Ton
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Técnic
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mpres
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de Telecomunic
a
ciones de Cub
a
S.A.
31
I
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t
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o
d
u
cc
i
ó
n
D
e
s
de hace má
s
de cien año
s
,
la
s
rede
s
de conmutación de
circuito
s
han dominado el pano-
tarjeta
s
de tronco
s
—lado central—.
Los circuito
s
s
on tomado
s
durante
el tiempo de duración de la comu-
nicación y el ancho de banda queda
comprometido con un
s
olo u
s
uario.
En los último
s
año
s
, la creciente
utilización de rede
s
de conmutación
de paquetes y el de
s
arrollo de tec-
nología
s
para integrar voz, dato
s
y
video en un solo medio, han dirigido
los esfuerzo
s
hacia el de
s
arrollo de
aplicaciones y
s
ervicio
s
s
oportado
s
por el IP —Internet P
r
otocol/
P
ro-
tocolo de Internet—, que dotado de
calidad de servicio para aplicacio-
nes en tiempo real, ha permitido el
proceso de integración de rede
s
,
anteriormente
s
eparada
s
, dando lu-
gar a lo que se conoce como NGN
—Next Generation Networks / Redes
de
P
róxima Generación—.
E
s
ta red debe suministrar sobre un
s
e concentra ahora en los denomina-
do
s
Soft
s
witch, que son los órganos
de control del sistema, las tarjetas de
línea
s
y de troncos son suplantadas
por pa
s
arelas o MG —Media Gate-
way
s—
que hacen una traducción de
formato
s
de circuitos a paquetes, y
vicever
s
a. Lo que antes constituía la
matriz de conmutación de una central
e
s
s
u
s
tituida por una capa de con-
mutación de paquetes, compuesta
por rede
s
de routers con capacidades
de priorización de tráfico y aptas
para
s
oportar protocolos con el fin
de ofrecer las clases de servicio que
demanden las aplicaciones.
P
or úl-
timo, lo
s
dispositivos propiamente
I
P
, denominados host, pueden conec-
tar
s
e directamente a la nube I
P
.
Hasta ahora han coexistido las
redes móviles, fijas y de dato
s
, cada
una con su red de gestión, y sus
rama de las comunicacione
s
paraúnico acceso a las instalaciones delprocedimientos de operación, admi-
el servicio de voz y, en lo
s
último
s
u
s
uario, múltiples aplicaciones —voz,nistradas de forma independiente.
50 año
s
, han
s
ido utilizada
s
comodato
s
y video—, a múltiples disposi-Las NGN, al tener una estructura
soporte para la tran
s
mi
s
ión detivo
s
, tanto fijos como móviles, utili-de transporte común así como una
datos. Su
s
componente
s
han evolu-zando tecnología de acceso de fibra,capa de control y de servicios cen-
cionado, pero
s
u e
s
encia
s
igue
s
ien-cobre o inalámbrica.tralizada, permite la integración,
do la mi
s
ma: una etapa de control,Haciendo una analogía entre lahaciendo que disminuyan los cos-
una matriz de conmutación, inter-NGN y la red de conmutación detos generales de explotación de la
face
s
de línea —lado abonado— ycircuito
s
, la inteligencia de la centralred.
Ar
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R
ede
s
de
P
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ó
x
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m
a
G
e
n
e
r
a
c
i
ó
n
NGN define una estructura de cua-
tro capas (ver
F
igura 1). La capa de
acceso, constituida por Media
Gateways (MG), convierte los
flujos de medios y de señali-
zación en flujos de tráfico I
P
. Los
MG pueden ser troncales, para
interconectarse con la red pública
—Public Switched
T
elephone Net-
work (
PS
TN)—; de acceso, para
abonados; o de señalización, que
pueden estar en puntos de la red
específcos o incorporados dentro
del MG troncal. Los MG tienen
capacidades dual homing.
S
ig-
nifica que cada uno de ellos puede
P
o
r
M
s
C
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@
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c
s
a
.c
u
Redes de
Próxima
Generación
en Cuba:
implementación y
experiencias
Versión de la ponencia del mismo título presentada en el III
S
eminario Internacional de Telecomunicaciones que se
s
ionó
durante la XII Convención y Exposición Internacional,
Informática, La Habana, 2007.
32
Tono Revista Técnic
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Empres
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de Telecomunic
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ciones de Cub
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S.A.
e
s
tar registrado en do
s
Soft
s
witch
s
diferentes, por redundancia. Residenvideoconferencias e incluye a las
además en e
s
ta capa: punto
s
de acce
s
o Wi-
F
i o IAD —Dispositivo deMáquinas de Anuncios Vocales —In-
Acce
s
o Integrado— de ha
s
ta 48 abonado
s
. A la capa de acceso seteractive Voice Response (IVR)—
conectan todo tipo de terminale
s
: teléfonos
P
OT
S
—Plain Old
T
ele-para informar sobre destinos inal-
phone Se
r
vice—, H323/
S
I
P
, celulare
s
de
s
egunda y tercera generación,canzables, rutas no existentes, infruc-
computadora
s
con
s
oftware para ejecutar llamadas telefónicas, así comotuosidad de la llamada, servidores para
di
s
positivos de
s
eguridad, denominado
s
cortafuegos o firewalls que seprovisión de servicios —altas, bajas,
ubican en los borde
s
de red que haya que proteger, tales como portalestraslados— y para controlar funciones
re
s
idenciales, corporativo
s
o en el núcleo NGN.de mantenimiento del sistema, entre
las más destacadas.
Im
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n
de
N
G
N
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C
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b
a
En el año 2005, ETECSA se vio
motivada a iniciar un cambio en sus
redes por los requerimientos de expan-
sión de sus líneas telefónicas y de
datos.
S
e iniciaron una serie de pruebas
de campo con tecnologías NGN de di-
versos proveedores para evaluar la
factibilidad de su empleo. A inicios del
2006, se decidió llevar a cabo el proceso
de implementación y se comenzó por
establecer un núcleo NGN, y un pri-
mer Nodo de Acceso Multiservicio
—Multiservice Access Node (M
S
AN)—
en Ciudad de La Habana.
N
o
d
o
de
A
cc
e
s
o
En el primer semestre del 2006, se
instaló un Nodo de Acceso
M
ultiservi-
cio (M
S
AN), que sustituyó a una Uni-
central de conmutación tradicional.
P
ara
dimensionar el hardware del nodo, se
hizo un estudio de la zona, de los tipos
de servicios y su cantidad para calcular
la cantidad y tipo de tarjeta
s
, debido a
que existen tarjetas de línea diferentes
para conectar abonados convencio-
nales, estaciones públicas y abonados
de voz y datos. El control de la llamada
entre el M
S
AN y el Softswitch se pro-
duce mediante señalización H248.
Cada abonado de VoI
P
—Voice over
IP— se identifica en el Soft
s
wtich por
la dirección I
P
del M
S
AN en com-
binación con el identificador de ter-
minación y el puerto de aplicación. De
esta forma, con una única dirección I
P
,
la del M
S
AN, se da servicio a todos
los abonados.
F
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1
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:
H
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w
e
i
,
2006
dad Remota de Abonado (URA) de una
La capa de conmutación de paquete
s
facilita conectividad a todos los
dispo
s
itivo
s
de la red. Bá
s
icamente e
s
una red de routers con funcio-
nalidades para
s
umini
s
trar calidad de
s
ervicio (802.1p, q), soportan
VLAN —LAN Virtuale
s
—, V
P
N L2-L3 —Redes
P
rivadas Virtuales a Nivel
2 ó 3—, MPLS —
M
ultiprotocolo de Conmutación de Etiquetas—, entre
otra
s
.
En la capa de control re
s
ide la inteligencia de la red, concentrada en los
Soft
s
witch
s
, que controlan
M
G, a
s
ignan recursos, controlan la llamada y
los protocolo
s
de
s
eñalización, por ejemplo, los procesos de auten-
ticación y facturación, control de la ba
s
e de datos de abonados y de los
GW a
s
ociados a
s
í como del árbol de análisis de rutas, para el enruta-
miento de llamada
s
hacia el re
s
to de la red.
La capa de ge
s
tión y
s
ervicio
s
provee soporte de operación de
comunicacione
s
y
s
ervicio
s
de valor añadido. Está integrada por servi-
dores de aplicacione
s
que manejan la lógica de los servicios y contienen
la
s
API —Application P
r
og
r
am Inte
r
face/Interfaces de
P
rograma— para
nuevas aplicacione
s
;
s
ervidore
s
de políticas de abonados, con contro-
le
s
de lista
s
de acce
s
o, ancho de banda, tráfico y calidad de servicio;
servidores de recur
s
o
s
multimedia, que realizan el procesamiento para
Ton
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S.A.
33
Al M
S
AN
s
e le han declarado todas las codificaciones típicas para el servicio
de voz —
s
erie G.UITT— aunque la codificación preferente utilizada es G729,
con una razón de codificación de 8 kbps, que se traducen en 24 kbps en línea,
debido a que a lo
s
20 byte
s
del paquete de voz se suman los 40 bytes de
encabezado
s
de lo
s
protocolos RT
P
— Real
T
ime Protocol/
P
rotocolo de
Tiempo Real—, UD
P
— U
s
e
r
Datagram Protocol/
P
rotocolo de Datagrama de
U
s
uario— e I
P
— Inte
r
net P
r
otocol/
P
rotocolo de Internet—. En este caso se
ahorra ancho de banda.
S
i
s
e tran
s
miten dato
s
por el canal telefónico mediante módems o se ha-
cen tran
s
mi
s
ione
s
de fax, la codificación cambiará automáticamente a
G.711 (64 kbp
s
), que
s
e convierten en 80 kbps en línea, debido a que el
paquete de voz tiene ahora 160 bytes y se suman 40 bytes de los encabezados
ya de
s
crito
s
. En e
s
te ca
s
o no se ahorra ancho de banda (ver
F
igura 2).
F
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2
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S
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La
s
s
alida
s
de lo
s
codificadores de voz y datos son independientes y
tienen redundancia.
S
i una falla o detecta fallo en el elemento siguiente,
conmuta a la re
s
erva y lo
s
paquetes de voz conmutan a la ruta alterna.
La conexión del M
S
AN con el núcleo NGN se hizo mediante flujos E1 a
travé
s
de la red
S
DH —Synchronous Digital Hierarchy/Jerarquía Digital
S
íncrona—, con do
s
r
oute
rs
s
irviendo de interfaz. Entre ellos se hizo correr
un protocolo de redundancia virtual (VRR
P
), simulando uno solo desde el
punto de vi
s
ta lógico, definiendo uno master y uno esclavo. En caso de falla
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de un
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r
, el que queda en servicio asume la función de master y los
paquete
s
de voz
s
alen por sus interfaces.
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y
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l
nú
c
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G
N
S
e tomaron en cuenta las siguientes consideraciones:
Š
Tráfico generado por los abonados por cada tipo de servicio: 0,15
erlang / abonado re
s
idencial; 0,8 erlang / abonados de Estaciones
P
ú-
blica
s
.
Š
La di
s
tribución de abonados dentro del M
S
AN.
Š
Tomando e
s
tadí
s
tica
s
de tráfico existentes, se estimó que el 20 % del
tráfico generado era local en el nodo y que el 80 % era entrante al núcleo NGN.
Š
Tipo
s
de codificacione
s
empleadas —G.711, G.729, G.723—.
Š
Duración de paquetización: (10 y 20 ms) y eficiencia de codificación:
99,5 %.
Š
P
ara la
s
eñalización con el Softswitch se estimó un consumo de ancho
de banda de un 1 %.
Con e
s
to
s
elemento
s
,
s
e calculó el ancho de banda necesario para los
s
ervicio
s
de voz, que fue de 4,51 Mbits. Teniendo en cuenta que los
abonado
s
a
s
ociado
s
al nodo consumen alrededor de 4 Mbits para la
tran
s
mi
s
ión de dato
s
(2 E1), se dimensionaron 4 E1 para el transporte de
todo el
s
ervicio de voz y datos, aunque en una primera fase circulará
s
ólo tráfico de voz.
R
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s
m
i
s
i
ó
n
En el enlace de tran
s
misión entre el M
S
AN y el UMG —
P
asarela de
M
edio
s
Univer
s
al—,
s
e hizo correr el protocolo O
SPF
—Open Short
Path Fi
rs
t
—
entre lo
s
4
r
outers para mantener la información de estado
de enlace
s
en la
s
ruta
s
. En caso de falla de un router, mediante O
SPF
se
informa a lo
s
re
s
tante
s
de que no se van a recibir más paquetes por su
interfaz.
F
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g
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S
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S.A.
35
El objetivo e
s
lograr un balance carga por conexiones, para que paque-
te
s
de una mi
s
ma llamada sigan siempre una misma ruta y la llamada
s
iguiente tome la ruta alterna. Esto evita variaciones en la demora que
deterioren la calidad del
s
ervicio percibido y se garantiza configurando
en lo
s
r
oute
rs
el protocolo O
SPF
con igual costo entre rutas, y simular
igual número de
s
alto
s
. En realidad todos los paquetes llegan primero a
CE1 por e
s
tar configurado en el protocolo VRR
P
como master y se siguen
la
s
trayectoria
s
: M
S
AN-CE1-
P
E1-UMG por arriba, y por debajo: M
S
AN-
CE1-CE2-
P
E2-UMG.
E
s
ta configuración no funcionó de la forma prevista después del corte,
debido a problema
s
s
imultáneos que se sucedieron con el aumento de la
carga de tráfico con má
s
de 550 abonados en servicio, que incrementó la
carga de lo
s
proce
s
adore
s
de los routers con varios protocolos a la vez.
La configuración del balance resultó por porcientos de carga y no por
conexione
s
. E
s
to provocó desbordamiento de buffers de los routers,
pérdida
s
de paquete
s
y con
s
umo de ancho de banda superior al plani-
ficado, aunque nunca por encima de la capacidad de transmisión en
s
ervicio. Lo
s
pico
s
máximos alcanzaron alrededor de 6,5 MB y se
encontraban in
s
talado
s
4 E1 (8,192 MB). Hubo quejas de usuarios, y
e
s
ta
s
condicione
s
obligaron a simplificar la ruta de transmisión y
pre
s
cindir de la redundancia automática.
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ciones de Cub
a
S.A.
P
o
s
teriormente al corte, se montó un laboratorio con una maqueta y 6 rout-
e
rs
, 4
s
imulando la tran
s
misión y 2 en los extremos con Gateway GW H323
incorporado
s
s
imulando
s
ustituir AMG y UMG.
S
e trabajó hasta obtener
la
s
configuracione
s
que debían haber tenido los routers para su fun-
cionamiento correcto. La figura 7 muestra paquetes de dos llamadas si-
multánea
s
con puerto
s
origen distinto generadas desde el GW A —simula
A
M
G—, que llegan a la tarjeta de red GWB —simula UMG— por dos vías
diferente
s
.
D
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P
La UNTSW —Unidad de Negocio
s
de Tecnología y
S
oftware— a
s
ignó un
bloque de direccione
s
I
P
v4 —Ver
s
ión
4 de IP— de una red cla
s
e A con
s
ub-
netting, para que fuera po
s
ible la
implementación de NGN.
S
e re
s
erva-
ron direccione
s
para todo el equipa-
miento NGN, lo
s
r
oute
rs
y la
s
diferente
s
LAN —núcleo, nodo y
las aplicacione
s
a
s
ociada
s
a NGN—.
Po
s
terior al corte,
s
e realizó un
estudio del direccionamiento, y
s
e
hizo una propue
s
ta de di
s
tribución
de las direccione
s
I
P
.
N
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a
n
c
e
d
e
c
a
r
g
a
lo
s
destinos finales, entre otras funciones. Además se encuentran servi-
dore
s
asociados al Softswitch, como los de facturación, de operación y
mantenimiento, de gestión, IVR, etc., además de firewalls de seguridad
para proteger el equipamiento concentrado en el núcleo, y switches
como interfaces de conexión de redes externas.
El U
M
G está fuera de los firewalls para que los paquetes de voz no
s
ufran demoras innecesarias. El UMG tiene el MG de señalización
incorporado, y maneja M2UA, por lo tanto, se han definido puntos de
s
eñalización entre el Softswitch y las centrales tandems de la red pú-
blica. El sincronismo de la red NGN se tomó de la red
S
DH.
Durante el proceso de instalación se solucionaron en los problemas de
climatización existentes en el local del núcleo así como el aseguramiento
energético independiente para NGN, con un bastidor
P
D
F
—Power Dis-
t
r
ibution Frame— para la distribución de corriente directa a todo el
equipamiento, conjuntamente con un panel de distribución de corriente
alterna para alimentar las
P
C existentes.
El UMG se interconecta a la
PS
TN a través de flujos E1, dividiendo
tráfico hacia las centrales tandems de la red pública al 50 %.
S
e in
s
talaron dos aplicaciones adicionales acopladas a la NGN: varios
GW con protocolo
S
I
P
dando servicio a una zona rural a través de un
s
i
s
tema de radio WiMAX y videoteléfonos H323, a través de la red
ATM/
F
R de Cubadata.
El núcleo NGN contiene al Soft-
switch, que realiza el control de
las llamadas, el proce
s
amiento
de lo
s
protocolo
s
multimedia co-
mo SIP y H323, y de lo
s
no multi-
media, como H248 y
M
GC
P
—Media Gateway Cont
r
ol P
r
o-
tocol—, tiene el control de la
s
ba
s
e
s
de dato
s
de abonado
s
para
decidir si se autoriza poner una
llamada, genera lo
s
ticket
s
de
facturación, que
s
on almacenado
s
en los
s
ervidore
s
, tiene la
s
ba
s
e
s
de datos de configuración de lo
s
GW conectado
s
a él, contiene el
árbol de análi
s
is de la numeración
para enrutar la
s
llamada
s
hacia
F
i
g
u
r
a
8
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Técnic
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de Telecomunic
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ciones de Cub
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S.A.
37
S
e in
s
talaron teléfono
s
extrarradios con numeraciones de la localidad
donde
s
e encuentra el nodo para ejecutar pruebas remotamente.
S
e
utilizó un flujo E1 dedicado entre el núcleo y un sitio remoto donde se
encuentran
s
ervidore
s
para movimiento de abonados —altas, bajas,
tra
s
lado
s
—, almacenar trazas de los firewalls para su análisis y de
facturación.
S
e
gu
r
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d
a
d
Conforme a la recomendación de seguridad UITT X.805 para redes NGN,
s
e comprobó la conmutación de tarjetas activas/standby del Softswitch,
UMG y AMG. La
s
P
C que intervienen en el sistema de gestión fueron
habilitada
s
con Window
s
2000 y parcheadas convenientemente, defi-
niendo ademá
s
en lo
s
fi
r
ewall direcciones I
P
, MAC y puertos, de los
di
s
po
s
itivo
s
que pueden acceder al sistema, además de listas de acceso
y re
s
triccione
s
para garantizar políticas de seguridad.
S
e prevé las
prueba
s
del protocolo I
Ps
ec —Internet Protocol Security/
S
eguridad I
P
—
y V
P
N —Rede
s
P
rivada
s
Virtuales— cuando se expanda el escenario de
implementación.
E
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s
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ó
n
de
N
G
N
Como parte del plan de modernización y expansión del servicio
telefónico a partir del 2006, se comenzó un proyecto para dar servicio al
s
uroe
s
te de Ciudad de La Habana, donde habrá presencia en una serie de
F
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38
Tono Revista Técnic
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Empres
a
de Telecomunic
a
ciones de Cub
a
S.A.
s
itio
s
, de Nodo
s
de Acceso Multiservicio (M
S
AN), hasta alcanzar cifra
de 20 000 línea
s
, apoyándose en la naciente red I
P
-M
P
L
S
que la Unidad
de Negocio
s
de Dato
s
s
e encuentra implementando.
P
ara materializar e
s
te propósito, en coordinación con la Unidad de
Negocio
s
de Dato
s
,
s
e han definido los
P
untos de
P
resencia (
P
O
P
’s) del
backbone I
P
/M
P
L
S
, donde se entregaría el tráfico I
P
para ser trans-
portado, en dependencia siempre de las capacidades de ancho de banda
di
s
ponible
s
. Durante el 2007 se ha trabajado en dicha expansión y se han
logrado in
s
talar alrededor de 16500 líneas que sustituyeron a dos cen-
trale
s
analógica
s
.
Actualmente exi
s
te una diferenciación de equipamiento NGN en cuanto
a la
s
rede
s
fijo-móvil.
S
e aspira a un equipamiento universal que cubra
amba
s
demanda
s
en cuanto a Softswitch, UMG,
S
oftware de Gestión, y
otro
s
di
s
po
s
itivo
s
, para minimizar los costos de inversión, operación y
mantenimiento, y dar un paso más hacia la convergencia de redes y
s
ervicio
s
.
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2006.
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2005.
1. La expan
s
ión de NGN en Cuba impone un nuevo enfoque en la
explotación de la red de telecomunicaciones, debido a que se solapan las
frontera
s
entre conmutación, transmisión, datos, gestión, etc.
2.
S
e requieren de nuevos conocimientos en temas de seguridad de
rede
s
, porque
s
e moverá tráfico I
P
, en temas de direccionamiento I
P
, para
realizar una ejecución ordenada, la seccionalización de interrupciones
requerirá de mayor preci
s
ión porque coexistirá tráfico de voz y de datos.
E
s
pecial atención requerirán los temas de implementación de redes
privada
s
virtuale
s
que garantizarán la privacidad dentro de un medio
compartido y
s
erán parte de los mecanismos de seguridad de la propia red,
a
s
í como lo
s
de Calidad de
S
ervicio (Qo
S
) para optimizar los recursos
di
s
ponible
s
y mantener la estabilidad del servicio.
3. También
s
e pre
s
entaron problemas que constituyeron experiencias
para la
s
implementaciones que han de ponerse en explotación.
4. La implementación realizada, que está en servicio desde junio del
2006 demo
s
tró que e
s
posible comenzar a transitar hacia una red de
conmutación de paquetes, utilizando eficientemente el ancho de banda,
di
s
minuyendo lo
s
co
s
to
s
, y agilizando la puesta en servicio del equipa-
miento.
