permita identificar a cada uno de los usuarios que tiene conectados a una misma fibra.

El número de serie está compuesto por 8 bytes (64 bits). Los primeros 4 bytes  identifican al fabricante y los 4 siguientes a la ONT propiamente dicha.

2.6 Configuración Remota de las ONT

Uno de los principales problemas que se ha intentado resolver en la tecnología GPON ha sido el conseguir gestión remota del equipamiento de usuario, ya que cada visita a casa del cliente supone un elevado coste económico. Esto permite reducir los costes derivados del OPEX.

25 2.7 Protocolos de Enlace

La norma GPON contempla dos posibilidades referentes a los protocolos de enlace que se pueden utilizar:

ATM: es el utilizado por APON y BPON, por lo que es una solución continuista.

GEM (GPON Encapsulation Method): se trata de un nuevo protocolo definido por la G.984s para en GPON.

2.8 Implementación Multicast

Multicast es el protocolo utilizado para la difusión de televisión. No confundir con el servicio de video bajo demanda. Este protocolo, integrado en la ONT, OLT y decodificador, permite al usuario seleccionar el canal de televisión que recibe en cada momento.

El estándar GPON se ha diseñado para que una parte de la trama GPON esté dedicada al tráfico multicast, de tal manera que sea accesible por todos los usuarios. Esta es la manera de conseguir enviar una sola copia de cada canal independientemente de los usuarios que la estén solicitando.

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CONVERGECIA DE REDES

27 DEFINICIÓNPodemos definir la convergencia tecnológica de dos maneras:

Una hace referencia a la capacidad de diferentes plataformas de red para transportar servicios o señales similares La otra se centra en la posibilidad de recibir diversos servicios a través de un mismo dispositivo como el teléfono, la televisión o el ordenador personal.

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Aplicaciones deNegociosAhorro en costos/

Aprovechamiento de recursos

Convergencia De Infraestructura/

Información

Corto Plazo Mediano Plazo Largo Plazo

1998 2000 2002

Gasto en vozDatos y video

¿Qué motiva a la Convergencia?

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VoIP+ VoIP/VoFR/VoATM

WAN

PSTN

RED CONVERGENTE

31EVOLUCIÓNOriginalmente, las redes públicas de telecomunicaciones fueron concebidas para prestar únicamente un servicio a través de ellas; por ejemplo, la red de telefonía fija únicamente transportaba voz, al igual que las redes de telefonía móvil, mientras que, la red utilizada para prestar servicios de televisión por cable, sólo permitían prestar el servicio de radiodifusión.

32 Triple Play

33TRIPLE PLAY Esta enfocado en un servicio combinado más que en un despliegue de nuevas aplicaciones, protocolos o arquitecturas. Esto es un concepto mercadológico para referirse al acceso a Internet, televisión y servicio telefónico. Todo son provistos por un solo proveedor y entregados sobre un mismo enlace y pagados en una sola factura. Para ofrecer Triple Play se requiere una red con la tecnología de poder transportar los tres tipos de servicios (audio, video, data) a través del mismo tubo.

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Además de los beneficios que la convergencia genera en favor de los usuarios, derivados del incremento de la competencia en servicios de telecomunicaciones, la convergencia también permite maximizar el aprovechamiento de la capacidad de las redes, impulsando su pleno desarrollo y su ampliación hacia sectores que, todavía no cuentan con acceso a servicios digitales o éstos se ven muy limitados, ya que pueden emplearse indistintamente las redes de empresas de telefonía fija, móvil, de fibra óptica, e incluso de televisión satelital, para llevar todos los servicios a las comunidades a las que tengan acceso, multiplicando las posibilidades de cobertura sin la necesidad de  desarrollar una red para cada tipo de servicio.

BENEFICIOS.

35SERVICIOS IMSIP Multimedia Subsystem

36 ¿Qué es IMS?

IMS

Imagen

Audio

VideoVoz

Texto

37 INTRODUCCIÓN Las tecnologías que se utilizan en telecomunicaciones han ido

ingresando en distintos momentos en el tiempo, y por lo tanto siendo soportadas por plataformas diversas específicas para cada una de ellas, principalmente en concordancia con la tecnología que existía en los surgimientos de cada uno de los medios de comunicación.

Inicialmente las arquitecturas tecnológicas que soportaban cada una de las redes de comunicación estaban separadas, y utilizaban protocolos distintos. La televisión usa altas frecuencias y ultra altas frecuencias, los teléfonos móviles usan GSM y los computadores personales internet (a través del protocolo TCP/IP en la mayoría de los casos). Sin embargo los equipos de acceso a estas redes incorporaban cada vez más tecnología que permite obtener diversos contenidos multimedia. Los teléfonos móviles comenzaron a incorporar imágenes, música y video. Además existía un desafío en poder mantener las sesiones de los teléfonos móviles cuando cambiaban de red, ya sea a otra del mismo proveedor u otro diferente a través de Roaming.

38 INTRODUCCIÓN Por lo mismo, el grupo 3rd

Generation Partnership Project se planteó crear el IMS que pretende ser una arquitectura que soporte el tráfico de voz, datos y multimedia mediante la conmutación de paquetes a direcciones IP, y con independencia del medio de acceso: teléfonos móviles, fijos; computadores personales; y todo dispositivo que pueda tener una dirección IP en la red. Sólo requiere que los equipos utilicen el protocolo de sesión SIP (Session Initation Protocol) que permite la señalización y administración de sesiones.

3GPP: Proyecto Asociación de 3ra. Generación

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IMS Es un conjunto de especificaciones que

describen la arquitectura de las redes de siguiente generación (NGN), para soportar telefonía y servicios multimedia a través de IP. Más concretamente, IMS define un marco de trabajo y arquitectura base para tráfico de voz, datos, video, servicios e imágenes conjuntamente a través de infraestructura basada en el ruteo de paquetes a través de direcciones IP. Esto permite incorporar en una red todo tipo de servicios de voz, multimedia y datos en una plataforma accesible a través de cualquier medio con conexión a internet, ya sea fija, o móvil. Sólo requiere que los equipos utilicen el protocolo de sesión SIP (Session Initation Protocol) que permite la señalización de sesiones.

40 IMS Éste concepto requiere que

cada dispositivo conectado a la red que requiera sesiones multimedia, de voz y de datos, posea una dirección IP única, por lo que la cantidad de direcciones IP necesarias para tener operativa una red de éstas características es mayor al actual soportado por el protocolo IPv4. Por lo mismo IMS requiere la implementación previa del protocolo IPv6, que amplía la cantidad de direcciones IP disponibles para asignar.

41 REQUISITOS PARA ACCEDER A IMS

Los pasos que un terminal de IMS tiene que dar para obtener funcionalidad dentro del núcleo de red son los siguientes:

1. Establecer contrato con el operador. Es necesario acordar unas condiciones con el operador para acceder a los servicios IP Multimedia que ofrezca en su red IMS.

42 REQUISITOS PARA ACCEDER A IMS

2. Adquirir conectividad IP. Es preciso obtener acceso a una red de acceso con conectividad IP, como GPRS/UMTS, o en futuras releases del 3GPP, ADSL, o WLAN. Como parte de la obtención de esta conectividad, el terminal IMS ha de adquirir una dirección IP.

43 REQUISITOS PARA ACCEDER A IMS

3. Cumplidos estos 2 primeros requisitos, el terminal IMS necesita conocer su dirección IP. Una vez descubierta esta IP, el terminal podrá enviar y recibir señalización SIP a través del P-CSCF. Este proceso puede estar ligado al acceso a una red de conectividad IP.

44 REQUISITOS PARA ACCEDER A IMS

4. Por último el terminal IMS realiza un registro a nivel SIP en la red IMS. Este registro se lleva a cabo mediante un registro SIP normal. Si el registro SIP en la red IMS se lleva a cabo con éxito, el terminal IMS puede intercambiar más mensajes de señalización SIP.

45 ARQUITECTURA El grupo 3GPP fue el desarrollador de la tecnología 3G

basadas en el estándar GSM y GPRS, y definió IMS como parte de su arquitectura de red. El grupo 3GPP2 en tanto, se ha encargado de desarrollar dicha tecnología, basada en estándares CDMA2000 e IS-41, y a sí mismo desarrolla el sistema IMS en sus redes, en función de lo establecido por el grupo 3GPP. Por lo mismo existen dos arquitecturas IMS similares, cada una desarrollada por uno de estos grupos.

La arquitectura genérica del IMS es soporta la comunicación entre equipos que utilizan SIP para la señalización y la administración de sesiones, además de los protocolos ‘Diameter’ y Megaco/H.248’ para operaciones y manejo de recursos multimedia respectivamente. Parte fundamental de la arquitectura IMS está compuesta por los servidores de aplicación, quienes se encargan de: invocar los servicios, identificar qué señalización es requerida y de qué forma los servicios interactúan ente sí.

46 Arquitectura Simplificada y Entidades Funcionales de IMS

47 IMS EN 3G

Una red 3G se caracteriza por dividir el núcleo de la red en dos dominios:

Dominio de Circuitos Conmutados (‘Circuit Switched Domain’): Basado en la red GSM. Permite el envío de mensajes cortos (SMS).

Domino de Paquetes Conmutados (‘Packet Switched Domain’): La red GPRS nace de una evolución de la red GSM, debido a la necesidad de interactuar con internet. Esto permitió conectividad IP básica a usuarios móviles.

48 IMS EN 3G

Para proveer servicios basados en el protocolo IP, el IMS debe cumplir con ciertos requisitos:

Calidad de servicio “punta a punta” en servicios VoIP, igual o mejor que en modalidad de transmisión de voz por circuito conmutado.

Capacidad para soportar “roaming”.

Una o más aplicaciones multimedia por sesión.

Soporte para el funcionamiento con redes de circuito conmutado.

El acceso a los servicios debe ser independiente de la tecnología de acceso (WLAN, xDSL, GPRS, etc.).

Soporte para la interacción con otras redes, por ejemplo, con Internet.

49 La capa IMS se puede diagramar de la siguiente manera:

50 ESCALABILIDAD DE IMSIMS fue diseñado para dar soporte amplio y complejo a los servicios multimedia IP para un alto número de usuarios. A la vez, los servidores CSCF pueden ser asignados dinámicamente a los usuarios, permitiendo escalabilidad independiente del nivel de tráfico. Los servidores son distribuidos de tal modo que la capacidad es extensible. Además, el protocolo usado es SIP, que al ser basado en texto es fácil de depurar, pero el tamaño de los mensajes es grande. La arquitectura IMS, basada en capas (Acceso, Control y Servicios) y el uso de interfaces abiertos, hace que la implementación de un nuevo servicio o capacidad, sea más fácil que en otro tipo de arquitecturas de red, reduciéndose el Time to Market. Por esta misma razón, este tipo de redes son más escalables y flexibles, integrando soluciones, servidores o aplicaciones de terceros.

51 SEGURIDAD La seguridad se divide, según 3GPP,

en seguridad de acceso y seguridad en el dominio de la red: En relación a la seguridad de acceso, los mensajes SIP entre el P-CSCF y el terminal IMS son protegidos por dos asociaciones de seguridad IPsec después de la autentificación y la autorización en la etapa de registro.

Para seguridad en el dominio de la red, se implementan SEGs en el borde del dominio de seguridad. Autentificación y protección de integridad en este intercambio son obligatorias, y se recomienda el cifrado. De esta forma, si el P-CSCF en una red visitada y el S-CSCF en la red local están en diferentes dominios de seguridad, se podrá mantener la seguridad de la sesión.

52 CONCLUSIONES

IMS es una plataforma y no una tecnología de acceso.

Lo que se busca con esta arquitectura es mejorar el servicio al usuario final, ‘reciclando’ tecnologías existentes y vigentes.

Esta arquitectura solo se refiere a la forma de comunicación entre equipos, las aplicaciones que se puedan ofrecer dependen de los operadores que oferten el servicio.

53FIN