Redes de Backhaul

Implementación de Redes

REDES BACKHAUL Expositor: Mg. Raúl N. Vela Mori

Copyright © julio de 2013 por TECSUP

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INTRODUCCIÓN Las redes de los operadores móviles a nivel mundial están en constante crecimiento , por lo que las redes deben soportar diversos servicios. Con la introducción de nuevas tecnologías tecnologías como 2G3G4G en las redes redes móviles , los requerimientos de capacidad de Ancho de Banda (BW) para las radio bases son mayores y la tendencia va en aumento .

“Lo

que todos nos preguntamos es :¿hacia dónde tiene que migrar nuestra RED ?

La respuesta es simple: se debe de migrar a una red basada en transmisión de Paquetes que nos permita mejores niveles de servicio, contar con más inteligencia autónoma , mayor capacidad capacidad , garantizar garantizar el el servicio End to End , es decir tener una Red Backhaul que garantice todo ello”


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-1-


BACKHAUL En Telecomunicaciones, es la porción de una red jerárquica, que comprende los enlaces intermedios entre el núcleo o backbone, y las subredes en sus bordes.

Viene a ser un enlace de interconexión de baja, media o alta velocidad, para conectar redes de datos, redes de telefonía celular y que constituyen una estructura fundamental de las redes de comunicación, mediante el uso de las tecnologías alámbricas o inalámbricas .


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BACKHAUL DE SERVICIOS MÓVILES La transición al Backhaul de servicios móviles basado en paquetes y a las redes de acceso de radio "all-IP" permite a las operadoras y a los proveedores de transporte poner freno a los gastos operativos y estar mejor preparados para el aumento masivo del tráfico de banda ancha de servicios móviles, especialmente con el despliegue de redes 3G y 4G. Lo que se espera de una red Backhaul : 

Soporte de generaciones y tecnologías múltiples.



Sincronización de alta precisión sobre paquetes.



Extensión de la cobertura a áreas marginadas.



Backhaul de LTE y Nodo B IP sobre PDH / SDH.



Servicios End to End .



Diferentes servicios : Voz – Video – Datos .



Flexibilidad – Calidad – Control – Operatividad


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Evolución de las Tecnologías Móviles


EVOLUCIÓN DE LA TECNOLOGIA MÓVIL La evolución de la tecnología móvil ha desarrollado soluciones que brindan a los usuarios finales una interconexión, no solo dedicada a la voz sino también al acceso a datos y con conexión a Internet. Tecnologías como 3G y la pronta evolución a 4G implican mayor velocidad de acceso y una dedicación exclusiva al tráfico de datos. Actualmente las redes de transporte implementadas son capaces de llevar el tráfico de voz sin ninguna dificultad, pero cuando agregamos a esto tráfico de datos se presentan nuevas dificultades.


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Tendencias del uso de ancho de banda en las redes de acceso Redes 2G: Casi la totalidad del tráfico es de voz, por lo cual, tecnologías como PDH y SDH son adecuadas.

Redes 3G: El tráfico de datos está en aumento, permitiéndose velocidades de transmisión del orden de los Mbps, por lo cual, se necesita una tecnología que pueda proveer mayor ancho de banda y con calidad de servicio.

Redes 4G: Las características de estas redes son muy similares a las de 3G, pero el tráfico de datos se incrementa aun mucho mas, por lo cual las soluciones tecnológicas de las redes de transporte de 3G también puede ser adecuado.

Evolución de los servicios y uso de ancho de banda en redes móviles


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Tendencias del uso de ancho de banda en las redes de acceso Los servicios ofrecidos por los proveedores móviles han ido evolucionando con el paso del tiempo. En un principio, en las primeras redes solo se ofrecía voz, luego aparecieron los mensajes de texto y en la actualidad el tráfico de datos crece en forma vertiginosa.

Así como las redes de acceso han evolucionado, a la par, las redes de transporte deben adaptarse a las características del tráfico transportado

Evolución de los servicios y uso de ancho de banda en redes móviles


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FASES DE EVOLUCIÓN DEL TRANSPORTE DE RAN Se vuelve indispensable iniciar un trabajo de evolución de Backhaul de forma sistemática, esto es, en fases que vuelvan simple la operación de la red y sin la necesidad de desechar por completo la infraestructura actual.

Fase 1 En la primera fase de Evolución observamos que en los servicios 2G/3G hacemos uso de TDM / ATM en las EB.

Esta fase de evolución nos ha llevado a realizar una alta concentración de E1´s ( Grupos IMA : Multiplexado Inverso para ATM)


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Fase 2 La segunda fase de Evolución obedece al crecimiento exponencial en cuanto a carga de datos se refiere. El tráfico de Voz y características especiales como señalización y gestión en redes 3G, seguirán operando en base a la tecnología ATM, por otro lado el volumen de tráfico se incrementará de forma exponencial por lo que tendremos la necesidad de implementar puertos Ethernet dentro del Nodo B como salida de tráfico de datos.


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Fase 3 La fase final tendrá una mayor cantidad de tráfico de paquetes, además de que algunas de las redes de 2G tendrán la posibilidad de contar con accesos Ethernet. Lo que lleva a migrar el Backhaul a una red basada en Paquetes que permita seguir conservando los E1´s o trafico TDM y ATM de la BTS y Nodo B.

Para esta emulación de servicios TDM a través de la red paquetizada será necesario utilizar una tecnología que nos permita:  Emular E1´s TDM y ATM a través de medios Ethernet. Evolution Target  Se hace mas Eficiente el uso del ancho de banda ETH  Brindar categoría de servicio al tráfico en general. ETH  Proporcionar sistemas de protección lógicos.

RNC

IP/ETH interface


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VENTAJAS DE MIGRACIÓN DEL BACKHAUL 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Escalabilidad de la red en cuanto a futuras demandas de servicios. Mejor uso del ancho de Banda propio. Capacidades superiores en cuanto a velocidades de Transmisión. Beneficios en costo efectividad. Reducir el volumen de OPEX esperado a largo plazo. Hacer mas eficiente el crecimiento en CAPEX.

Esta figura muestra de manera simple los costos en cuanto a inversión de tecnologías como ATM, PDH y SDH contra una evolución a Ethernet.


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Soluciones Tecnológicas para un Backhaul IP Existen 3 posibles soluciones :

1.- Solución a nivel capa 2 (Ethernet)

2.-Solución a nivel capa 2.5 (MPLS – LSP)

3.-Solución a nivel capa 3 ( todo IP)


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EVOLUCIÓN DE LA RED DE TRANSMISIÓN MICROONDAS OBJETIVO:

Evaluar e implementar los equipos de microondas necesarios para satisfacer las necesidades de crecimiento y evolución de redes 3G / 4G (a futuro).


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PROBLEMÁTICA DE ENLACES DE MICROONDAS



Menor posibilidad de optimización de ancho de banda en el aire con tecnología TDM.



Altos costos de crecimiento (hardware).



Uso ineficiente de ancho de banda (anchos de banda estáticos).



Ineficiente transporte de gestión



Saturación del espectro radioeléctrico .


EVOLUCIÓN TECNOLOGICA 

No realizar inversiones que resulten obsoletas en el mediano plazo.



Radios basados en tecnología de transporte de paquetes.



Obtener una mayor eficiencia en el uso del espectro radio eléctrico.



Manejo de QoS.



Minimizar el impacto en la carga estructural de torres. Copyright © julio de 2013 por TECSUP

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“Qué es lo que se debe de tener en cuenta para evaluar equipamiento y contar con una red Backhaul adecuada ( MW ) ? “ 

Equipos con capacidad de crecimiento ( Hardware y lógico).



Uso de un sólo gestor por cada marca de equipo adquirido para los tres segmentos de la red (baja – mediana – alta).



Transporte e interconexión de gestión basado en IP.



Múltiples Interfaces de acceso y de red (E1’s, Et hernet, STM-x , Ethernet - GE ).



Capacidad de transporte en paquetes por la interfaz aire.



Modulación adaptativa.



Capacidad de manejo de funcionalidades de capa 2 (deseable).



Multiplexor integrado (deseable).


PRINCIPALES PROVEEDORES PARA EVALUCIÓN (MW) PROVEEDOR

MODELO PRESENTADO (BAJA CAPACIDAD)

MODELO PRESENTADO (MEDIANA CAPACIDAD)

MODELO PRESENTADO (ALTA CAPACIDAD)

MINI-LINK TN

MINI-LINK TN

MINI-LINK TN

Eclipse (IDU 20x GE, ODU300SP)

Eclipse (INUe, ODU300HP)

Eclipse (INUe, ODU300HP, XPIC)

RTN 620 (Capacidad de expansión 1 slot)

RTN 620 / 900

RTN 620 /900

FibeAir IP-10

FibeAir 640P (from 1500P)

FibeAir 1500P

9500MPR

9500 MPR

9500 MPR

EVOLUTION ACCESS

EVOLUTION EXPAND

EVOLUTION METRO

Pasolink NEO

Pasolink NEO

Pasolink NEO

NOKIA SIEMENS NETWORKS

SRA4 HC

SRA4 HC

SRA4 HC

SAGEM COMMUNICATIONS

SAGEM LINK F – N

SAGEM LINK F - H

SAGEM LINK A

ZXMW-PR10 V3, 1+1 Protect in One Hop

The medium capacity system of ZTE is presented as an SDH system. No PDH solution with STM-1 is available.

ZXMW-SR10 V3 GbE ,1+1 Protect,one hop

Proteus AMT-M

Proteus AMT-M

Proteus AMT-M

ERICSSON HARRIS STRATEX NETWORK HUAWEI CERAGON ALCATEL-LUCENT NERA NEC

ZTE CORPORATION

MNI


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ESTRATEGIAS DE IMPLEMENTACIÓN (MW) OBJETIVO: Implementar los MW y aquellos enlaces rentados Ethernet , teniendo en cuenta que la red esta viva , tiene servicios y que no se debe de detener el crecimiento y la producción de la red actual, así como estar preparados para la implementación de una red de paquetes.


ESTRATEGIA GENERAL 



Realizar el cambio de tecnología con el menor impacto posible en la operación de la red garantizando el transporte eficiente de información en paquetes.

Implementación de transporte Ethernet en la Totalidad de los enlaces de transmisión e implementación de las funcionalidades de QoS.


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FASE I: ARQUITECTURA TDM  Implementar nueva tecnología sin causar afectación en la operación de la red y no afectar los

planes de implementación de sitios nuevos bajo una arquitectura TDM . 

Migrar las topologías de anillos por mallas y semi-mallas en la sección de alta capacidad.

MEDIUM RAN

LOW RAN

SDH/ETHERNET BACKHAUL

E1 ATM

Node B

HIGH RAN

Iub Abis

AGREGADOR

E1

BTS 2G E1 ATM Node Ethernet B

Iups Iucs RAN-O REMOTO

CONCENTRADOR

Ethernet LEASED LINE

BTS 2G

MPLS CORE

Leased Lines Metro Ethernet

TRADITIONAL PDH/SDH CONNECTIONS

SDH Equipment

Mur

PDH/SDH/ATM/ ETHERNET/FE/G E

FE/STM1/xDSL

Aggregation

PDH MicroWave


FASE II: ARQUITECTURA HÍBRIDA 

Implementación de secciones de transporte Ethernet con esquemas de QoS.



Intervención de la red de alta capacidad .



Formación de anillos híbridos (TDM& Ethernet).

MEDIUM RAN

LOW RAN

SDH/ETHERNET BACKHAUL

E1 ATM

Node B

HIGH RAN

Iub Abis

AGREGADOR

E1

BTS 2G

Iups

E1 ATM

Node Ethernet B

Iucs

RAN-O REMOTO Ethernet

CONCENTRADOR

LEASED LINE FE/STM-1/xDSL

PDH/SDH/ATM/ ETHERNET/FE/GE

BTS 2G

Mur MPLS CORE

SDH Equipment Family/ Packet Based Equipment

TRADITIONAL PDH/SDH CONNECTIONS PACKET BASED CONNECTIONS

Leased Lines Metro Ethernet Aggregation

PDH MicroWave


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FASE III: ARQUITECTURA ETHERNET  Migración de red de alta capacidad a Ethernet puro. 

Implementación de modulación adaptativa en la red de alta capacidad.



Migración de red de mediana capacidad a una red Ethernet .



Implementación de modulación adaptativa en la red de mediana capacidad.

LOW RAN

MEDIUM RAN

HIGH RAN SDH/ETHERNET BACKHAUL

E1 ATM

Iub Abis

Node B

AGREGADOR

E1

BTS 2G

Iups

E1 ATM

Node B Ethernet

Iucs


CONCENTRADOR

LEASED LINE FE/STM-1/xDSL

Mur

PDH/SDH/ATM/ ETHERNET/FE/GE

BTS 2G

MPLS CORE TRADITIONAL PDH/SDH CONNECTIONS

SDH Equipment

Leased Lines Metro Ethernet

PACKET BASED CONNECTIONS

Aggregation

Family/ Packet Based Equipment

PDH MicroWave


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EQUIPOS MULTISERVICIOS OBJETIVO: Evaluar e implementar equipos Multiservicio necesarios para satisfacer las necesidades de crecimiento y evolución de redes 3G / 4G ( a futuro)y a su vez nos permita hacer un uso eficiente del ancho de banda.


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“Qué es lo que se debe de tener en cuenta para evaluar equipamiento y contar con una red Backhaul adecuada ( Multiservicios ) ? “ 

Uso de un solo gestor por cada marca de equipo adquirido para los tres segmentos de la red (baja – mediana – alta).



Transporte e interconexión de gestión basado en IP.



Múltiples Interfaces de acceso y de red (E1’s, Ethernet 10/100/1000, STM -1, ATM).



Capacidades de OAM sobre medios Ethernet (IEEE 802.3 ah, IEEE 802.1ag , ITU-T Y- 1731).



Características de Protección y recuperación de fallas.



Separación de trafico; Soporte de Off load de trafico, balanceo de trafico, Brindar calidad de servicio para cada tipo de trafico (Sync. Voz, trafico RT, Control y Señalización, datos ó HSPA etc…)



Manejo eficiente de cualquier servicio que se integre a la red (Agregación de Trafico 3G/4G).



Transporte eficiente de la sincronía para cada entidad de ultima milla ( BTS y Nodo B).



Interoperabilidad (Servicios punto a punto, OAM punto a punto, QoS, Performance Monitoring.



Interoperabilidad en redes TDM y ATM.


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PRINCIPALES PROVEEDORES ( Equipos Multiservicios) PROVEEDOR,

TECNOLOGIA PROPUESTA

MODELO PRESENTADO (BAJA CAPACIDAD)

MODELO PRESENTADO (MEDIANA CAPACIDAD)

MODELO PRESENTADO (ALTA CAPACIDAD)

CISCO

MPLS

Cisco MWR 294

Cisco 7606

Cisco 7606-S 7609

ALCATEL

MPLS

7705 SAR-8

7710 SRC12

7750 SR7, SR12

HUAWEI

MPLS

PTN912, PTN910

PTN1900, PTN 950

PTN 1900 PTN 3900

TELLABS

MPLS

8605

8630

8660

NEC

MPLS

CX2000 series

CX2000 series

CX2000 series

PBB-TE/NG-SDH

ROUTER 3120 RAD ACE3200ESU 1860

ESU 1860, SR 3120, RAD ACE 3200, OME6130, OME6150, MERS 8600

RAD ACE 3400, OME6130, OME6150, MERS 8600

A2140

A-4100

A-2140

NORTEL

NOKIA SIEMENS NETWORKS

PBB-TE/MPLS-TE

ERICSSON

PBB-TE/NG-SDH

OMS1410

OMS1410

OMS1410, OMS2400

MPLS

MASTERseries with FLEXmaster16

MASTERseries with FLEXmaster16/EdgeFLEX

MASTERseries with FLEXmaster16/EdgeFLEX

ZTE CORPORATION

MPLS

ZXCTN 6100,

ZXCTN 6100,

ZXCTN 6100,

ZTE ZXCTN

ZTE ZXCTN

ZTE ZXCTN

RAD

MPLS

ACE 3220

ACE 3800

ACE 3800

TURIN

SRA 4HC


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PLAN DE IMPLEMENTACIÓN FASES. 1.

RED DE TRANSMISION BASADA EN ETHERNET.

2.

TOPOLOGIA DE TRANSMISION BASADA EN MALLAS O SEMI MALLAS.

3.

ACTIVACION DE INGENIERIA DE TRAFICO Y QoS


E V O L U C I O N

LOW RAN

MEDIUM RAN

RAN BACKHAUL

ALL E1/T1 TDM/ATM

PWE3 E1/T1 FE ATM

FE

E1/T1 FE ATM

FE

E1/T1 FE ATM

HIGH RAN

RNC

BSC RNC

BSC

FE

PDH MicroWave

PACKET BASED CONNECTIONS (POS, ETH, ETC..)



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ARQUITECTURA TOTALMENTE ETHERNET MEDIUM RAN

LOW RAN

HIGH RAN RNC

PWE3 Ethernet

AGREGADOR

Node B

BSC Ethernet

BTS 2G

Node B Ethernet


CONCENTRADOR LEASED LINE FE/STM-1/xDSL

BTS 2G

PDH MicroWave

PACKET BASED CONNECTION

Leased Lines Metro Ethernet Aggregation



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IMPACTO ECONOMICO

Comparación entre costos de transporte, capacidad e ingresos


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CONCLUSIONES 

Desde el punto de vista técnico, una red pura en IP utilizando MPLS en capa 3

aparentemente es la más adecuada para las redes 3G y 4G, debido al incremento en eficiencia, lo cual hace que los incrementos en OPEX y CAPEX sean menores en comparación a una red SDH. 

Sin embargo, muchas operadoras que tienen redes 2G optan por implementar sus

redes 3G con MPLS, pero en la capa 2.5 puesto que un cambio tecnológico en las redes de transporte desde una tecnología como SDH a MPLS en nivel 3 resulta muy abrupto. 

En consecuencia, las operadoras prefieren migrar hacia MPLS en capa 2.5 debido a

que a nivel de mantenimiento y administración ambas tecnologías pueden ser muy similares, lo cual reduce en gran medida la curva de aprendizaje necesaria para poder operar redes de transporte con esta tecnología.


Referencias http://blog.pucp.edu.pe/item/79314/ip-backhaul-para-redes-moviles http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns341/ns525/ns537/ns7 05/ns827/white_paper_c11-520862.html http://next-generation-communications.tmcnet.com/topics/end-to-end-iptransformation/articles/53915-deploying-ipmpls-mobile-networks.htm


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MUCHAS GRACIAS


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