ESTUDIO Y DISEÑO DE UNA RED DE TRANSPORTE IP RAN PARA VOZ Y DATOS PARA REDES DE TELEFONÍA CELULAR DE CUARTA GENERACIÓN EN EL ECUADOR

Resumen

El rápido incremento del tráfico de datos y

su tendencia al alza con la llegada de las

tecnologías de nueva generación (4G), ha

hecho que muchas de las redes de

transporte o (backhaul) queden obsoletas.

Es por este motivo, la migración a una red

de transporte que permita manejar esta

demanda de tráfico en las redes móviles de

manera adecuada será realmente

trascendental.

Con este antecedente, el presente proyecto

tiene como objetivo diseñar una red de

transporte IP RAN para voz y datos en

redes de cuarta generación en el país, a fin

de que para los operadores represente la

mejor solución costo-efectivo para la

migración del backhaul.

Introducción

En [1], se detalla que en la actualidad

existe una gran demanda en el incremento

del ancho de banda puesto que los usuarios

necesitan una interconexión no solo

dedicada a la voz sino también al acceso de

datos y con conexión a Internet.

La mayor demanda de prestación de

servicios y ancho de banda producido por

las aplicaciones que se pueden implementar

en las nuevas redes móviles generan

grandes desafíos para los operadores y las

soluciones actuales de la red son

ineficientes en uso de ancho de banda y no

garantizan todos los parámetros de calidad

de servicio por lo que quedan obsoletas.

En la actualidad, el medio de transporte en

las redes de telefonía de 2G y 3G se basa en

la multiplexación por división de tiempo

(TDM) o en tecnología de jerarquía digital

sincrónica (SDH), fundamentalmente

orientada a conmutación por circuitos como

se muestra en [2]. Con las tradicionales

redes de transporte se deben implementar

más conexiones físicas y lógicas a nivel de

la RAN (Radio Access Network), a fin de

satisfacer las necesidades de ancho de

banda de los usuarios especialmente en la

transmisión de datos.

En [3] se presenta el diseño de una red de

transporte totalmente óptica que permite al

operador disponer de una capa de

transmisión de gran capacidad con una

gestión muy simple. Siendo está la base

sobre la que se puedan construir diferentes

redes de transporte IP, o cualquier otro tipo

de red que en su momento se necesite.

Con estos antecedentes en [4] se explica las

necesidades de los operadores para

mantenerse al día con las demandas de los

suscriptores de ancho de banda creciente,

mientras que compensar la disminución de

los ingresos de voz tradicionales.

En este marco, a fin de obtener servicios

con garantía de anchos de banda y QoS se

necesita migrar las antiguas redes de

backhaul a redes modernas con capacidad

de ofrecer una diversidad de soluciones

orientadas a satisfacer las nuevas y

crecientes demandas de los usuarios.

Desarrollo

1. Etapas de Migración

Una red de transporte IP RAN está

compuesta por las siguientes etapas de

migración, tal como se muestras en la

figura 1.1.

LOW RAN o ACCESO MID RAN o AGREGACIÓN HIGH RAN o

CONCENTRACIÓN

PRIORIDAD DE IMPLEMENTACIÓN

Figura 1.1. Etapas de Migración de IP RAN.

Cada etapa cumple funciones específicas

que se detallan a continuación:

1.1. Low RAN o Acceso

En esta etapa se provee la última milla de

conectividad entre las radiobases y la red

de backhaul. Se puede utilizar múltiples

tecnologías de enlaces físicos (microondas,

cobre o fibra óptica).

La etapa de acceso transporta el tráfico

desde la celda hasta el primer nodo de

agregación de la red MPLS. Puede ser una

combinación de radios Full IP o híbridos

dependiendo del tráfico que se esté

transportando.

1.2. Mid RAN o Agregación

La función principal de la MRAN es la de

agregar todo tipo de tráfico y convergerlo

sobre un mismo transporte que puede ser

trasladado sobre cualquier medio: fibra

óptica, cobre o microonda, no obstante hoy

en día se prefiere implementar esta etapa a

través de fibra óptica.

También se incluyen en esta etapa

mecanismos para manejar la calidad de

servicio y realizar protección de tráfico de

tal forma que se tenga una red totalmente

confiable.

A través de VPNs implementadas sobre

MPLS, es posible adaptar los diferentes

tipos de servicios siendo transportados en

forma transparente sobre la red IP/MPLS,

es decir el tráfico de los diferentes servicios

no se mezcla entre sí, a pesar de que todos

están compartiendo en forma dinámica un

mismo transporte y ancho de banda.

De acuerdo al servicio que se transporte se

puede utilizar VPNs punto a punto (PWEs)

o multipunto de capa 2 (VPLS) o capa 3

(VPRNs o IP VPNs).

1.3. High RAN o Concentración

La etapa High RAN, también conocida

como concentración es la encargada de

recoger, agregar y concentrar desde la Mid

RAN hacia el core de la red.

Al momento de implementar una red IP

RAN, la etapa de concentración es la que

tiene mayor prioridad.

Además en High RAN se produce una

clasificación del tráfico que llega hacia el

core, es decir, a través del router de

concentración se dirige el tráfico hacia la

central de voz, el internet, servidores, etc.

2. Diseño descriptivo de una Red de

Transporte IP RAN

Como ya se ha visto a lo largo del

documento, se necesita un gran ancho de

banda para la demanda de los servicios de

nueva generación, por esto la evolución del

backhaul de la RAN hacia una red de

paquetes es realmente importante. Sin

Figura 2.1. Diseño Físico la red de transporte IP RAN.

embargo no se debe olvidar que la voz

también tendrá que trasladarse en la misma

red de transporte.

Antes de mostrar el diseño, se debe tener en

cuenta que de manera general, sobre la red

existente se deben realizar algunos trabajos

para la implementación de una red IP RAN

como:

• Dimensionamiento e implementación

para cambiar los radios de microondas

a radios híbridos (manejo de trafico

TDM y Full IP), es conveniente

realizar esta implementación de

acuerdo a prioridades.

• Dimensionamiento e implementación

de equipos multiservicios necesarios

para brindar los nuevos servicios a

través de una conmutación basada en

paquetes.

• Creación de red IP/MPLS en la fase de

agregación con equipos Multiservicio

y medios propios.

• Cambio de configuración en Nodos B

y demás radiobases existentes hacia un

escenario Full IP.

• Migración y liberación de los servicios

de 3G con E1´s hacia las interfaces

Ethernet (Full IP).

A continuación se presenta un diseño

descriptivo de una red de transporte IP

RAN que permitirá el transporte de voz y

datos.

El diseño presentado tiene 2 partes: la

descripción de la parte física y la

descripción de la parte lógica para la

implementación de la red.

2.1. Diseño Físico

En el grafico 2.1. se muestra un bosquejo

de cómo debería implementarse la red

físicamente, mostrando algunas opciones

que se puede utilizar en la etapa de Acceso

o Low RAN, así como también se detalla

características de las etapas restantes en lo

que se refiere a medios de transmisión a

utilizarse.

El proceso de migración debe ser

transparente para convertir la tradicional

red de transporte a una red IP para

transportar el tráfico de backhaul (voz y

datos) en el RAN, por lo que será

importante realizarlo en algunas fases

cuando se implemente la red.

Una vez que se ha tomado la decisión de

tener una red basada en paquetes, un

proceso de diseño detallado es el más

adecuado, pues nunca una transición es

fácil.

Como se puede observar en la figura 2.1, el

tráfico de las radiobases existentes se

agrega dinámicamente usando IP sobre el

menor número posible de enlaces E1,

compartiendo el ancho de banda y

aprovechando el ancho de banda

recapturado para introducir y transportar

nuevos servicios IP en la estación base.

2.2.Diseño Lógico

Luego de haber visto el diseño de la red

físicamente, es importante establecer

algunas premisas para la configuración

lógica de los elementos dentro de la red

IP/MPLS formada en la etapa de

agregación y concentración de la red IP

RAN, puesto que por ella transitan gran

cantidad de información y datos.

Para el diseño lógico se puede establecer

algunas consideraciones de configuraciones

tanto en los protocolos de enrutamiento, los

protocolos de señalización,

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