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martes, 30 de agosto de 2011

LTE, 4G y tratamiento de QoS

Muchas veces se habla sobre si tenemos o no cobertura 3G o 2G y sobre si el Iphone4 es 4G o no (la respuesta es que NO). Estos términos hacen referencia a la generación de la red móvil sobre la que nos estamos conectando. Como ya se ha dicho en este blog, el acceso móvil es uno de los mas críticos debido a que existen unas limitaciones físicas que son difíciles de combatir, además de tratarse de un medio compartido por varios usuarios. Por ello exige un trabajo de diseño e ingeniería muy complejo ofrecer mejoras en la velocidad de transferencia. En gran medida el debate de la Net Neutrality esta latente debido a la revolución que ha supuesto el creciente éxito de los dispositivos móviles y del consumo de datos que generan y generarán.

Estos factores han llevado al diseño de la red 4G que utiliza la tecnología LTE (Long Term Evolution) desarrollada por la 3GPP y que es interesante desde el punto de vista de "La Gestión de Tráfico" ya que este nuevo paradigma de red incluye mecanismos de gestión de QoS (Quality of Service) de modo intrínseco, además de por mejorar la capacidad en el acceso mediante el uso de OFDMA (Orthogonal Frecuency Divison Multiple Acces) en el uplink y técnicas MIMO (Multiple Input Multiple Output).


En las versiones anteriores de 3G (UMTS) y 2G (GPRS) ya se incluían algunas formas de gestión, aunque no de forma tan desarrollada y con una visión extremo a extremo (los datos atraviesan varias redes diferentes para alcanzar su destino) cómo lo hace LTE. En primer lugar hay que saber que en LTE todos los datos que atravesaran la red del operador serán IP, lo cual quiere decir que el servicio de voz tradicional ahora se hará sobre VoIP. Esto tiene de positivo que se converge hacia el modelo IP de Internet haciendo todo mas compatible y reduciendo costes. Todo este proceso forma parte de lo que se conoce como FMC (Fixed Mobile Convergence), que tiende a aproximar las diferentes arquitecturas de red hacia el modelo IMS (IP Multimedia Subsystem) derivado también de la 3GPP.

La voz tradicional se ha venido ofreciendo mediante conexión de circuitos y garantizando una cierta QoS. Esto quiere decir que cuando efectuamos una llamada primero de todo se reserva un enlace entre el emisor y el receptor que solo será empleado para la llamada, y si no hay enlaces disponibles no será posible llamar. Esta forma de proceder tiene de positivo que la QoS es garantizada, no obstante resulta muy poco óptima ya que dicho enlace no aprovecha su capacidad total. Con VoIP lo que se hace con nuestra llamada es enviarla en paquetes a través de una red IP (ver "Cómo funciona Internet?"), y así todos los paquetes viajan por el mismo canal, de forma que se aprovecha mejor el medio. Por contra, en este caso hay que garantizar algunos parámetros de calidad (sobre un tipo de red que no esta diseñada para ello) ya que la voz es sensible a algunos factores como la latencia (ver "Ancho de banda, latencia y jitter").

En cuanto a la Gestión de Tráfico, LTE incorpora un mecanismo conocido como PCC (Policy and Charging Control) que se ha posicionado como referente en las diferentes especificaciones en desarrollo (redes de cable y fijas) conocidas como NGN (New Generation Networks). Esta arquitectura se encarga de proporcionar de forma dinámica hasta 9 QCI (QoS Class Indentifier) con diferentes parámetros de ancho de banda, latencia, jitter y tasa de error PER (Packet Error Rate). Además de para la voz, esta asignación de QCIs aplica también para otros servicios (VoD, IPTV, streaming, P2P). El control y administración de la asignación se hace desde el núcleo de la red y se separa el plano de datos del plano de control (viajando en diferentes caminos). Para ello emplea dos elementos fundamentales:

  • PCRF (Policy and Charging Rules Function): Se trata de un elemento que se encarga de proporcionar las reglas especificas del operador. Su función se sitúa en el plano de control y aprovisiona la información necesaria a aplicar en función de unas ciertas reglas y previa identificación del tipo de tráfico o previa petición de QoS de una aplicación concreta.
  • PCEF (Policy and Charging Enforcement Function): Es la entidad situada en el plano de datos y lleva a cabo la aplicación de las políticas definidas en el PCRF. Al situarse en el plano de datos es el punto idóneo para llevar a cabo "Deep Packet Inspection (DPI)" para así identificar el tipo de tráfico en el caso de que no sea posible de otro modo (ver "Violación de recomendaciones y normas en Internet"). Para mas detalle comentar que se suele ubicar junto con el P-GW (Packet Data Network Gateway) que es el punto donde la red móvil se conecta con otras redes IP (como Internet) o no (como la RTC - Red Telefónica Conmutada- ).


Además de estos dos elementos básicos existen otros de facturación que en tiempo real pueden controlar los créditos y tarifas del suscriptor y aplicar los cargos correspondientes, todo de forma muy integrada. Toda esta arquitectura dota a los operadores de un poder de control exhaustivo sobre el consumo de los clientes, lo cual esta muy en contraposición con "La Neutralidad de Red" aunque bien aplicado puede repercutir en una gran QoE (Quality of Experience).

4 comentarios:

  1. Muy interesante el post.

    Tengo entendido que LTE permite la opción de ofrecer perfiles de usuario a los cuales se puede garantizar una calidad de servicio a partir de la reserva de una banda frecuencial.

    Sabes cuál es la forma de implementarlo.

    Gracias,

    Jose

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    Respuestas
    1. Buenas,

      No se si los niveles de QoS se otorgan con la reserva física de recursos. Hasta dónde yo sé se trata de una diferenciación lógica, que es se implementa mediante la reserva o priorización. Si te interesa el tema hay papers muy interesantes y bien explicados. Desde el documento accesible en: http://laneutralidaddered.blogspot.com/2012/01/pfc-la-neutralidad-de-red-gestion-de.html, podrás acceder a varios de ellos, además de revisar el tema algo más en detalle que en el post.

      Un saludo.

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    2. Lo que no acabo de ver claro es que si se hace a nivel lógico hasta que punto se podrá garantizar valores como jitter,latencia o rendimiento en un medio cada vez más "hostil" como es la tecnología radio.

      Por eso tenía entendido que además de la diferenciación lógica dependiendo del protocolo también se podría definir perfiles de usuario a partir una reserva física que garantizará unos parámetros estables de acceso y sobre todo de concurrencia.

      Revisaré los documentos.

      Gracias.

      Jose

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