La digitalización y los retos de las telco

Actualmente, la proliferación de la robótica en prácticamente todos los ámbitos, la apuesta por sistemas inteligentes apoyados en tecnologías de inteligencia artificial o machine learning, las nuevas plataformas de gaming, las plataformas de colaboración globales, las plataformas de telemetría basadas en IoT, o los servicios de teleasistencia sanitaria son claros ejemplos de iniciativas en las que la digitalización ha conducido a una transformación en nuestra forma de interactuar con entidades, instituciones, servicios o incluso con otras personas. Pero esto no es más que el principio.

Lo próximo serán plataformas de juegos interactivos 3D con realidad aumentada con jugadores distribuidos por todo un país; sistemas de telecirugía para atención hospitalaria 100% remota en zonas peligrosas; sistemas de gestión de transporte de mercancías por carretera con camiones sin conductor; sistemas de reconocimiento e identificación facial en multitudes, o servicios de control global de automóviles autónomos con análisis de comportamientos grupales y respuesta condicional. Y todo esto basado en plataformas en la nube con aplicabilidad mundial, y con aspectos básicos como el control de la actividad, la seguridad, o el cumplimiento normativo garantizados. 

Las redes y sistemas que soporten este despliegue deberán ofrecer canales de comunicación hacia los terminales finales con capacidades desde cientos de megabits hasta varios gigabits por segundo, y retardos en las conexiones extremo a extremo de pocos milisegundos. 

Las redes ópticas de acceso permiten reducir el número de nodos de la capa de acceso, así que su complejidad se reduce gracias a las mayores distancias que es posible alcanzar en la “última milla” con tecnologías de fibra. Sin embargo, los nuevos casos de uso requieren altos niveles de exigencia en parámetros técnicos, además de altos niveles de movilidad. Por tanto, la fibra no es suficiente para satisfacer una potencial demanda futura. Ha llegado el 5G.

5G es bastante más que un 4G con más capacidad. 5G, a diferencia de las tecnologías móviles antecesoras, plantea mejoras en las capacidades de las comunicaciones lo que supone una transformación mayor en las redes de las telco, el uso de frecuencias más altas y la optimización de los retardos.

El uso de frecuencias más altas llamadas ondas milimétricas (mmWave) permite conseguir anchos de banda por encima de los 10Gbps, pero tiene el serio inconveniente de las elevadas pérdidas de propagación de las señales, y el apantallamiento de las señales por parte de elementos comunes como paredes, vegetación o incluso las propias personas. Este factor supone que el tamaño de las celdas de las redes 5G ha de ser menor para ofrecer capacidades de transmisión mucho mayores que con la red 4G. 

Para optimizar los retardos en las redes 5G hay que aplicar cambios en diferentes puntos de la red, pero es necesario reducir significativamente los retardos extremo a extremo para dar cabida a las aplicaciones uRLLC, lo que necesariamente pasa por aproximar los servicios de red a los dispositivos finales. Pero eso supone la multiplicación del número de elementos activos que componen las redes y por tanto, y de una forma significativa, los costes de gestión y mantenimiento de las mismas. 

En las redes 5G las funciones del MME (encargado de gestionar la movilidad de los dispositivos conectados (User Equipment – UE) se han distribuido entre 3 elementos diferentes: el AMF (Registro del UE), el SMF (Gestión de la sesión – PDU), el AUSF (Autenticación del UE). Las funciones que en las redes 4G desarrollaban los elementos S-GW y P-GW han sido distribuidas entre el SMF (plano de control) y UPF (plano de datos) en las redes 5G.  

Todos los elementos definidos para las redes 5G han sido diseñados para ser ejecutados como VNFs (Virtual Network Functions) – sobre arquitecturas Cloud basadas en plataformas de virtualización estándar del mercado, y sobre hardware de propósito general. Este diseño aporta toda la flexibilidad sobre la red para poder ofrecer las características relacionadas directamente con el incremento de la capilaridad de la red.

La capacidad de alojar sistemas virtuales dentro de la propia red de la telco abre asimismo un mundo de posibilidades para ofrecer servicios de valor añadido propios o comercializar los ajenos. Habrá que desplegar infraestructuras de virtualización en múltiples nodos de la red, generalmente en una arquitectura de datacenters multinivel. Así, las arquitecturas Cloud desplegadas dentro de esta red deben tener la capacidad para soportar las operaciones típicas del ciclo de vida de una VNFs y permitir el despliegue, la monitorización, el escalado (hacia arriba o hacia abajo), la remediación, el arranque, el apagado y el archivo de cualquiera de ellas, manteniendo en todo momento el control sobre los recursos subyacentes. 

En la actualidad, las VNFs disponibles en el mercado se comercializan con compatibilidad con los proveedores de tecnologías Cloud más relevantes, contemplando especialmente arquitecturas OpenStack, productos que están siendo migrados en mayor medida a arquitecturas de contenedores. 

El despliegue masivo de tecnologías Cloud dentro de las redes de las telco, junto con la virtualización de las funciones de red permite desplegar dinámicamente funciones allí donde son necesarias y ajustar su dimensión a la demanda del nodo específico donde se han desplegado, para optimizar la cantidad de recursos consumidos por la función en términos generales, y el consumo energético de la red de forma particular. 

Llevar la virtualización a elementos de la red fija como OLTs, BNGs, o CCAPs supone, sin embargo, afrontar retos adicionales a los derivados de estas tecnologías en las redes móviles. Las redes fijas son un océano de tecnologías de acceso diferentes en las cuales cualquier telco hace convivir diferentes combinaciones de PPP, IP, Ethernet, MPLS, a la vez que arrastra generalmente un entorno legacy donde coexisten tecnologías todavía más antiguas.

Las redes de acceso fijo actuales están adaptadas a estos entornos, sin embargo, llevar esto a un entorno virtual supone llevar toda la variedad de encapsulamientos de tráfico típicos en estas redes a entornos de datacenter en los cuales las infraestructuras de red tienen que ser capaces de conducir este tráfico a los servidores físicos en los cuales se desplieguen las VNFs correspondientes.

Ante un potencial incremento del número de nodos y de los sistemas integrados en la red, y por tanto, del número de elementos gestionables de la misma, es especialmente deseable garantizar la gestionabilidad de todo el entorno, y también, que los costes operativos de la gestión de las mismas se mantengan o incluso se reduzcan. Para mejorar este aspecto, las telco han desarrollado mecanismos de optimización basados en los principios básicos de las redes definidas por software o SDNs.

Las primeras iniciativas que impulsaron la aparición de las redes definidas por software se apoyaban en el concepto del abaratamiento de los elementos de red separando los planos de control y gestión, de los planos de datos, para ejecutar los primeros en elementos hardware de propósito general y bajo coste. Este principio se ha aplicado a las nuevas arquitecturas de redes en las telco en lo que se ha denominado CUPS (Control-User Plane Separation). CUPS propone la existencia de múltiples planos de control y gestión (CP – Control Planes) concentradas en instancias de control específicas corriendo sobre plataformas de virtualización, y controlando a varias unidades remotas que concentran el plano de datos (UP – User Plane). Las arquitecturas CUPS permiten reducir el número de planos de control y gestión agrupando los de varios elementos de red en una sola instancia, y abren la puerta a una convivencia en redes reales entre UPs físicos y virtuales.

La generalización de las arquitecturas Cloud dentro de las redes de las telco es una oportunidad de contener los costes operativos (OPEX) de la transformación en un escenario futuro proyectado. 

Por otra parte, en un escenario competitivo en el cual, por ejemplo, el ARPU (Average Revenue Per User) de los servicios móviles está estancado desde hace más de 5 años, las telco ven en la evolución de la arquitectura una vía para incrementar el valor añadido de su oferta al mercado, en sectores como el de la automoción o el de la atención sanitaria, capaces de generar un elevado volumen de ingresos de forma indirecta. 

Existen todavía numerosos factores en el a
ire que condicionarán el modelo de transformación de las infraestructuras y de los propios modelos de negocio. ¿Será interesante la transformación en términos de costes? ¿Cuándo estarán maduras las aplicaciones de movilidad, la sanidad, automoción, etc? ¿Cómo hacer convivir los servicios personalizados actuales con los modelos de gestión masiva propiciados por las tecnologías Cloud? ¿Cómo mantener las operaciones en un escenario futuro con escasez de personal con perfil técnico? Preguntas que serán resueltas en un futuro más cercano que lejano.

Firmado: Marcos Míguez, consultor senior en redes de telecomunicación en Grupo SATEC