Evolucion Redes de Paquetes

Dr. Ing. lvaro Rendn Galln

Ing. Fernando Mendioroz, MSc. (c.)

Popayn, 2014

Universidad del Cauca Facultad de Ingeniera Electrnica y Telecomunicaciones

Departamento de Telemtica

1. Conmutacin de Circuitos y de Paquetes

2. Evolucin y Convergencia

3. Redes de Nueva Generacin (NGN)

4. Arquitectura de Redes Multi-servicios

5. IP Multimedia Subsystem (IMS)

Ethernet Redes de radio-paquetes Redes satelitales

Red telefnica Red de enrutamiento por

longitud de onda

Red IP X.25 Frame Relay ATM MPLS

Redes de Comunicacin

Redes de Comunicacin Conmutadas

Redes de Comunicacin por Difusin

Redes de Conmutacin de Circuitos

Redes Orientadas a Conexin

Redes No Orientadas a Conexin

Redes de Conmutacin de Paquetes

H.G. Perros. Connection-Oriented Networks: SONET/SDH, ATM, MPLS and Optical Networks. John Wiley & Sons, Chichester (England), 2005. (Fig. 1-1, pag. 2).

Un circuito (fsico o un canal) dedicado para la comunicacin entre los usuarios (apropiado para

telefona).

Requiere establecimiento y liberacin.

El establecimiento requiere capacidad disponible de circuitos y conmutadores.

A

C

E

B

D

F

Conmutacin de Circuitos

Los circuitos son compartidos entre las diferentes conexiones (uso ms eficiente en transmisin de datos).

Todos los datos son agrupados en paquetes.

La velocidad de transferencia de los paquetes vara en funcin del estado de la red.

A

C

E

B

D

F

Conmutacin de Paquetes

Cada paquete se procesa en forma independiente en los nodos y puede seguir una ruta distinta: Datagrama.

Cada paquete lleva la identificacin del destino.

Los paquetes pueden llegar en desorden o perderse.

El receptor reordena y recupera los paquetes.

Comunicacin No Orientada a Conexin (Connectionless)

Los paquetes siguen una ruta establecida antes de iniciar la transferencia: Circuito Virtual (conmutado o permanente)

Requiere establecimiento y liberacin

Cada paquete lleva la identificacin del circuito virtual

La red puede hacer secuenciacin y control de errores.

Comunicacin Orientada a Conexin (Connection-Oriented)



longitud de onda









Libertad, igualdad, fraternidad

y telecomunicaciones !

El 15 de agosto de 1794, en plena Revolucin Francesa, el ejrcito francs recuper la localidad de Cond-sur-l'Escaut, en la actual frontera con Blgica, del dominio de austriacos y prusianos, quienes hacan parte de una poderosa coalicin que tena rodeada la naciente repblica.

La noticia lleg a Pars, a 230 Km, menos de una hora despus de terminada la operacin, gracias al primer mensaje oficial enviado a travs de la lnea de telegrafa ptica instalada entre Lille y Pars por Claude Chappe.

Este hecho es considerado como el inicio de la era de las telecomunicaciones (Huurdeman, 2003).

Semforo de Chappe (1) Telgrafo y cdigo (2) Semforo ptico de Claude Chappe en Nalbach (Alemania) (3)

(1) http://en.wikipedia.org/wiki/Claude_Chappe (2) http://people.ucalgary.ca/~bakardji/ElectricComm/optical_telegraph.html (3) http://en.wikipedia.org/wiki/Semaphore_line

http://www.nikolasschiller.com/blog/index.php/archives/2008/01/

http://www.nikolasschiller.com/blog/index.php/archives/2008/01/

El primer telfono de Antonio Meucci

1922 PABX Hasler

La conexin entre los abonados es establecida de manera manual por las operadoras

(Strowger: el factor humano!)

1 Hungarian Patent Office, 1996

Impulsos decdicos

Uniselector (10 salidas)

Selector de elevacin y giro (100 salidas)

La conexin entre los abonados es

establecida por los selectores, a partir de

los impulsos generados por el

telfono del abonado llamante.

Central Siemens F1

Impulsos decdicos

Los impulsos enviados por el abonado A se almacenan en un Registro.

Esta informacin (nmero de B) es usada para controlar los selectores.

Selector de 500 lneas

A

Central Ericsson AGF

Selector de coordenadas

El control evala las salidas y elige una ruta antes de establecer la

conexin.

Central Ericsson ARF

La voz es digitalizada y multiplexada en las troncales: Red TDM (Time Division Multiplex)

Jerarqua Digital Plesicrona (PDH) Jerarqua Digital Sncrona (SDH)

Procesador APZ

Stored Program Control

(SPC) El control es realizado por un

procesador digital Ericsson:

Procesador APZ Lenguaje PLEX

Central Ericsson ARE

ENIAC (tubos, diodos, rels): 1946 1er transistor silicio: 1954

PDP-8 (DTL): 1965

La voz es digitalizada en la interfaz de abonado.

La conmutacin es realizada por circuitos electrnicos.

Red SDH

Red de Transporte Conmutado

Red de conmutacin de circuitos Soportada en una red SDH

Voz: rfaga continua de pequeos paquetes de datos a

64 Kbps

Sistema de Sealizacin N 7 de Canal Comn o Common Channel Signaling System No. 7 (SS7 segn ITU-T o CC7 segn ANSI) constituye un estndar global para las telecomunicaciones, definiendo los procedimientos y protocolos para intercambio de informacin entre las entidades residentes de una red de sealizacin (telefona fija -PSTN-, telefona mvil -PLMN-, etc.), para establecimiento, control y enrutamiento de servicios de voz o datos.

SS7 ofrece soporte para: Telefona Fija o Red Telefnica Pblica Conmutada (PSTN); Telefona Celular o Red Pblica Terrestre Mvil (PLMN);

Red Digital de Servicios Integrados (ISDN); Redes Inteligentes (IN);

Interconexin Red Inteligente/Telefona IP; OA&M: Operacin, Administracin y Mantenimiento.

Define un acceso integrado a los distintos servicios

Culmina el proceso de digitalizacin de la red telco

Primera arquitectura convergente Telco-IT para la implementacin

de servicios avanzados.

Servicio 800 avanzado

Servicio 900

Prepago

Televotacin

Red Privada Virtual

Tarjeta de Llamada

Nmero Personal

Portabilidad de Nmero Local

Servicios Basados en Localizacin



longitud de onda









Interconectan computadores.

Protocolos de acceso al medio: MAC (Medium Access Control) y LLC (Logical Link Control)

Enrutamiento por direcciones MAC de origen y destino,

contenidas en formato de la trama, e.g.: 00-B0-D0-86-BB-F7

Establecen a cul nodo se le permite acceder al medio (nico) de comunicacin en un instante dado: CSMA/CD: Ethernet (IEEE 802.3)

Token Bus: IEEE 802.4

Token Ring: IEEE 802.5

La informacin es transferida a todos los computadores conectados: Difusin.

Capa Fsica

MAC

LLC

Capas Superiores

Capa 2

Interconectan redes LAN.

Protocolos de red (capa 3).

Establecen a cul red local se debe entregar la informacin: TCP/IP

X.25

Frame Relay

ATM

MPLS



longitud de onda









Vint Cerf y Bob Kahn, Un protocolo para la interconexin de redes de paquetes: dio origen a TCP/IP;

Estndares del IETF (Internet Engineering Task Force): Request for Comments (RFC);

IPv4: RFC 791 (1981); IPv6: RFC 2460 (1998);

En 1983 ARPANET adopta TCP/IP: Internet.

LAN1

LAN2 LAN3

Las direcciones IP (nivel/capa 3) permiten identificar distintas redes y los equipos ubicados en ellas;

Servicio no orientado a conexin (datagrama);

Los paquetes se pueden corromper, perder, duplicar o llegar en desorden;

Optimizada para datos, no as para voz/video en tiempo real.



longitud de onda









Estndar para redes de paquetes conmutados definido como la interfaz entre equipos terminales de datos y equipos de terminacin del circuito de datos

para terminales que trabajan en modo paquete sobre redes de datos pblicas (primeras redes de datos pblicas nacionales: Datapac (Canad),

Coldapaq, Iberpac).

PAD: Packet Assambler/Disassambler

PVC: Permanent Virtual Circuits SVC: Switched Virtual Circuits

SVC PVC

X.21

LAP-B

PLP

Capas Superiores

Pila de protocolos

En cada nodo: control de errores y flujo Si hay error, se retransmite el paquete

+procesamiento +retardo

Enlaces de baja confiabilidad. Velocidad tpica: 19,2 a 64 kbps.

Estndar para transporte de paquetes de datos sobre circuitos de la Red Digital de Circuitos Integrados (ISDN)

I.430/431

LAP-F

Capas Superiores

Pila de protocolos

En cada nodo: slo control de error Si hay error, se descarta el paquete

-procesamiento -retardo

Enlaces de fibra ptica. Velocidades: 64 kbps 50 Mbps.

Red de conmutacin de paquetes Soportada en una red SDH

Redes de Transporte Conmutado

Red SDH

Red de Transporte Fijo

Se quiere una nica Red de Transporte

Conmutado!

Conmutador Frame Relay

Enrutador

Multiplexor SDH

WAN

LAN

LAN

LAN

Red de conmutacin de paquetes

Red de conmutacin

de circuitos

Red ATM Red de Transporte Conmutado

Conmutacin de circuitos

Conmutacin de paquetes

ISDN LAN

Red SDH Red de Transporte

Fijo

Conmutador ATM

Enrutador

Multiplexor SDH

SSP

ATM SSP

HFC

LAN

Voz

Video

Datos

Concebida para transmitir voz, video y datos y unificar redes Telco y de computadores.

Transmite en modo TDM asncrono en pequeas unidades fijas de datos llamados celdas.

Uso actual: Red troncal (backbone) para ISP.

Conexiones de video punto a punto y punto-multipunto.

Conexiones de voz para telefona celular. Emulacin de circuitos E1 sobre la red ATM. Soporte a redes de acceso residencial basadas

en ADSL.

LER

LSR

LSR

LSR LER Enrutador del Cliente

Enrutador del Cliente

Convergencia de voz y datos sobre redes IP.

Estandarizado por el IETF en 2001 (RFC 3031).

Introduce un esquema orientado a conexin en una red IP normalmente no orientada a conexin.

Velocidad, escalabilidad, gestin de QoS e ingeniera de trfico.

Han surgido nuevas redes a medida que la tecnologa ha avanzado.

Como resultado, los operadores tienen hoy muchas plataformas para administrar: PSTN/ISDN, PLMN(GSM/GPRS/UMTS/LTE), IP/IMS, X.25, FR, ATM, MPLS, etc.

El problema de esta aproximacin multi-redes es que ha creado una embrollo que resulta en: gestin compleja; ineficiencia operacional; menores economas de escala; problemas de mantenimiento.

(Sushant et al., 2010)

Lneas fijas: su uso se est reduciendo a los servicios clsicos.

Lneas mviles: su uso crece en forma sostenida aunque su penetracin ya es alta.

Internet de banda ancha: su despliegue presenta una tendencia de crecimiento rpido.

El trfico IP aumenta 10 veces cada ao, mientras que el trfico de voz es relativamente estable.


Fijo

Banda ancha

Mvil

Ethernet (1976)

Red telefnica fija (1871) Red telefnica mvil (1983)

Red IP (1982) X.25 (1976) Frame Relay (1988) ATM (1988) MPLS (1997)








De la divergencia ...





a la convergencia! Redes de Comunicacin

Convergencia en las redes Redes pticas, protocolos IP

Acceso ubicuo

pero tambin

Convergencia en los servicios Integracin fijo-mvil

Servicios Telco + Servicios Web

Redes de Nueva Generacin

(NGN)

Subsistema Multimedia IP

(IMS)

NGN segn ITU:

NGN es una red basada en paquetes capaz de prestar servicios de telecomunicaciones multimedia y de utilizar mltiples tecnologas de transporte de banda ancha y con calidad de servicio (QoS), en la cual las funciones relacionadas con los servicios son independientes de

las tecnologas de transporte subyacentes relacionadas.

NGN segn ETSI:

NGN es un concepto para la definicin e implantacin de redes, que debido a su separacin formal en diferentes capas y planos y al uso de interfaces abiertas, ofrece a los proveedores de servicios y a los operadores una plataforma que puede evolucionar paso a paso para

crear, instalar y administrar servicios innovadores.

El paradigma de las redes de prxima generacin o NGN nace de la comprensin de las limitaciones de las redes inteligentes fijas y mviles (IN/CAMEL) para la

colaboracin de terceros en la creacin de servicios y el desacoplamiento de los mismos de la infraestructura de red, as como un menor tiempo al mercado.

NGN provee a los operadores de redes de telecomunicaciones la posibilidad de compartir recursos e infraestructura, facilitar la interoperabilidad entre redes,

simplificar y unificar la gestin, operacin y mantenimiento de la oferta de servicios y, por ende, habilitando la rpida y rentable creacin de nuevos y personalizados

servicios ubicuos de banda ancha. Esto permite a terceras partes tomar ventaja de las funcionalidades de las telecomunicaciones en sus propios ambientes y, del lado de los

usuarios finales, NGN permite acceder a servicios que estaban imposibilitados en redes mviles debido a latencias/retrasos de sealizacin, bajo rendimiento, etc.

Los usuarios finales, a partir de estos conceptos, pueden disfrutar de servicios mviles de banda ancha personalizados en todo momento y lugar, as como comenzar a

contar con la flexibilidad, alcance y variedad de servicio que han obtenido mediante la Web/Internet.

OSS OSS OSS OSS OSS

Cliente

Servicios, Conmutacin, Gestin

Transmisin, Transporte

PST

N

PLM

N

Internet

Datos

Vid

eo

Aspectos a resolver: Inter-funcionamiento entre las diferentes arquitecturas. Convergencia funcional. Aprovechamiento de una infraestructura ptica comn.

Modelo de red heredado

Cada servicio tiene su propia red.

Costos operacionales multiplicados.

Cada red gestionada por aparte.

No hay interaccin de servicios.

Mltiples perfiles de usuario.

Operacin

(Krishnan, 2006; Sushant et al., 2010)

OSS OSS OSS OSS OSS

Cliente

Servicios, Conmutacin, Gestin

Transmisin, Transporte

PST

N

PLM

N

Internet

Datos

Vid

eo

Modelo de red heredado

Operacin

(Krishnan, 2006; Sushant et al., 2010)

Modelo NGN

Servicios y Aplicaciones

Control Llamada/Sesin

Transporte y Conectividad

Gestin d

e la Red

Cliente

Interfaces abiertas

Interfaces abiertas

Encadenamiento fluido de servicios. Todos los servicios en cualquier acceso. Una red para cualquier servicio. Estructura de gestin unificada. Perfil nico de usuario.

NGN:

(Lee, 2009; Camarillo & Garca Martn 2008)

(Abd Majid, 2009)

MGC/SS MGC/SS

IP

SIP-I

IP IP IP

IP

SBC

SIGTRAN

Capa de Servicio

Capa de Control

Capa de Transporte

Capa de Acceso

Rela

cion

ado

con

NG

N

re

a N

GN

OSS AS MMS SCP Video

Internet

Otras redes IP

PSTN/ PLMN

Ncleo de Red de Paquetes IP

SIP SIP H.323 H.248 H.248

IAD Telfono H.323

Telfono IP

AGW/ LMG

TMG

SG

SS7

Telfono analgico

PABX ISDN

OSS: Operations Support System

AS: Application Server

MMS: Multi Media Server

SCP: Service Control Point

MGC: Media Gateway Controller

SS: Soft-Switch

SBC: Session Border Controller

SG: Signaling Gateway

TMG: Trunk Media Gateway

AGW: Access Gateway

LMG: Line Media Gateway

IAD: Integrated Access Device


Capa de Acceso: Combina todas las tecnologas de acceso, tales como: PSTN, ISDN, GSM/GPRS/UMTS/LTE, HFC, LMDS (Local Multipoint Distribution Service), ADSL, etc.

Capa de Transporte: Red troncal y las tecnologas de transporte. Es una red troncal IP. En la actualidad: MPLS

Capa de Control: Controla la gestin de llamadas. Comprende los equipos que manejan la sealizacin (SG, Signaling Gateway) y el procesamiento de llamadas (MGC, Media Gateway Controller). El MGC es llamado tambin Softswitch.

Capa de Servicio: Es la responsable del OSS/BSS (Operations/Business Support Systems). Se prestan servicios mejorados a los usuarios con la ayuda de Servidores de Aplicaciones. Con la ayuda del servidor se puede introducir cualquier servicio, en cualquier momento, sin modificar el control, el transporte o el acceso.

Capa de Gestin: Se extiende sobre todas las otras capas, integrando todos los equipos de gestin.

(Kristiansen, 2006)

Transferencia basada en paquetes en el ncleo de la red.

Independencia de las funciones relacionadas con los servicios, de las tecnologas de transporte subyacentes.

Acceso sin restricciones para los usuarios a los diferentes

proveedores de servicio.

Soporte a una amplia gama de servicios, aplicaciones y mecanismos (incluyendo tiempo real, flujos de audio/video, servicios sin tiempo

real y multimedia).

Capacidades de banda ancha con QoS requerido extremo a extremo.

Movilidad generalizada.

Convergencia de servicios entre fijo y mvil.

Transporte

Acceso

Control

Servicio

Transporte

Acceso

Control

Servicio / Aplicaciones

Especificado por las normas 3GPP TS 22.228 (Stage 1) y 3GPP TS 23.228 (Stage 2), el IMS provee la

arquitectura necesaria para provisin de servicios multimedia basados en el protocolo IP.

CRT (2007). Estudio Integral de Redes de Nueva Generacin y Convergencia. Comisin de Regulacin de Telecomunicaciones, Repblica de Colombia. Disponible en: http://www.crcom.gov.co/images/stories/crt-documents/BibliotecaVirtual/NGN-EstudioIntegral_DA.pdf

Abd Majid, S. (2009). NGN Implementation Guideline. Awareness Seminar on Telecommunication Standards & Practices. Cyberjaya, Malasia.

Huurdeman, A. A. (2003). The Worldwide History of Telecommunications. Wiley-Interscience, Hoboken (USA).

Krishnan, R. (2006). "NGN Strategies and Services". CANTO 2006. Punta Cana, Repblica Dominicana.

Kristiansen, L. (2006). "6. Next Generation Networks". Convergence in ICT ttm7 (fall 2007, fall 2009), Department of Telematics, Norwegian University of Science and Technology (NTNU). Disponible en: http://www.item.ntnu.no/fag/ttm7/Lectures06/Topic_6.ppt

Lee, C. (2009). "Architectural Overview of ITU-T NGN". Workshop on Next Generation Networks and Applications, Atenas, Grecia.

Sushant et al. (2010). NGN : Next Generation Network. Regional Telecom Training Centre Rajpura, India. E-Magazine. Disponible en: http://www.rttcrajpura.bsnl.co.in/emagzine/NGN.ppt

Gonzalo Camarillo, Miguel A. Garca-Martn, The 3G IP Multimedia Subsystem (IMS) Merging the Internet and the Cellular Worlds, John Wiley & Sons, 2008.

Documents

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