Introducción al núcleo de las Redes de Telecomunicaciones (Core Networks)

Carlos Hazin

Objetivos

- Que los participantes puedan enfocarse en las tecnologías más relevantes en el área e impulsar su desarrollo personal y el de las Telecomunicaciones en el país.

- Incentivar que pensemos como productores de servicios de Telecomunicaciones más que como consumidores.

- Incentivar y Profesionalizar la Especialización en las TIC - Tecnologías de la Información y Comunicación

- Incentivar Grupos de Trabajo en TIC

Servicios de Telecomunicaciones

Servicios Tradicionales son dependientes de una tecnología.

Servicios “Legacy” Servicios Modernos

Telefonía Fija, Móvil 1G/2G Voz sobre IP/LTE….

Telegrafía Fax, E-mail, IM, WWW

Televisión IPTV, Video Sobre IP

Aplicaciones, Seguridad, Localización

SaaS, PaaS,Educación, Comercio Electrónico, etc

Arquitectura de Redes

“Es el diseño de una red de comunicaciones. Es un marco para la especificación de los componentes físicos de una red y de su organización funcional y configuración, sus procedimientos y principios operacionales, así como los formatos de los datos utilizados en su funcionamiento.”*

*Wikipedia ES

Arquitectura, Ingeniería, Implementación

Función Responsabilidad Nivel de Detalle

Arquitectura Diseño (Funcionalidad, Elegancia)

Alto Nivel

Ingeniería Funcionamiento(Dimensionamiento, Disponibilidad)

Nivel Medio

Implementación Implementar, Mantener Bajo Nivel

Arquitectura de Red

Se deciden algunos aspectos como:

- Componentes a nivel Funcional- Protocolos- Topología

Arquitecturas de Referencia

Es una arquitectura que provee una plantilla generalizada para una tecnología. Puede definir un vocabulario común que permite discutir implementaciones de manera consistente.

Ejemplos:

- Modelo de Referencia OSI- NGN/IMS- Service Oriented Architecture SOA (Web Service, SOAP, etc)

Ejemplos Servicios Tradicionales1 Red, 1 Servicio

Telegrafía

Telefonía - POTS (Plain Old Telephone Service)

E Usuario Red de Acceso

Transporte

Core/Control

RIP POTS

Red Móvil 2G 3G

Televisión Analógica

RIP TV Analógica - 2016?

Tecnologías TradicionalesTelégrafo Telefonía Televisión 2G

Equipos de Usuario

Red de Acceso

Red de Transporte

Control

Tienen componentes propios que no se comparten.

NGNRedes Multiservicios

La Era de la Información - Internet -TCP/IP

- El Internet surge como un proyecto independiente de Telecomunicaciones para Interconectar Computadoras.

- Inicialmente utilizado para fines académicos y de defensa.

- El éxito comercial provoca un importante desarrollo en capacidad, confiabilidad y flexibilidad.

NGN - Next Generation NetworksRed de Próxima Generación

- Una Red de Siguiente Generación es una red basada en la transmisión de paquetes capaz de proveer servicios integrados, incluyendo los de telecomunicaciones, y capaz de utilizar múltiples tecnologías de transporte de banda ancha con Tecnologías de Calidad del Servicio (QoS) de modo que las funciones relacionadas con los servicios sean independientes de las tecnologías subyacentes de transporte relacionadas. Ofrece acceso irrestricto por los usuarios a distintos proveedores de servicios. Soporta movilidad generalizada que permite la provisión consistente y ubicua de servicios a sus usuarios .- ITU

NGN + 3GPP Rel 4

Componentes Incorporados

Softswitch-MSC, MGW

Protocolos

H.248, MGCP, SIP

Servicios

Telefonía, Datos, TV

Primeras Implementaciones NGN

Introducen o afianzan los siguientes elementos:

- El uso de un Softswitch con aplicaciones basadas en Software corriendo sobre Hardware Estándar.

- EL uso de Media y Signaling Gateways controlados por MGC a través de H.248 y MGCP para interconectarse con la PSTN.

- Aplicaciones VOIP, SIP

Transición a un Modelo NGN

POTS TV 3G Datos

Equipos de UsuarioCPE

Red de Acceso

Transporte

Control POTS Video 3G Datos

Red de Control

Red Transporte

Red de Acceso / CPE

Silos Recursos Compartidos

El Core MóvilNúcleo de la Red Móvil

Core Network - Núcleo de la Red

Es la parte central de una red de Telecomunicaciones que provee varios servicios a usuarios que se conectan a través de la red de acceso. Una de las funciones más importantes es enrutar el tráfico.

Los elementos y funcionalidades del Core varían de acuerdo a cada tecnología.

Access Network - Red de Acceso

Es la parte de la red de telecomunicaciones que conecta a los suscriptores a su proveedor de servicios inmediato.

Ejemplos

En una red Móvil

Funciones comunes realizadas en el Core

- Agregación- Autenticación- Control de Llamadas/Switching- Tarificación- Invocación de Servicios- Gateways- Base de Datos de Suscriptores- O&M - OSS

Evolución del Core de Redes Móviles

MSC Primera Generación

Segunda Generación

Tercera Generación - 3GPP Release 4

IMS - IP Multimedia Subsystem

- Arquitectura Estandarizada de NGN

- Originalmente Diseñado para Redes Móviles 3Gpp Rel 5 GPRS

- Luego se agregó soporte para redes WLAN, CDMA2000 y líneas fijas.

- FMC (Fixed-Mobile Convergence)

Evolved Packet Core - LTE

EPC

Evolved Packet System - EPS

Core

EPC+IMS

Evolución Core Móvil

Algunas Funciones en el Core LTE(EPC+IMS)

HSS - Home Subscriber Server - DB, AA, Location/IP

MME - Mobility Management Entity - Control, Paging, Tagging, Bearer Control, SGW

SG-W -Serving Gateway: Routing, Forwarding. Mobility Anchor

PDN-GW- Conectividad del UE a redes externas-

PCRF - Policy and Charging Rules Function- Políticas , Niveles de Servicio

IMS-GWF/OCS - Online Charging

P/I/S-CSCF - Call Session Control Function - Maneja Sesiones SIP

MGF/MGW - Media Gateway - Interconexión a la PSTN

Hacia NFV / SDNEl futuro de los Proveedores de Servicios de Comunicaciones (PSC)

Modelo Actual NGN-IMS

POTSHW+SW

VideoHW+SW

3GHW+SW

DatosHW+SW

Red de ControlHW+SW

Red TransporteHW Red (Control+Data)

Red de Acceso / CPEHW CPE

Hardware

● HW Propietario Fragmentado● Requiere Instalación Física● Desarrollo de Nuevo HW es

una barrera para nuevos fabricantes limitando competencia e innovación.

Situación Actual de los PSC

● Ante Presión y ejemplo de las OTT y reducción de ingresos.

Se encuentran que requieren:

● Reducir Opex● Mayor Agilidad y Flexibilidad para Escalar● Nuevas fuentes de ingreso● Aumentar el Ecosistema de Empresas Innovadoras● Reducir el ciclo de innovación● Reducir el riesgo de implementar nuevos servicios● Competencia de las OTT

OTT (Over-the-top content/messaging)

● Contenido que llega de un tercero tal como: Netflix, Hulu, Amazon Video etc.

● En mensajería se refiere a terceros que proveen mensajería instantánea y

llamadas.

● Acceso a los servicios por múltiples dispositivos.

Impacto de las OTT en los PSC

● Reducción del uso de SMS.

● Reducción de uso de llamadas.

● Menor interés por parte de los usuarios por servicios de TV.

● Pueden proveer mejores servicios multiplataformas que los PSC.

● Tienen mayor agilidad y capacidad de reacción gracias a la utilización de

tecnologías en la Nube.

NFV/SDN

- NFV(Network Functions Virtualization) -Es un concepto de arquitectura de red que utiliza tecnologías de virtualización IT para virtualizar las funciones de red desacoplándolas del Hardware. Está diseñado para consolidar y entregar los componentes de red requeridos para una infraestructura completamente virtualizada. Es aplicable a cualquier función de los planos de control y datos en una red alámbrica o inalámbrica.

SDN (Software Defined Networking)

- Es una abordaje de redes de computadoras que permite que el control de la red sea programable y que la infraestructura subyacente sea abstraída para las aplicaciones y los servicios de red. Esto se logra separando el plano de control del plano de datos.

- Provee conceptos para implementar y manejar la infraestructura de NFV.- Actualmente se encuentra siendo utilizada en Datacenters IT.

NFV

Router Firewall vRAN vIMS vEPC

OS OS OS OS OS

VM VM VM VM VM

Plataforma de Virtualización (OpenStack)

Infraestructura HW (Servidores, Almacenamiento, Red)

Implementación NFV

Componentes:

- Hardware- NFVi- NFVi Add-ons- VNF- MANO (Management & Orchestration)

Ecosistema de Partners RedHat Linux

Casos de Uso NFV

● NFVIaaS● VNFaaS (E.j. vCPE)● VNPaaS● VNF Forwarding Graph● vIMS, vEPC● v Mobile Base Station ● vHome Entertainment● vCDN● Fixed Access Network Virtualization

Conocimientos para Trabajar en NFV/SDN y Servicios Modernos de Telecomunicaciones

- Redes de Computadoras y SDN- Open Source - Servidores Linux- OpenStack y Virtualización- Cloud Computing- DEVOPS- Conocimiento de Tecnologías Telecomunicaciones VOIP (SIP), Video,

Mensajería- Desarrollo de Aplicaciones

Comunidades IEEE

COMMUNICATIONS SOCIETY

SOFTWARE DEFINED NETWORKS COMMUNITY (NFV)

Cloud Computing

Computer Society

Recursos de Aprendizaje

Documentación:

https://access.redhat.com/documentation/en/

Software:

● IMS: Project ClearWater http://www.projectclearwater.org/● EPC: OpenEpc: http://www.openepc.com/ (Comercial)● SDN: Open Daylight https://www.opendaylight.org/● Openstack: https://www.openstack.org/● Linux

Recursos de Aprendizaje Prácticos

En línea: Amazon Web Service - Capa Gratuita

Software Defined Radios

Comunidades Open Source

Cono de Dale

Oportunidades en Telecomunicaciones● Operadores de Telecomunicaciones● Operadores Tecnología● Empresas - TI - Área de Comunicaciones● Vendors - Fabricantes de Equipos● ISV - Independent Software Vendors● OTT● Entes Reguladores● Gobierno

Grupos de Trabajo

DataCenters and Cloud Computing

Mobile Core, IMS, EPC, etc

Software Defined Networking

Media Over IP

Telecom Software

Documentación

( Gestión de Recursos)

Pensamientos Finales

- Softwarización de las Telecomunicaciones- Aumento de la Especialización- Cultura de Colaboración - Organización - Documentación - Procesos