Solución de Cisco: Optimización de la RAN (RAN-O)

En la Optimización de la RAN (RAN-O), el enrutador MWR 1941-DC-A extiende conectividad IP hacia el sitio celular. El enrutador proporciona un transporte IP con eficiencia de ancho de banda para tráfico de voz y datos GSM y UMTS, así como para

mantenimiento, control y tráfico de señalización, sobre el backhaul de la red entre las

estaciones base (BTSs/Nodos B) y el nodo de agregación mediante la compresión (cRTP/cUDP) y multiplexación de paquetes (MLPPP) (Cisco Systems, 2008).

En la siguiente figura se muestra un ejemplo de la colocación y conexiones para el enrutador Cisco MWR 1941-DC-A en RAN-O.

Figura 2.7 Enrutador MWR 1941-DC-A en RAN-O. Fuente: Cisco

La implementación en el sitio celular consiste en la instalación de un par de enrutadores

MWR 1941-DC-A. De estos dos enrutadores, uno se usa como activo y el otro en standby

para lograr redundancia. Si ocurre una falla en el enrutador activo, entonces el que estaba en standby se encarga de la comunicación.

El par de enrutadores MWR 1941-DC-A en un sitio celular son idénticos en cuanto a configuración de hardware, estos se conectan entre si a través de interfaces Fast Ethernet.

Los procesos de redundancia para realizar las transiciones de standby a activo y viceversa

se llevan a cabo mediante el protocolo HSRP (Hot-Standby Router Protocol).

2.6.1 MLPPP (Multienlace de Protocolo Punto a Punto)

PPP (Protocolo Punto a Punto) es un grupo de protocolos que juntos proporcionan muchos servicios de conectividad de red. PPP se basa en cuatro principios claves de diseño: negociación de opciones de configuración, soporte multiprotocolo, extensibilidad de protocolo e independencia de servicio WAN.

PPP tiene la habilidad de establecer servicios de buen rendimiento entre dos sistemas finales directamente conectados. Para establecer un enlace PPP entre dos dispositivos, cada extremo describe sus características y sus requerimientos para negociar una configuración a nivel de enlace. En esta configuración se establecen parámetros tales como el formato de encapsulación que se va a usar, el tamaño del paquete, la calidad del enlace y la autenticación.

PPP puede manejar múltiples protocolos de capa de red, entre ellos se encuentra IP. De esta manera se puede establecer una conexión IP entre los dos extremos de la conexión. Además de esto, PPP puede correr sobre una gran variedad de servicios WAN, entre ellos está SDH.

A pesar de todas estas cualidades, PPP presenta una gran limitante: fue diseñado para manejar solo un enlace físico a la vez. MLPPP se deshace de esta restricción. MLPPP es un protocolo de enlace de datos de alto nivel que trabaja entre PPP y la capa de red. Este acomoda uno o más enlaces PPP (cada enlace PPP representa una conexión física separada)

en un servicio de conmutación multicanal (ver Figura 2.9).

Figura 2.8 Agregación MLPPP de líneas E1 en un grupo

MLPPP realiza negociaciones de opciones de configuración de la misma forma que lo hace el PPP convencional. Sin embargo, durante los procesos de negociación, un enrutador o dispositivo de acceso le indica al otro dispositivo de comunicación que desea combinar múltiples conexiones y tratarlas como un solo conducto físico. Para esto se envía un mensaje de opción multienlace como parte inicial de las negociaciones.

Una vez que se logra establecer el multienlace correctamente, MLPPP en la parte transmisora recibe las unidades de datos de protocolo (PDUs) de los protocolos o aplicaciones de capas superiores. Luego estos PDUs se fragmentan en paquetes más pequeños, a cada uno de estos se le adiciona una cabecera MLPPP y se envían en los enlaces PPP disponibles. En la parte receptora, el software MLPPP reordena los paquetes y los deja en su forma original.

MLPPP tiene la capacidad de ofrecer un ancho de banda dinámico adicionando o eliminando enlaces PPP según se necesite, de esta manera se logra buena eficiencia en cuanto a la utilización de los recursos de la red.

2.6.2 Operación HSRP

HSRP es un protocolo diseñado específicamente para proporcionar redundancia para redes IP. Mediante este protocolo se garantiza que el tráfico de usuario se pueda recuperar de manera inmediata y transparente, de fallos que puedan ocurrir en equipos de red.

HSRP hace que un grupo de enrutadores trabaje como un solo enrutador virtual para los demás anfitriones en la red. Un solo enrutador elegido entre un grupo de enrutadores es el responsable de transportar los paquetes que otros anfitriones envían hacia el enrutador virtual. El enrutador escogido se le llama activo. Otro enrutador se selecciona como

standby. En el caso de que el activo falle, el que está en standby asume el trabajo (Cisco Systems, 2007).

2.6.3 Optimización de las Interfaces Abis e Iub

Una característica muy importante de la solución que brinda Cisco, es la habilidad para

optimizar la eficiencia del backhaul. Por ejemplo, la optimización del Abis que realiza

Cisco incrementa la eficiencia de ancho de banda de E1 hasta un 50%. Esto significa que las cargas de tráfico se pueden transportar usando la mitad de los troncos E1que se usarían sin realizar la optimización. Esto permite transportar más llamadas de voz y datos sobre la RAN existente, eliminando la necesidad de adicionar nuevos troncos E1 a medida que crece la demanda de tráfico. Esto también va a permitir que se puedan sacar de servicio varios troncos E1, poniendo fin a los grandes gastos que se realizan en el arrendamiento de líneas. Otro beneficio que se obtiene con la optimización del Abis es que el exceso de capacidad que hay ahora disponible en la RAN se puede reasignar al transporte de tráfico proveniente de otras estaciones, tales como Nodos B UMTS, GPRS, EDGE, etc. Esta capacidad reduce los costos de instalación y operación para nuevas tecnologías.

Otro aspecto relacionado con la RAN-O de Cisco es que obedece a los estándares de transporte 3GPP R5 y R6. Cisco convierte las redes de transporte GSM y UMTS R4/R99 en redes de transporte IP R5/R6. Esto significa que los operadores pueden disfrutar de los beneficios del transporte IP en sus RANs GSM y UMTS R4/R99 (Cisco Systems, 2008). La forma en que se optimiza la interfaz Abis ya fue explicada anteriormente en la sección 2.5.3. Con la optimización de la interfaz Iub sobre tecnología IP para RANs UMTS R4/R99 (ATM) se logra mejorar la eficiencia de ancho de banda entre un 15 a un 40%. Para RANs R5/R6 IP, Cisco proporciona compresión y técnicas para eliminar sobrecargas debido a los bits de cabecera que adicionan las capas de protocolos.

2.6.4 Emulación Pseudocable

Según RAD (2008) la emulación pseudocable (PW) es un método para transmitir TDM, ATM, Ethernet, u otros protocolos capa 2, sobre una red IP, MPLS o Ethernet. Esto permite realizar una conexión entre dos elementos de red mediante la creación de canales lógicos, o túneles virtuales a través de la red de paquetes. Los flujos de datos transmitidos se encapsulan en paquetes en el momento de entrar a la red, y luego se reconstruyen a la salida de la red, en donde también se regenera la información de reloj (sincronismo). Como resultado, se transmite transparentemente tráfico en tiempo real y sin distorsión, evitando las complejidades de traducir datos de señalización, a la vez que se garantiza la sincronización.

PW está conformado por un grupo de estándares. Entre estos se encuentran TDMoIP, CESoPSN y SAToP para pseudocables TDM; VPWS y VPLS para pseudocables Ethernet; así como esquemas PW detallados para servicios ATM, HDLC y Frame Relay.

Figura 2.9 Emulación pseudocable. Fuente: RAD

Pseudocable es percibido como un enlace o circuito no compartido del servicio escogido para emular.

Cisco soporta los siguientes tipos de pseudocable: Structure-Agnostic TDM over Packet (SAToP)

Servicio de Emulación de Circuito sobre Red de Conmutación de Paquete (CES- PSN)

2.7 Evolución de la Red de Acceso de Radio mediante un Transporte IP/MPLS