Redes de Transporte Móvil IP/MPLS

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2 Redes de Transporte Móvil IP/MPLS Las primeras redes comerciales LTE se lanzaron a finales de 2009 en el norte de Europa, por parte del operador TeliaSonera. Poco después le siguieron otros mercados como Estados Unidos, que es en la actualidad el de mayor crecimiento en cuanto a número de usuarios LTE, debido al lanzamiento comercial de la tecnología por parte de Metro PCS, Sprint, Verizon Wireless, AT&T y Leap Wireless. Según proyecciones de igr, los operadores estadounidenses invertirán millones de dólares en infraestructura LTE durante los próximos cinco años. Estas cifras de inversión en Estados Unidos, sumadas a las que se verán en los mercados europeos y de Asia Pacífico en los próximos 18 a 24 meses, implican un rápido alcance de las economías de escala y, por lo tanto, abaratamiento de los equipos. Pero también, la llegada de una gran variedad de dispositivos con la tecnología. Latinoamérica sigue esta corriente y acelera la adopción de nuevas tecnologías debido a un cúmulo de circunstancias. Por un lado, la bonanza económica de la región que impulsa la demanda por el acceso a través de redes móviles y, por otro, el mayor conocimiento por parte de los usuarios de la región sobre los beneficios de contar con acceso a banda ancha. Y si LTE se lanzaba por primera vez en el planeta a finales de 2009 por parte de TeliaSonera en Oslo, Suecia, a finales de 2011 se anunciaba la primera red LTE en Latinoamérica por parte de Une EPM, en Colombia. En 2012 más operadores han iniciado el despliegue de la tecnología y, según Maravedis Research, podría haber hasta 15 redes LTE comerciales a finales de éste año en la región con un aproximado de suscriptores en América Latina. Ya hay cinco redes comerciales en la región: Une EPM (Colombia), Antel (Uruguay), Sky (Brasil), Claro (Puerto Rico) y Open Mobile (Puerto Rico). Otros operadores que están por lanzar LTE son Entel (Chile), Telecom (Argentina), Movilmax (Venezuela) y Digicel (Caribe). A su vez, algunos operadores brasileños que ya ganaron licencias espectrales para LTE han anunciado recientemente sus proveedores LTE. Vivo, Claro, 1

3 Gráfica 1 Oi y TIM ya tienen definido sus proveedores para empezar el despliegue de la tecnología en ese mercado. TeleSemana.com preguntó a un selecto grupo de operadores en Latinoamérica sobre sus planes para lanzar LTE en sus respectivos mercados 1. Viendo la gráfica 1, comprobamos que la mayoría de los operadores en la región espera tener algún tipo de servicio comercial LTE disponible en los próximos meses. Tan sólo un mínimo grupo de operadores no creen tener listas sus redes LTE antes de Ya, Nunca Y con la llegada de las redes LTE se espera que haya una explosión en el tráfico de datos, ya que hasta la fecha la implementación de tecnologías de mayor capacidad siempre han implicado un mayor uso por parte de los usuarios. Especialmente, porque las nuevas redes vienen acompañadas de mejores dispositivos. Por ejemplo, el iphone 5 ya supera al tráfico generado por el Samsung Galaxy S3, cuando este último se lanzó tan sólo tres meses antes. Es muy posible que cada nuevo dispositivo con mejoras en la reproducción de video, el gran causante del creciente tráfico de datos, y el incremento en las conexiones LTE, provoquen que el tráfico no deje de crecer con cada nuevo smartphone que se lance al mercado. Los operadores, además, están aumentando su oferta de acceso a gran velocidad. En Estados Unidos, por ejemplo, Verizon Wireless y AT&T prometen velocidades de descarga de entre 5 y 12 Mbps, mientras que de subida Verizon Wireless promete entre 2 y 5 Mbps y AT&T mantiene la misma que en la descarga. Sin embargo, pruebas realizadas por empresas independientes 2 aseguran que estas cifras por ahora son ampliamente superadas y en el caso de Verizon Wireless la descarga estaría en los 14 Mbps y la subida en 8 Mbps, y en el caso de AT&T las cifras serían de 13 Mbps y 6 Mbps respectivamente. En la encuesta realizada por TeleSemana.com comprobamos que los operadores de la región también tienen en mente aumentar significativamente las velocidades de transmisión de 1 La encuesta se realizó entre 33 ejecutivos relacionados con la red de transporte en operadores de Argentina, Chile, Uruguay, México, Brasil, Perú, El Salvador, Guatemala, Colombia y Venezuela. 2 Mediciones realizadas por RootMetrics en ambas redes en las ciudades de San Diego, San Francisco, Los Angeles, Houston, Washington DC, Phoenix y Atlanta 2

4 Gráfica 2 descarga. La gráfica 2 muestra como la mayoría de operadores esperan ofrecer un mínimo de 5 Mbps de descarga en su oferta LTE y casi el 90 por ciento no contempla bajar de los 3 Mbps. Para ofrecer estas velocidades de transmisión, los operadores deberán modificar la estructura de sus redes, incorporando el concepto de Heterogeneous Networks (HetNet). Este concepto introduce en las redes del operador la infraestructura que se conoce como small cells, que incluye femto cells, pico cells, micro cells y la utilización de puntos de acceso Wi-Fi (Hotspots). 1 Mbps de descarga 2 Mbps de descarga 3 Mbps de descarga 4 Mbps de descarga 5 Mbps de descarga Gráfica 3 Según datos de Informa Telecoms & Media, las small cells superarán ya en número a las macro cells a finales de este mismo año. Datos ofrecidos por el Small Cell Forum apuntan a que SK Telecom en Corea ya ha iniciado el despliegue de las primeras small cells LTE, mientras que en Estados Unidos AT&T y Sprint ya se han comprometido a iniciar su despliegue pero para sus redes 3G a finales de este año. Verizon Wireless y el propio Sprint han anunciado planes de lanzamiento de estas small cells para sus redes LTE en el corto plazo. En Latinoamérica, Telefónica podría ser el primer operador en lanzar este tipo de infraestructura. El operador anunció su intención de utilizarlas tanto en Europa como en sus filiales latinoamericanas. Y si al principio asegurábamos que los tiempos de adopción de nuevas tecnologías y soluciones por parte de los operadores de la región se estaban acortando con respecto a otras partes del planeta, las small cells aún apoyan con más fuerza esta teoría. En la encuesta realizada por TeleSemana.com con ejecutivos en el área de red y que se refleja en la Gráfica 3, se verifica que la intención de implementación de soluciones de small cells está dentro de los próximos 18 a 24 meses en la mayoría de los operadores. El lanzamiento de LTE, junto con la llegada de más smartphones en todos los rangos de precios y la nueva arquitectura HetNet con la introducción de pequeña infraestructura, obliga a los operadores de todo el mundo a evolucionar su red de transporte (backhaul) hacia una arquitectura que per- 3

5 mita sostener las velocidades de transmisión y latencia prometidas por LTE, así como garantizar una seguridad y confiabilidad en la red garantizando una experiencia uniforme y consistente para los usuarios. Este reporte presentará la visión de por qué la utilización de IP/ MPLS podría ser la mejor solución tecnológica para muchos de los operadores que están por lanzar la tecnología LTE. Explorando la opción IP/MPLS para el backhaul móvil de siguiente generación Para la migración o evolución de las redes de transporte, los operadores tienen una limitada variedad de opciones, siendo la más popular en estos momentos la que realiza el transporte a través de la tecnología IP/MPLS. Existen varios organismos que trabajan en la creación de estándares y arquitecturas para el desarrollo de la siguiente generación de redes de transporte. Éstos son los que están involucrados de una forma u otra en el desarrollo de las redes de transporte. Metro Ethernet Forum (MEF): Este organismo ha desarrollado el Mobile Backhaul Phase 2 Implementation Agreement Requirements for Implementing Carrier Ethernet for Mobile Backhaul (MEF 22.1). Y aunque MEF promueve la utilización de Ethernet y Carrier Ethernet para el backhaul (Ethernet es el protocolo utilizado por las estaciones base LTE para transportar el tráfico IP), el MEF 22.1 es un marco de referencia para la implementación de tipos de servicio, QoS, herramientas OAM y sincronización, sin identificar una tecnología concreta para realizar el transporte. Broadband Forum: defiende la utilización de la tecnología IP/MPLS para su uso en el transporte de tráfico en redes móviles, especialmente para operadores que implementen una red de backhaul que integre el tráfico TDM de las redes 2G y ATM de las redes 3G. Propone un modelo de arquitectura denominado TR-221. El grupo de trabajo de la Unión Internacional de Telecomunicaciones, ITU-T SG 15 se encarga de temas relacionados con el clock syncronization de las redes de paquetes. Por último, el 3GPP está a cargo de todo lo relacionado con el acceso de radio (RAN) y sus interfaces. Así pues los operadores pueden implementar el marco del 4

6 MEF pero utilizando la tecnología IP/MPLS, empleando el esquema planteado por el Broadband Forum y que pueden ver en la gráfica 4. Gráfica 4 MMBI Reference Architecture Fuente: Broadband Forum Terminology WCDM/ UMTS CDMA 2000/1X LTE Base Station Node-B BTS enb Base Station Controller RNC BSC - Circuit Edge Devices MSC MSC - Packet Edge Devices SGSN, GGSN PDSN S-GW / MME Note: Mobile backhaul expense is a sizable portion of overall mobile operator OPEX El Broadband Forum, así como otros proveedores, recomienda el uso de IP/MPLS para el backhaul por varios motivos. Quizá el principal es la necesidad de tener que seguir sosteniendo varios tipos de tráfico sobre una misma red de transporte. Aunque los operadores necesiten evolucionar sus redes 2G y 3G a LTE, se asume que seguirán siendo los servicios tradicionales los que continuarán aportando la mayoría del ingreso antes de que sean los servicios ofrecidos por la red LTE los que tomen el control de esta métrica financiera. Por este motivo, los proponentes de una solución como IP/MPLS consideran que esta tecnología es la que permite a los operadores converger, transportando simultáneamente varios tipos de tráfico sobre una única infraestructura de red. Una de las grandes ventajas de MPLS es su capacidad para desacoplar la capa de servicio de la de transporte, transportando indistintamente tráfico TDM, ATM o Ethernet a través 5

7 Gráfica 5 2G (GSM) 2G (GSM) 2G Voice GPRS R99/R4 R5/R6... LTE (R8/R9) (BSC to SGSN) TDM FR ATM MPLS Ethernet IP SDH Ethernet PDH Radio, Copper (DSL) or Optical Fibre de pseudo-wires sobre cualquier tecnología de transmisión SDH, Ethernet o DSL, entre otras. Y, al mismo, tiempo soportar servicios multipunto como IPVPN necesarios para LTE. Así, se produce una protección del CAPEX en la inversión de infraestructura, ya que permite al operador móvil desplegar una solución costo efectiva para el backhaul de tráfico 2G (TDM) y 3G (ATM e IP/Ethernet) que soporta IP de forma nativa, lo que permite el backhaul de LTE sobre la misma red usando IPVPN, como se muestra en la gráfica 5. Fuente: Tellabs Gráfica 6 No hay que olvidar que la migración a redes de backhaul basadas en paquetes implican que todos los servicios, legado y nuevos, deberán poder ser transportados por una misma red de backhaul. Traducido a servicios, estamos hablando de servicios de voz tradicionales, servicios de voz sobre IP (VoIP), SMS y datos, así como también todo tipo de servicios de video. En la encuesta realizada por TeleSemana.com, los operadores parecen mostrar una intención clara por utilizar una red de transporte que pueda conjugar los diferentes tipos de tráfico en una sola red de transporte y mediante una única tecnología. La gráfica 6 ilustra esta preferencia. Si No No se La mayoría de operadores de todo el mundo está optando por implementar una arquitectura de de red de backhaul (metro, agregación y acceso) basada en MPLS debido a su flexibilidad, ya que soporta el transporte de múltiples protocolos TDM/ATM/ETH/IP y proporciona funcionalidades de capa dos y capa tres con soporte nativo de QoS e Ingeniería de Tráfico. También hay operadores que estarían optando por otro tipo de soluciones basadas en equipamiento de capa dos Carrier Ethernet o MPLS-TP. La decisión de optar por una opción o la otra viene casi siempre dada por la cantidad de infraestructura de legado de los operadores, o la velocidad con la que creen que sus redes de legado dejarán de ser importantes para su negocio. En América Latina, la encuesta de TeleSemana.com revela un patrón muy parecido no sólo a la realidad que se percibe alrededor del mundo, sino también a otras encuestas de TeleSemana.com relacionadas con las redes de transporte. En esta ocasión nuevamente vemos que la opción IP/MPLS 6

8 Gráfica 7 (PWE3, IPVPN y VPLS) será la más desplegada en la región como muestra la gráfica 7. Otra decisión importante para el operador es la tecnología de acceso a desplegar para el backhaul de las estaciones base LTE, para ofrecer las velocidades que planean brindar. Como hemos visto en la gráfica 2 de este reporte, la mayoría de operadores planean ofrecer velocidades de descarga de 5 Mbps, y pocos son los que piensan en una oferta inferior a los 3 Mbps. Para poder ofrecer ciertas velocidades a través de LTE se calcula que cada sitio debería recibir una capacidad de unos 100 Mbps en el Release 8 de LTE y poder incrementar esa capacidad hasta los 300 Mbps cuando se lance LTE-Advanced (LTE-A). Ethernet capa 2 IP VPN (MPLS) PwE3 (pseudwires MPLS VPLS (MPLS) Gráfica 8 En este sentido, la encuesta de TeleSemana.com con los operadores latinoamericanos muestra que la región considera que estas capacidades serán las implementadas en sus operaciones para sostener las velocidades prometidas a sus usuarios a través de las nuevas redes LTE. La gráfica 8 muestra una clara intención de no bajar de los 100 Mbps de capacidad por sitio en los primeros lanzamientos LTE. El papel de la fibra en los primeros despliegues de LTE A pesar de que Latinoamérica no es un mercado con altos índices de penetración de infraestructura física, especialmente de fibra, los operadores de la región parecen entender que en ciertas zonas de su cobertura deberán contar con una red de fibra óptica para alimentar a sus nuevas estaciones LTE. La gráfica 9 muestra cómo los operadores creen que deberán utilizar este tipo de acceso en su red LTE. 25MB 50MB 100MB 150MB En la región se empieza a ver un resurgir paulatino en la inversión en fibra óptica. Según datos de Pyramid Research, Latinoamérica será la región que experimentará el mayor crecimiento en los accesos de fibra, en parte por su baja penetración, pero también en parte por una aceleración en las inversiones en este tipo de infraestructura. Los accesos a fibra sufrirán un crecimiento anual compuesto (CARG) del 44 por ciento entre 2011 y Aparte de los programas gubernamentales impulsados por varios gobiernos como el argentino, peruano, colombiano, 7

9 Gráfica 9 mexicano o brasileño, entre otros, los operadores empiezan a adquirir activos de fibra, como por ejemplo TIM Brasil mediante la compra de Intelig en el año 2009, o mediante el acuerdo con Telebrás para compartir kilómetros de fibra óptica anunciado en el mes de octubre. GPON Cobre Microondas Fibra óptica Gráfica 10 Los propios encuestados reconocen que la fibra es la intención principal, pues se entiende que para poder exprimir al máximo la tecnología LTE, u ofrecer sus máximas prestaciones, la fibra es un elemento fundamental. Sin embargo, también existe el reconocimiento de que no todas las estaciones base de la red LTE de un operador en el mediano a largo plazo podrán tener acceso a una red de transporte basada en fibra óptica. La gráfica 10 demuestra este extremo, donde la perspectiva del uso del cobre, mucho más extendido que la fibra, jugará un papel importante en el despliegue de small cells de LTE. Mientras un 47 por ciento considera que el cobre no será importante porque se necesitará fibra, un 40 por ciento considera que se deberá utilizar cobre para el transporte LTE e incluso teniendo activos de fibra disponibles, debido al menor costo de transportar a través de cobre en relación a la fibra. Y aquí es donde aparece un argumento clave a favor de la implementación de IP/MPLS como la tecnología para desarrollar la red de transporte LTE, ya que permite el backhaul de 2G, 3G y LTE sobre distintos medios físicos: fibra, GPON, cobre (DSL) y microondas, entre otras. Importante ya que la fibra no llegará a todos los sitios Importante ya que, aunque tengo fibra, el cobre es más económico Nada importante ya que usaré fibra para llegar a todas las small cells. No sé Por lo tanto, si bien la solución ideal sería poder contar con fibra óptica para toda la infraestructura LTE, la realidad parece indicar que los operadores a medida que crezcan su red LTE deberán apoyarse en otras alternativas disponibles, ya sea cobre, GPON, o microondas, para ofrecer acceso a LTE. Este dato incluso se reafirma con la llegada de las small cells. Como ya hemos visto en la gráfica 3, la mayoría de los operadores esperan implementar este tipo de soluciones en la topología de su red en los próximos 18 a 24 meses. En la gráfica 11 podemos comprobar que el backhaul para este tipo de infraestructura requerirá de múltiples redes para transportar su tráfico. Esto es debido, entre otros aspectos, a que este tipo de infraestructura tendrá un esquema de implementación muy dinámico, donde 8

10 Gráfica 11 las fases de planeación del transporte no podrán ir tan rápido como su despliegue. De ahí que los resultados de la encuesta balanceen todo tipo de redes para transportar el tráfico 3G y LTE desde los puntos de acceso provenientes de small cells. Conclusión A diferencia de otros avances tecnológicos relacionados con la infraestructura de telecomunicaciones móviles, LTE está llegando a Latinoamérica a mayor velocidad que las tecnologías que le precedieron. Para finales de este año, sin ir más lejos, Maravedis Research estima que habrá un total de 15 redes LTE comercialmente disponibles. GPON Microondas Cobre Fibra óptica El despliegue de la tecnología LTE junto con el desarrollo de las small cells que un gran número de operadores de la región esperan implementar en los próximos 18 a 24 meses acentúa la necesidad de que los operadores migren a una red de transporte basada en paquetes. La migración, o evolución a esta nueva red de backhaul, supone todo un reto para los operadores móviles por el cúmulo de tecnologías y protocolos que gestionan en su red, así como por el dinamismo de su infraestructura (sobre todo con la llegada de las small cells) y de sus servicios. Según la encuesta de TeleSemana.com, no sólo la mayoría de operadores están planeando ya sus lanzamientos LTE, sino que esperan tener una red de transporte que pueda acomodar todos los protocolos que se estarán manejando en su red, incluyendo los nuevos como IP con la llegada de LTE. Pero sin olvidar el tráfico de las redes 2G/TDM y 3G/ATM, que siguen siendo los mayores contribuidores en términos de ingresos. Las preferencias mayoritarias, según la encuesta de TeleSemana.com, pasan por la utilización de IP/MPLS en toda la red de transporte (Capa 3) utilizando el marco del MEF 22 y la arquitectura basada en MPLS TR-221. Como señalamos, uno de los principales argumentos esgrimidos para impulsar la adopción de IP/MPLS es la capacidad de ser empleada para cursar varios tipos de tráfico sobre la misma red de transporte. Ello permitiría soportar el tráfico IP 9

11 proveniente de las nuevas redes LTE, al mismo tiempo que el tráfico proveniente de las redes 2G/3G. Estas redes no sólo perdurarán por bastante tiempo en el mundo y especialmente en la región, sino que además continuarán aportando una gran parte de los ingresos por un lapso prolongado. Por otra parte, a pesar de que los operadores reconocen la necesidad de utilizar fibra óptica para los accesos LTE, la propia encuesta denota que estarán obligados a utilizar otras fuentes como el cobre o los accesos microondas, ya que lanzarán en el mediano y largo plazo LTE en zonas donde no hay acceso a fibra. Aún con acceso a este tipo de infraestructura, los costos del transporte alentarán a algunos operadores a utilizar redes de cobre incluso cuando la fibra sea una opción disponible. Este aspecto, donde múltiples capas físicas de transporte serán utilizadas para transportar el tráfico de datos, juega también a favor de la utilización de IP/MPLS. En definitiva, los operadores de la región enfrentan un reto importante cuando se trata de lanzar nuevas tecnologías de banda ancha móvil, pues en el caso de la región, las redes de transporte deberán apoyarse en múltiples tecnologías de transporte. Si bien los operadores prefieren el uso de fibra para LTE, en el largo plazo la realidad dicta que la infraestructura existente será empleada para estas funciones, como lo indica la encuesta presentada en este reporte. Frente a la necesidad de emplear múltiples redes y protocolos debido a que se estarán ofreciendo en simultaneo servicios 2G (TDM), 3G (ATM) y LTE (IP/Ethernet), la mayoría de operadores parece favorecer una tecnología de backhaul capaz de gestionar todo tipo de tráfico desde un solo punto. Ello permitirá separar la capa de servicios de la de transporte, para evitar que un error de configuración provoque un fallo masivo en alguno de los servicios transportados. Cada operador es un mundo y la decisión tecnológica viene dada por múltiples factores relacionados con la posición actual del operador en cuanto a su infraestructura existente y la realidad de su mercado. Por esto, no hay una respuesta general que valga para todos los operadores. Sin embargo, sí 10

12 queda claro por los resultados de la encuesta y por otros reportes con resultados similares alrededor del mundo que los operadores tienen necesidades y enfrentan retos muy similares. Es por este motivo que este reporte ha intentado ofrecer una visión sobre estas necesidades de los operadores de la región, y sobre una de las respuestas que pueden ayudar a enfrentarlas: la utilización de IP/MPLS como tecnología de transporte para las redes 2G, 3G, LTE, y las que vengan en el futuro. 11

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