Convergencia de Servicios Fijos y Móviles por Medio de IMS

El curso tiene por objetivos analizar el marco tecnológico de la evolución de los servicios de telecomunicaciones, fundamentalmente PSTN/ISDN, a la convergencia fijo-móvil. Se considera IMS como arquitectura de base para tal evolución, por lo que el curso planteará la convergencia en el contexto de la tecnología IMS. Introducción al Subsistema Multimedia IP (IMS).

IMS (IP Multimedia Subsystem) es la primera arquitectura de servicios de telecomunicaciones completamente convergente y estandarizada. Estos atributos hoy han convertido a IMS en la base de los servicios multimedia en prácticamente todas las tecnologías relevantes de telecomunicaciones. IMS también se ha convertido en la arquitectura más estándar para el desarrollo de Redes de Próxima Generación, presentándose como arquitectura de control de comunicaciones que posiblemente reemplazará en pocos años el actual control basado en softswitch.

IMS fue definido como estándar por el 3GPP [1] a partir del denominado “Release 5” de 3G, el cual se publicó en el año 2002. Desde este momento IMS se convierte en una arquitectura de referencia para la industria de las telecomunicaciones. El 3GPP2 [2] plantea el “IP Multimedia Domain”, el cual es del punto de vista de su arquitectura equivalente al IMS del 3GPP. En el curso haremos mención de “IMS” por ser la denominación más corrientemente aceptada en la industria.

A modo de ejemplo, la evolución de los servicios móviles de 3G, los servicios sobre redes WiMAX, la telefonía convergente fija-móvil, los servicios de comunicaciones multimedia sobre redes de CATV, en los últimos cinco años han optado por adoptar IMS como base de su arquitectura. Y nuevas tecnologías como IPTV están considerando en sus estándares incorporar IMS como base de su interactividad.

Se puede decir que la industria de las telecomunicaciones (proveedores, operadores, y clientes) ha dado por terminadas varias de sus históricas discusiones. Hoy nadie duda que la conmutación de circuitos ha dado lugar a la conmutación de paquetes para soportar todos los servicios de telecomunicaciones modernos, y que no hay problemas insalvables en la conmutación de paquetes para soportar cualquier tipo de servicios: Basta con resolver correctamente los aspectos de ingeniería en las redes involucradas.

También está prácticamente cerrada la discusión de si emplear el protocolo de Internet (IP) u otro protocolo para el “empaquetamiento” de la información. IP es el protocolo asumido como base de la convergencia en todas las tecnologías modernas, relegando progresivamente a ATM (Modo de Transferencia Asincrónica) a usos secundarios.

Otro aspecto que se está definiendo con IMS es la elección del protocolo de control de las sesiones multimedia, optándose por SIP (Session Initiation Protocol). SIP es un protocolo pensado para controlar sesiones multimedia en redes de paquetes.

Resulta importante mencionar que si bien IMS constituye una arquitectura bien fundada, su uso a nivel de operadores de telecomunicaciones es aún incipiente. Podemos identificar varias razones para este lento avance de IMS:

En primer lugar IMS es una arquitectura para servicios de telecomunicaciones multimedia sobre redes que emplean protocolo IP (no quiere decir Internet), pero los servicios por sí mismos se desarrollan por encima de la capa IMS. Esto último significa que IMS no resuelve los servicios, crea un marco estándar para desarrollar servicios la cual es tecnológicamente neutral respecto a las redes subyacentes.

En segundo lugar cabe mencionar que los servicios ya desarrollados para IMS no han contado con una aceptación masiva en los diferentes mercados en que se han lanzado, sobre todo porque aún no se cuenta con una provisión adecuada de terminales diseñados para IMS. En recientes artículos especializados se plantea la falta de terminales “prontos para IMS” como uno de los factores que no dinamiza el uso de esta arquitectura.

Arquitectura del núcleo de IMS:

La arquitectura del núcleo (Core) de IMS es una red basada en distintas entidades funcionales relacionadas entre si mediante interfaces con señalización que emplean los protocolos SIP (descrito en la RFC 3261 de IETF ) y Diameter (descrito en la RFC 3588 de IETF [3] ). Dicho Core esta compuesto de tres tipos de servidores proxy SIP o Call Session Control Functions (CSCFs): Proxy-CSCF (P-CSCF), Interrogating-CSCF (I-CSCF) y Serving-CSCF (S-CSCF), y dos tipos de servidores Diameter: el Home Subscriber Server (HSS) donde básicamente se guarda la información de los suscriptores, y el Subscription Locator Function (SLF) para almacenar las direcciones de los HSS. El Core cuenta también con Servidores de Aplicaciones SIP donde radican los servicios. En alguna medida la arquitectura es similar a la de una tecnología celular móvil moderna, con el HSS cumpliendo un rol comparable a un HLR y los CSCF las funciones de conmutación de sesiones que hace en cierta forma un MSC celular.

Componentes básicos de la arquitectura de núcleo de IMS.

 Convergencia Fijo-Móvil e IMS.

En la evolución del reemplazo de las tecnologías fijas de conmutación de servicios PSTN/ISDN ha tomado un rol importante TISPAN (Telecoms & Internet converged Services & Protocols for Advanced Networks) de ETSI [4], brindando un marco tecnológico estándar para lograr una evolución a IMS de las arquitecturas tradicionales de comunicaciones fijas. Por esto TISPAN proporciona un camino de evolución a servicios convergentes fijos-móviles en IMS. TISPAN surge en 2003 y se basa en el Release 6 de IMS.

TISPAN propone que los servicios de telecomunicaciones tradicionales (PSTN) evolucionen a “emulación de PSTN”, en el que la experiencia del usuario permanece incambiada puesto que se mantiene el servicio para terminales POTS, o a “simulación de PSTN”, en el que usuario tiene una experiencia similar a POTS pero no idéntica siendo más similar al empleo de un teléfono celular. La simulación emplea terminales capaces de usar “Voz sobre protocolo de Internet” e intercambiar señalización por medio de SIP. Se espera que en la medida que la banda ancha fija y móvil se generalice, el servicio POTS evolucione de emulación a simulación, logrando con esto también una verdadera convergencia fijo-móvil. TISPAN tiene el mérito de incluir en IMS a los servicios basados en redes fijas. 

La mayor parte de los fabricantes de equipos de telecomunicaciones que desarrollan plataformas para NGN proponen la migración de la infraestructura de PSTN empleada hasta ahora a NGN; introduciendo el softswitch para reemplazar el control de las tradicionales centrales telefónicas, y las pasarelas de medios para reemplazar las interfaces troncales y los conmutadores.

En primer lugar se procura soportar los servicios de “emulación de PSTN”, para que el primer paso de evolución sea transparente para los clientes y el impacto en los operadores mínimo; esto está ocurriendo desde hace unos años. La evolución en la implementación de NGN tiene como primer paso (ya disponible) poner en paralelo IMS y Softswitch, para la simulación y emulación de PSTN respectivamente, y en una etapa posterior (a partir de 2009 en la mayoría de los fabricantes) subordinar el softswitch a la arquitectura IMS de TISPAN (convirtiéndolo en un controlador de pasarelas subordinado a una aplicación de emulación de PSTN implementada sobre IMS). Todo esto ocurre en paralelo con la total digitalización y uso de protocolo IP en las redes de acceso, por medio de la generalización de las tecnologías xDSL y fibra óptica llegando a los hogares, y con la generalización de accesos IP de banda ancha móvil  basados en las tecnologías HSDPA, LTE, WiMAX, etc..

En este escenario también se plantea la generalización de nuevos servicios multimedia interactivos, como son los de TV sobre protocolo IP, por lo que el entregable más reciente de TISPAN (Release 2) sugiere una arquitectura estandarizada para IPTV.

Conclusiones:

IMS se está constituyendo en la arquitectura de referencia para el control de servicios de telecomunicaciones en todas las tecnologías recientes. El contar con una arquitectura neutral respecto a la implementación física de la redes de acceso y transporte IP, la convierten en una tecnología de convergencia que posibilita al usuario tener la misma experiencia de uso y en un mismo terminal empleando distintas redes de acceso (xDSL, WiFi, WiMAX, LTE, HSDPA, etc.). Esto último es lo que convierte a IMS en la arquitectura de base para la implementación de servicios estándar destinados a la convergencia fijo-móvil.
 

Notas:

[1] 3GPP: 3rd Generation Partnership Project (www.3gpp.org)
[2] 3GPP2: 3rd Generation Partnership Project 2 (www.3gpp2.org).
[3] IETF: Internet Engineering Task Force
[4] ETSI: European Telecommunications Standards Institute