SS7

SS7 es un protocolo de señalización utilizado para las telecomunicaciones de vital importancia para los nodos la red

El Switch(MSC) y el HLR se comunican por MAP (Mobile Application Part) que es parte del protocolo SS7

La MSC y la BSC se comunican por BSSAP que es parte del protocolo SS7

La MSC y la PTSN Exchange utilizan el TUP, NUP, ISUP que es parte del protocolo SS7

Lo mencionado anteriormente corresponde a capas del protocolo SS7, capas que presentan al protocolo para funcionalidades distintas de acuerdo a la necesidad

SS7 tiene unas capas que constituyen la base de su arquitectura que son los MTP. MTP1 es la definición de características físicas y eléctricas. MTP2 es la capa data link control que corresponde a la transmisión de datos de dispositivos adyacentes, corrección de errores y demás. MTP3 es la capa network layer que es la responsable de señalizar el camino de un nodo a otro dentro de la misma red. Todas estas capas corresponden a como se comunican los nodos de la red, no el que se comunican. Con estas capas se llegan a todos los nodos de la red SS7.

Ahora que los equipos se comunican entre ellos, hacemos dos grandes diferencias. Si la señalización a comunicar es el establecimiento, supervisión y finalización de un canal de voz corresponden a TUP, NUP y ISUP. Cuando la conexión de los equipos se realiza dentro de una red SS7 es suficiente MTP, pero como el protocolo está pensado a ir mas allá existe una capa que crea canales virtuales entre los nodos, llamada SCCP.

Por tanto SCCP sirve de base para capas que pueden atravesar múltiples redes o que necesitan de canales virtuales. A continuación realizaremos la revisión de las capas que visualizamos inicialmente

BSSAP (Base Station Subsystem Application Part): Es una capa específica para GSM, corresponde a todo el procedimiento de autenticación y asignación de TMSI entre la BSC y MSC. Con otro protocolo se maneja de la terminal a la BSC, pero de aquí en más utilizan BSSAP.

TCAP (Transaction Capabilities Application Part): Esta capa es la base de lo que veremos a continuación, MAP. TCAP se encarga de manejar mensajes con sistema de invoke. Se encarga finalmente de manejar los mensajes MAP del modo que corresponde

MAP (Mobile Application Part): El MAP es la capa que trata comunicación entre la MSC y el HLR. En el se envía si es que el mobile tiene saldo, si tiene categorías para realizar llamados, manejar los datos del Location Update del usuario como el MSRN que se envía durante un llamado

Esta es la estructura de las capas:

El protocolo SS7 es parte vital de las comunicaciones en los sistemas celulares. La fuerza de el protocolo IP en las redes celulares es tal que el protocolo SS7 tiene una variación para trabajar sobre protocolo IP llamado SIGTRAN. Gran parte de los sistemas están migrando a esta solución.

ATM

Asynchronous Transfer Mode es un protocol que posee propiedades de circuito y conexión orientada, ajustándose a la perfección con wide área data networking (que serian redes amplias). ATM fue un protocolo concebido muy ambiciosamente pues buscaba abarcar varias tecnologías y presentar variadas soluciones de networking, lo cual lo hace un protocolo muy complejo. Esta complejidad hace costosa su implementación, razón que llevo a no aplicarselo como se buscaba, por ejemplo en las LAN (Local Area Network) tiene prácticamente aplicación nula.

El protocolo ATM transporta sus datos en paquetes de tamaño idéntico llamados celdas. Cuando una información desea transmitirse por ATM esta es fragmentada en celdas, estas celdas son llevadas a través de los switches que debido a sus prestaciones permiten su manejo con mayor facilidad.

Al ser un protocolo asíncrono, la información no es enviada en un intervalo regular y no necesita de ningún tipo de clock. Esto permite enviar las celdas según se requieran, según posibilidad y según QoS definido, logrando una mejor utilización del ancho de banda.

La conexión es orientada, es decir, se crean canales virtuales de modo a que se envíen los datos a los nodos deseados. La creación de este camino puede realizarse de dos formas, una es el establecimiento de un camino virtual permanentemente mediante configuración manual y otro es enviando primeramente celdas que gestionan un canal virtual.

Cuando el camino virtual está establecido, la celda, al ingresar a este va automáticamente hasta destino, no existe ningún otro tipo de enrutamiento requerido pues el camino ya está establecido

Por más que se establezca un camino el cual seguir, distintos servicios que utilizan el mismo camino pueden llegar a requerir distintas prestaciones, por ejemplo un canal de voz requiere poco retraso y un video permite más retraso pero mayor cantidad de datos. Finalmente, dentro de los canales virtuales se crean los llamados circuitos virtuales. En estos circuitos virtuales se define que ancho de banda manejan, que retraso poseen además de definir otro tipo de valores de QoS (Quality of Services) individualmente.

En ATM se especifica el adaptación layer como AAL. Los tipos de AAL están dados de acuerdo a las necesidades del canal. Si es que requieren un bit rate estándar o si solo requiere de una conexión ráfaga lo cual afecta en el QoS se les designa el AAL correspondiente.

Cuando se desea por lo tanto cursar tráfico, se debe primeramente identificar el camino que le corresponde mediante le parámetro VPI (Virtual Path Identifiar) y el circuito virtual que le corresponde mediante VCI (Virtual Circuit Identifier) el cual posee un configuración de QoS.

En IP los paquetes cuando son enviados atravez de la red pregunta en cada router que dirección deben tomar, donde deben ir. La conexión orientada es una de las grandes ventajas del ATM, el cual una vez establecido el canal, cursa su trafico sin cuestionamientos. MPLS es la búsqueda del IP de crear los caminos virtuales brindados por ATM.

MPLS

En redes celulares la transcendencia del protocolo IP se afianza de tal modo en que se predice su hegemonía en redes en un futuro cercano.

Este protocolo IP con el que acostumbramos vivir ya no tiene sorpresas para nosotros. Lo hemos analizado de pies a cabeza y esta tan utilizado que se nos hace escaso… lo que fundamenta la nueva IPV6.

Sin embargo toda conversación que se inicia en Redes Celulares y se hace paso por IP necesariamente lleva su camino hasta MPSL.

MPLS (MultiProtocol Label Switching) es un protocolo el cual crea caminos virtuales mediante etiquetas. Es decir entrando a la red MPSL con una etiqueta específica esta tiene un camino determinado para nosotros.

En la capa IP el paquete va preguntando en cada router que camino debe seguir, sin embargo, en MPLS se da una etiqueta la cual marca el camino sin buscar en una tabla de enrutamiento IP.

Funciona de este modo, un paquete llega a una red MPLS, por tanto se debe etiquetar el paquete de acuerdo a un camino. Donde se determina esta etiqueta en particular es el FEC (Forward Equivalente Class) y posteriormente se da PUSH a la etiqueta.

El punto de entrada en la red MPLS es llamado LER(Label Edge Routing), el cual envía el “paquete etiquetado” a un router destino. Este router analiza el “paquete etiquetado”, determina cual es la dirección la cual debe seguir y modifica su etiqueta de modo marcar camino al siguiente router, lo que se llama SWAP.

Cuando el paquete llega a destino, la etiqueta del router es removida, mediante un POP de la etiqueta y entregado a destino.

El camino lógico de etiquetas lleva el nombre de LSP (Label Switch Path) y los protocolos que lo manejan son dos: LDP (Label Distribution Protocol) y RSVP-TE (extensión de Resourse Reservation Protocol).

Finalmente lo atractivo del MPLS es la creación de un camino virtual, el cual tiene muchas similitudes con el ATM. La gran ventaja que tiene MPLS sobre ATM es que la MPLS se creó para ser complementario del protocolo IP donde ATM requiere de una capa de adaptación para transportar IP.

Enlaces de Red

Los terminales que desean conectarse a una red celular, ya sea para llamadas o mensajes, lo realizan mediante conexión por radios a una infinidad de antenas dispersas por todo el país

Realmente no son solo antenas, sino que son equipos que procesan parte de la señal digital, y al conjunto se le llama Base Station (Estacion Base). Las Base Stations tienen distintos nombres de acuerdo a la tecnología que les corresponde, por ejemplo, en GSM es BTS y en 3G es NodoB

Estas Base Stations se distribuyen por todo el país en gran número, por ejemplo, para cubrir el Paraguay en sus puntos de urbanización se requiere de cómo mínimo 1000 Base Stations, a su vez, estas Base Stations deben comunicarse con las MSCs, HLRs y el Billing System. Existe por la tanto una necesidad de enlaces entre estos nodos, es decir, se debe crear una red por toda la zona de cobertura

Los medios de comunicación utilizados como enlaces son comúnmente los siguientes

Microondas (MO): Los enlaces de MO son enlaces de radio los cuales conectan dos puntos mediante visualización directa entre sus antenas. A diferencia de los enlaces de radio entre los móviles y las Base Station, los enlaces de Microondas deben manejar mayor información y por tanto son de mayor capacidad. Las antenas microondas son de gran dimensión, y a medida que poseen más capacidad aumentan sus dimensiones

Fibra Optica (FO): Las fibras ópticas son tendidos de fibra que transportan haces de luz. La información eléctrica que se transmite entre los distintos nodos es primeramente transformada en luz mediante modem, esta viaja por la FO hasta el destino donde se demodula nuevamente en pulsos eléctricos. Las FO son de gran capacidad.

Las MO tienen la ventaja que solo se requiere alinear las antenas entre los dos puntos los cuales se desea interconectar, por tanto solo debe preverse los puntos que se debe interconectar además de reservar las frecuencias para enlaces entre ellas (cuidando no exista interferencia). Para la FO sin embargo debe tenderse fibra entre los puntos requeridos, es decir, hay que prever los postes por cuales va ir la FO si es aérea o si es subterráneo los ductos, y realizar el trabajo de llevar estos medios ópticos por donde corresponde sufriendo el riesgo que esta se corte debido a factores ajenos.

La ventaja de la FO es su gran capacidad, bastante mayor a la MO, y la posibilidad de alcanzar mayores distancias sin requerir repetición

Estas diferencias entre estos medios hacen a la telefonía celular utilizarlos del siguiente modo. Se crea un camino el cual posee una gran capacidad por todo el país, el cual recorre las rutas principales, y es llamado BackBone. El BackBone es de Fibra Optica. Por este BackBone se realizan ramificaciones de la red, distintos nodos que no pasan los línea directa por el BackBone se conectan al mismo mediante enlaces de MO.

Un ejemplo, en Paraguay existen 2 grandes ciudades: Asunción y Ciudad del Este. La ruta que conecta estas dos ciudades es Ruta 2, y por ella va la FO. Las Base Stations que están en el camino de la FO (Ruta 2) se conectan directamente a ella, un ejemplo: BTS1 está sobre la ruta 2 y se conecta directamente a la FO. Las que no, se conectan por enlaces microondas al nodo más cercano y de allí a la FO, ejemplo: BTS 2 se encuentra retirado 15Km de la Ruta 2 por lo que no se puede colgar de la FO, por lo cual busca al nodo más cercano que es la BTS1, se conecta a ella mediante MO y de la MO se conecta directamente a la FO.