T4. Conmutación, encaminamiento y señalización telefónica


Imaginemos el siguiente escenario que es probablemente bastante típico en estos días: necesito comunicarme contigo por razones profesionales o personales. Me gustaría hacerlo por teléfono, mensajería instantánea, o email, dependiendo de nuestra mutua disponibilidad y usando las herramientas de las que disponemos para lograr una mejor experiencia interactiva. Enseguida, chequearía tu “presencia” y por tanto me evitaría recibir una señal de ocupado o de no respuesta desde tu teléfono; y finalmente empezaríamos a chatear a través de la mensajería instantánea (IM). De esta manera, puedo confirmar tu disponibilidad antes de tratar el asunto que nos interesa, y estar seguro que no estoy molestándote. 

Si es conveniente para ambos y si tenemos las apropiadas herramientas en ese momento, podríamos llevar la comunicación hacia una llamada de voz, y luego posiblemente compartir documentos como textos, presentaciones y fotos, entrar a una sesión de vídeo, o invitar a otra persona a la sesión.

Redes NGN

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.

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, 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”.

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).

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.


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.

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.
Las redes NGN se basan en basadas la Arquitectura IMS (IP Multimedia Subsystem). 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.La arquitectura IMS se divide basicamente en tres capas:

  • Capa de Aplicaciones: contiene las plataformas de servicios (e.g. PTT - Push to Talk , Servicios de Localización - LBS, Servicios de Mensaje Corta y Multimedia - SMS/MMS, Plataforma de Vídeo, etc.);
  • Capa de Control o sesión: responsable por el control, incluyendo establecimiento de las sesiones. El Soft Switch es el elemento principal de esta capa;
  • Capa de Acceso o transporte: medios de acceso, incluyendo las interfaces wireless (e.g. cdma2000, UMTS/WCDMA y WiFi), e interfaces cabeadas (e.g ADSL).

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 sesionesSesiones 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.

IMS (IP Multimedia Subsystem)

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

figura 3: Arquitectura IMS

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.

IMS no define las aplicaciones que pueden ser ofrecidas al usuario final, sino la infraestructura y capacidades del servicio que los operadores pueden emplear para construir su propia oferta de servicios. El operador IMS puede elegir ofrecer los servicios de forma independiente, combinada o en multitud de variantes, pero todos ellos tendrán una infraestructura común, reduciendo su ciclo de desarrollo y los costes de equipamiento y operación. Los servicios finales pueden ser los servicios tradicionales (las llamadas básicas de voz por conmutación de circuitos, el correo electrónico, la mensajería de texto, la mensajería multimedia, etc.) o bien servicios multimedia avanzados (videoconferencia convencional o adaptada para personas con algún tipo de discapacidad, difusión de radio, difusión de TV, vídeo bajo de demanda, mensajería instantánea, chat multimedia, videojuegos en red interactivos, localización o guiado, PTT, etc.).

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.

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.

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:

  • VoIP.
  • IPTV.
  • Aplicaciones basadas en presencia:
    • Mensajería instantánea.
    • Servicios basados en localización.

 Tarea 4.1

Estudia la figura 3 y con ayuda del enlace Arquitectura IMS: Definición general de los componentes escribe al lado de cada componente del esquema (por ejemplo: DSLAM, OPL...) una breve descripción que lo explique.

Después haz lo mismo con este esquema más detallado:


Fuentes:

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