Interconexión IP

VoIP - Telefonía IP

Interconexión IP

Numeración para Servicios IP

Tecnologia de la interconexión IP

La interconexión IP se puede dar en dos situaciones diferentes:

Interconexión con la telefonía tradicional (SS7/TDM) mediante pasarelas IP/TDM
Interconexión directa IP/IP, que a su vez puede ser:
- entre arquitecturas IMS
- entre sistemas SIP/RTP o arquitecturas mixtas.

A continuación se expondrá como se efectúa la interconexion en dichas situaciones, tanto en señalización como en cuanto al medio a comunicar, salvo en lo referente a como se convierte la numeración E.164 del lado TDM en URI en el lado IP, que el caso más simple se efectúa con una tabla de relación ubicada en el Registrador SIP, y en los casos más evolucionados se realiza tal como se explica en el conjunto de artículos que tratan sobre Enum

Pasarelas o Gateways para interconectar IP/TDM

Las técnicas que se viene utilizando para la interconexión de redes telefónicas TDM/SS7 son semejantes a las que se emplean para la interconexión de ese tipo de redes con una red IP; también se realizan en un Punto de Interconexión, PdI.

En el caso de la interconexión de una red TDM con una IP, la red IP tiene que disponer de unos elementos denominados pasarelas o "gateways" que convierten las comunicaciones del lado IP a los formatos y protocolos utilizados en la parte TDM. Las pasarelas se ocupan básicamente de las labores siguientes:

Adaptan la señalización SS7 a H.323 o SIP (y viceversa). La adaptación de la numeración E.164 (lado STDP) en URI (lado IP) se efectúa en el Softswitch por el Registrador SIP, o por un servicio Enum.
Adaptan el contenido (media, en inglés), sonido o imagen, efectuando una transcodificación cuando sea preciso.

Las pasarelas se controlan por medio de protocolos, tales como los que se indican a continuación:^[1]

Hay numerosos fabricantes comerciales de pasarelas. Para mostar algún ejemplo de pasarelas de grado telefónico, basta mostrar los media gateways de Cisco del tipo AS5300 y AS5400, y los equipos de Cosmact y Huawei, Tekelec, Ericsson, Lucent, Sonus, Vegastream, etc.

En el mercado también hay pasarelas de grado doméstico o para uso en oficinas con una oferta muy amplia a precios muy competitivos. Se utilizan cuando una centralita privada IP ha de conectarse a líneas de enlace analógicas; por tanto han de efectuar una función que en cierto sentido es parecida a las pasarelas de operador: transformar la señalización IP en su equivalente analógico o RDSI (con señalización SS7 o R2) y quizás también en muchas ocasiones han de recodificar el flujo de voz. A título de ejemplo a continuación incluimos algunas imágenes.

Pasarelas IP/GSM/3G

Del mismo modo que en el mercado se encuentran pasarelas IP/TDM también hay pasarelas IP/GSM e IP/3G que están orientadas a satisfacer las necesidades de los usuarios domésticos u hoteles y oficinas situadas en zonas que no tengan suficiente cobertura mediante redes fijas.

En muchos casos tras la pasarela, en el lado privado, se instala una pequeña centralita IP.

Interconexión IP-IP entre redes SIP-RTP

La interconexión entre redes IP puede llevarse a cabo directamente, sin necesidad de pasarelas de conversión, puesto que no habría nada que convertir: la señalización en ambas redes sería SIP y el flujo de contenido en ambos lados estaría encapsulado con RTP. Además, la interconexión IP no estaría restringida a las comunicaciones vocales sino que se extiende de forma natural a todo tipo de comunicaciones multimedia.

Por razones de seguridad, contabilidad del trafico, llamadas a los servicios de emergencia y de facilitar la interceptación legal, las redes IP suelen emplear unos elementos en la interconexión que están ubicados en la frontera o punto de interconexión de las redes, que reciben el nombre de Session Border Controllers y que a su vez comprenden dos elementos:

Signaling Border Element: Elemento frontera encargado de la señalización. Adicionalmente estos elementos pueden realizar funciones de control de admisión, privacidad, encriptación, calidad de servicio, conversión de protocolos, etc.

Data Border Element: Elemento frontera encargado del tráfico de usuario. Pueden realizar funciones de adaptación de formatos (transcodificación) y de interceptación legal.

Generalmente ambas funciones de señalización/tráfico se concentran en un mismo equipo, el controlador frontera de sesiones (Session Border Controller), de los que se pueden encontrar numerosos fabricantes comerciales.^[2]

Como se ha indicado más arriba, el Controlador Frontera de Sesiones o Session Border Controller (SBC) es un dispositivo opcional, no es de uso obligado, que se instala en la frontera de una red IP, en el punto en que el ISP u Operador se interconecta con un Punto neutro u otro operador. Lleva la cuenta del comienzo y terminación de cada sesión y, a diferencia de la mayoría de los elementos de una red IP, también lleva dentro de la red del operador de acceso el control de los dos elementos que componen una llamada: la señalización y el contenido (voz, video o datos).^[3]

Los SBC pueden tener dos tipos de arquitecturas:

El Controlador Frontera de Sesiones o Session Border Controller (SBC) autónomo - que tiene los recursos e inteligencia precisos para procesar la señalización y el contenido (voz, video o datos) de una llamada de VoIP.
El Controlador Frontera de Sesiones o Session Border Controller (SBC) distribuido - En este caso, las funciones de control de la señalización y del contenido está divididas en dos sistemas que se comunican entre si.

Funciones de un SBC

Atravesar NAT

Una de las principales funciones del SBC consiste en que se pueda proporcionar servicios SIP a través de los NAT y Firewalls que tenga la red o el usuario. Este problema es, a su vez, doble:

Generalmente los Firewalls pueden abrir y cerrar puertos dinámicamente cuando lo pida la señalización, pero no suelen atender flujos de voz, video o datos no solicitados.
Los NATs impiden la comunicación multimedia bidireccional, dado que las direcciones IP privadas y los puertos de los dispositivos cliente (Teléfonos IP, etc.) no se enrutan hacia la red pública.

Por tanto, las llamadas entrantes no se pueden atender cuando hay NATs o Firewalls.

Sin embargo, los SBC permiten atravesar NAT/Firewalls sin que sea preciso instalar más aparatos.

Seguridad

Los SBC protegen a los principales elementos de la red, como son los Softswitches, de ataques externos, e identifican a tiempo los ataques maliciosos a la señalización. También suelen tener funciones de ocultar la topología de la red y suprimir de la señalización la información interna de la red, de modo que estos detalles privados no se propaguen al exterior.

Calidad de Servicio

Por las características del punto frontera donde se instalan, los SBC están en un lugar privilegiado para controlar la calidad de las comunicaciones y facilitar el cumplimiento de los Acuerdos sobre Calidad del Servicio, (o Service Level Agreements, SLA, en inglés).

Control de Admisión de la Sesión (de la llamada) - los SBC controlan el número de llamadas simultáneas y el ancho de banda preciso y pueden rechazar nuevas llamadas para no perder la calidad de aquellas que estén en curso.
Vigilancia - los SBCs se ocupan que la señalización sea conforme al medio que se transmite, y pueden descartar los excesos que se produzcan. Así se previene que haya robos de servicios y ataques de denegación de servicio, DoS.
Liberación del Medio - hay ocasiones en las que una sesión se puede transportar con absoluta eficacia dentro de la red del usuario, sin que tenga que salir a otras redes. En estos casos el SBC hará que el medio fluya directamente entre los dispositivos clientes, es decir los User Agents (UA) situados en los extremos de la llamada.
Recalificación de la QoS - los SBCs analizan y opcionalmente reescriben los parámetros de calidad de los datos del usuario (bits de Tipo de Servicio y bits de DiffServ Code Point). Así el usuario recibe la QoS que haya contratado. Cuando se emplea un SBC en un Punto de Interconexión pueden hacer un mapeo de los parámetros de calidad de un operador a los del otro operador.

Problemas regulatorios en la interconexión IP/IP

La interconexión de redes IP que proporcionen el Servicio Telefónico Disponible al Público, STDP, puede presentar problemas de varios tipos:

De orden funcional, que podrían afectar al servicio que espera obtener el usuario
De orden económico, que afectan al modelo de precios mayoristas.

Problemas de orden funcional

Dado que el servicio telefónico que presta un operador con la tecnología de Telefonía IP no tiene una geografía determinada y nítida, como la telefonía tradicional, y que puede prestarse desde cualquier país a usuarios ubicados en cualquier lugar del mundo, conviene tener presente las circunstancias del ejemplo que presentó Brian Rosen a la FCC en 2003, que se exponen en la página de Wikitel sobre Telefonía IP.

Los problemas de orden funcional se derivan de que el servicio telefónico, independientemente de la tecnología con que se preste, ha de disponer de facilidades para la Interceptación Legal y para llamar a servicios de emergencia. Sin embargo, cuando se efectúa con la tecnología de Telefonía IP que estamos tratando en este artículo, se dan unas circunstancias en las que puede resultar extraordinariamente complejo, o incluso en ocasiones imposible.^[4].

Los problemas de orden funcional se refieren a:

Interceptación legal
Llamadas a servicios de emergencia
Alimentación eléctrica de los terminales

Interceptación Legal

Para explicar la interceptación legal en el ámbito del servicio telefónico disponible al público (STDP) basado en Telefonía IP, hay que tener presente que la señalización (el establecimiento de la sesión) está absolutamente separado del contenido (la voz e imágenes) que intercambian los interlocutores. Por tanto, la Interceptación Legal queda fuera de las posibilidades del Operador de Telefonía IP (el operador que proporciona la señalización SIP u otra) y se ha de efectuar por el operador de acceso. ^[5]

Para facilitar las interceptaciones, los jueces podrían exigir al operador de Telefonía IP que comunique en tiempo real al operador de acceso los intentos de inicio de sesión de aquellas de personas sujetas a órdenes de interceptación, es decir, sus metadatos. ^[6]

Es bien diferente la responsabilidad legal y coordinación necesaria si ambas figuras coinciden en la misma compañía, que si estan en compañia separadas, y más problemático aún si la que ofrece el servicio de Telefonía IP (la que establece el inicio de las llamadas) está situada en algún país extranjero, bajo diferente jurisdición regulatoria y jurídica.

En todo caso la Interceptación Legal se ha de efectuar sin que las personas que están comunicándose observen ningún cambio o alteración en sus comunicaciones. Los Session Border Controllers del operador de acceso se ocupan de interceptar tanto de la señalización como la voz, datos o video sin que las partes en conversación se den cuenta de ello.

Wikitel tiene una página dedicada a la Interceptación Legal, que puede visitar para una mayor información.

Servicios de Emergencia

En las llamadas a servicios de emergencia ocurre lo contrario que en el caso anterior, puesto que cuando una persona llama a los servicios de emergencia, el operador de acceso desconoce que se trata de una llamada de voz y con más razón aún desconoce que se trata de llamar a servicios de emergencia. ^[7] Es el operador de Telefonía IP quien conoce estas circunstancias. Un ejemplo muy ilustrativo se expone en el informe que Brian Rosen presento al FCC en 2003. ^[8]

Por tanto, el Operador de Telefonía IP deberá remitirla la llamada al servicio de emergencia más próximo a la persona llamante. Este tipo de llamadas siempre se han de enrutar bajo cualquier carga de tráfico. No obstante, en muchos paises la regulación suaviza la exigencia de desviar llamadas a los servicios de emergencia cuando se emplea tecnología IP, siempre que el usuario esté claramente informado de dicha carencia.^[9]

Alimentación eléctrica del terminal

Que el terminal haya de ser alimentado por el usuario no es estrictamente un problema regulatorio, sino una cuestión que debe conocerse; del mismo modo que la generalidad de las personas saben que deben ocuparse de tener cargado el teléfono móvil para que funcione, también han de saber que en el caso de un terminal de telefonía IP son responsables de proporcionarle alimentación eléctrica, salvo que el operador de acceso se ocupe de ello.

Problemas de orden económico

La interconexión IP es de distinta naturaleza que la interconexión telefónica tradicional SS7/TDM. En esta última lo que se interconecta es:

los elementos de red
el servicio telefónico (señalización + procedimientos + contenido) y
el sistema o cadena de pagos de dicho servicio, al menos en los países de la modalidad Calling Party Pays.

Mientras que en las redes IP hay una absoluta separación entre los servicios y las redes. Lo que se interconecta en IP es:

tráfico de datos, en una red cuya disponibilidad es always on (no se inician y terminan sesiones de tráfico).

Los servicios IP (sean voz, telefonía, televisión, navegación, presencia, etc) se forman, controlan y facturan en niveles o ámbitos distintos del tráfico y quedan separados de este. El operador del servicio puede ser distinto del operador de red e incluso desconocerse, por estar ubicado en otro país y no mantener ninguna relación mercantil o contractual. Por tanto, el presente artículo se centra en la problemática económica de la interconexión de redes IP/IP. También se trata circunstancialmente sobre la interconexión del servicio telefónico disponible al público en redes mixtas SS7/TDM - SIP/RTP, como un fenómeno temporal que debiera desaparecer con el paso del tiempo.

Para comprender bien los párrafos que siguen hay que diferenciar con nitidez los dos conceptos: redes y servicios que son tan familiares a los operadores y reguladores que en muchas ocasiones se trata sobre ellos sin advertir al lector de la diferencia.

Modelos de precios de interconexión

Hipotéticamente la interconexión IP puede ser una combinación de peering y tránsito.^[10]

Peering.- El peering consiste en un acuerdo bilateral suscrito por dos operadores o ISP para intercambiar tráfico de sus propios clientes en pura reciprocidad, es por tanto una variante de interconexión por capacidad; generalmente no conlleva pagos entre los operadores, puesto que suelen emplear la fórmula "Bill and Keep" BAK.

Tránsito.- En la interconexión IP en tránsito un operador acuerda llevar el tráfico de otro operador hacia un tercer operador o punto de interconexión; la hipótesis más habitual es que se trate de un intercambio oneroso, si bien también se emplea la modalidad de tránsito reciproco, caso que se podría clasificar como una variante de peering (con lo que entonces la interconexión quedaría reducida a peering).^[11] También es habitual que un acuerdo de tránsito incorpore servicios complementarios, tales como Service Level Agreements, Soporte, Centro de Gestión de Red y similares.

Peering entre dos Operadores

Tránsito de un Operador a otros dos

Naturaleza de los pagos de terminación telefónica

Puede que algunos servicios IP incluyan el concepto de "sesión", como un espacio de tiempo ocupado por una actividad que tiene un inicio y un fin; en dicho caso hay que tener presente que se trata de "sesiones simbólicas", establecidas como parte del servicio para, por ejemplo, diferenciar entre distintas conversaciones, pero estas "sesiones" no tienen nada que ver con las de la telefonía tradicional donde al iniciar una sesión se asignan ciertos recursos de red al usuario para su uso exclusivo mientras dure la sesión, momento en que quedan liberados, hasta que los solicite un nuevo usuario. En las sesiones simbólicas no ocurre nada de eso, el operador de red ni interviene, ni dedica recursos, ni siquiera conoce el inicio o final de la sesión.

La primera consecuencia de un sistema de comunicaciones "always-on", donde no hay sesiones en la red es que, si no hay inicio ni terminación de las mismas, el concepto de pago por terminación entre operadores de red pierde su razón de ser.

Esta diferente naturaleza del tráfico, que siempre está disponible y no exige que se dediquen elementos de red en exclusiva al usuario, y su separación de los servicios, tiene un evidente reflejo en las modalidades económicas de la interconexión.

En el modelo económico mayorista del servicio telefónico tradicional de los paises Calling Party Pays^[12] la red de quien inicia la llamada ha de pagar una cantidad a la red que la termina, esa cantidad combina el uso de la red, el servicio telefónico y otros gastos accesorios. La experiencia económica demuestra que todos los operadores tienden a poner los pagos por terminación al precio más alto posible, sobre todo en telefonía móvil. En este fenómeno, que se suele calificar como monopolio de terminación, los pagos por terminación no obedecen estrictamente a que haya costes del servicio de voz a recuperar en el tramo de terminación, ni a sesudos estudios de contabilidad analítica, más bien responden a que muchos años atrás, cuando se inició esta modalidad CPP, el operador de terminación trató de hacer algo muy humano como es cargar, repartir o trasladar -como prefiera decirse- el margen del único beneficiario de la llamada: el operador de origen. Lo cual ha sido respetado desde entonces por los operadores de los países CPP, puesto que les resulta conveniente para sus modelos de negocio.

En los acuerdos de interconexión de los países de la modalidad Receiving Party Pays los operadores también negocian los precios de interconexión. Sin embargo en dicho modelo no cobra el operador que inicia la llamada, por tanto no existe el monopolio de terminación, puesto que el cliente de terminación, el que recibe la llamada, es quien paga puede hacer presión para que el precio sea competitivo (de no ser así cambiaría de compañía), consecuentemente es habitual que los operadores acuerden que el precio de interconexión por terminación sea cero. La razón de que el precio sea cero es que si se estableciesen precios más altos de cero su único efecto consitiría en complicar la contabilidad, sin que con ello se consiga trasladar o repartir margen alguno. Lo cual se conoce como modelo Bill and Keep (cada operador factura a sus clientes y no paga nada a los demás operadores que intervengan).

Pero en la interconexión IP, como se ha indicado más arriba, no hay sesiones en la red, ni hay inicio ni terminación, se interconecta tráfico digital -flujos RTP y mensajes SIP- por tanto genérico, en consecuencia los pagos entre operadores de red por terminación pierden su razón de ser.

Sin embargo, la realidad regulatoria de estos años de transición de las redes telefónicas tradicionales hacia un sistema que sea todo IP, es que la problemática de interconexión e interoperabilidad que por ahora plantean los operadores trata de interconectar situaciones mixtas, por tanto además de interconectar redes también se han de interconectar servicios, por ejemplo: el STDP con tecnología SS7/TDM de un operador con el STDP con tecnología IP de otro operador. ^[13]

En ese contexto de interconectar una situación mixta, combinando la red IP con el STDP se entiende que se imponga la obligación al operador con PSM de ofrecer un acceso razonable a los servicios prestados mediante técnicas IP, para evitar, en la medida de lo posible, la situación conocida como “jardín vallado” en la que el operador con PSM disfruta en su red de las técnicas IP mientras que a sus competidores únicamente les ofrece interconexión SS7. Esta situación no es deseable ya que, por un lado, reduce la interoperabilidad de los servicios y, por otro, no es técnicamente eficiente, ya que requiere el uso de elementos de red adicionales (los equipos pasarela).^[14] Del párrafo que precede se desprende que los reguladores no ven con mucho cariño que la interconexión se realice forzosamente con la red tradicional TDM y prefieren que, cuando sea posible, se haga directamente entre redes IP. Sin embargo, cuando se dan esas situaciones mixtas los reguladores aún no entran a analizar el concepto de sesión y de pago por terminación, por lo que, por ahora, evitan alterar las costumbres e intereses de los operadores tradicionales.

Pagos en la interconexión IP

En definitiva, por lo que se ha visto más arriba, hoy en día los pagos mayoristas de los servicios tradicionales proceden de la antigua mentalidad, típica de la conmutación de circuitos telefónicos, que en los países CPP está impregnada de un sentido direccional: causa -> efecto, ó inicio -> terminación, penalizando a quien solicita iniciar un servicio, porque en aquellos no tan distantes tiempos era necesario dedicarle recursos exclusivos. Pero el moderno mundo IP es always on, en la red no existe el concepto de sesión, no hay circuitos o elementos dedicados exclusivamente a ningún usuario, y hay una separación entre la red y el servicio, por tanto la direccionalidad pierde toda su fuerza puesto que no existe un inicio de sesión, o si esa direccionalidad afectase al precio del servicio sería trivial invertir el sentido.

Cuando las redes sean de calidad o velocidad heterogénea los pagos por interconexión podrían diferenciarse en precio en función del ancho de banda y QoS.

Pero cuando la QoS y el volumen y velocidad del tráfico a interconectar sean homogéneos se interconectarán mediante acuerdos de peering

Los pagos por interconexión en las redes IP, cuando las redes sean de calidad o velocidad heterogénea, podrían diferenciarse en precio en función del ancho de banda y QoS que se solicite. Y cuando la QoS y velocidad del tráfico a interconectar fuesen lo suficientemente homogéneos podrían interconectarse mediante acuerdos de peering.^[15]

De lo expuesto se desprende como conclusión que el modelo económico de interconexión IP está aún en sus comienzos y necesita más análisis, reflexión, debate y un posterior desarrollo regulatorio.

El periodo de transición de un modelo de interconexión telefónica (rico en pagos por terminación) hacia un modelo de peering de tráfico más desinflado económicamente (sin pagos por terminación) puede tener un efecto negativo en el desarrollo de las redes, puesto que disminuye el interés de los operadores de red a modernizarlas hacia todo IP con arquitectura NGN. Los operadores de red preferirán defender una estratégia de interconexión ineficaz, pero de mayores márgenes, en particular los operadores de móviles. El corolario de lo expuesto es que si los reguladores esperasen a que haya redes NGN para resolver la interconexión, quizás estas nunca lleguen; por eso han de estudiar y elaborar ahora las condiciones de la interconexión IP, con una correcta visión del futuro.

↑ Aún no están todos ellos desarrollados en Wikitel
↑ A título de ejemplo citaremos:
↑ Basado en la página web de Newport Networks
↑ Por ejemplo si el usuario está en un acceso remoto con RPV (VPN), por tanto en tunel con encriptación
↑ Vea en la página de Interceptación Legal las circunstancias en la que el operador de acceso no podría afectuar la interceptación
↑ Solamente tiene sentido cuando el operador de acceso pueda procesar a tiempo dichos datos
↑ El operador ordinario de acceso no dispondrá de Session Border Controller e incluso si lo tuviese, no conocerá el carácter o contenido de los datos que pasan por su red, puesto que sus clientes pueden estar en VPN y en itinerancia.
↑ Lo puede leer en castellano en el artículo de Wikitel sobre Telefonía IP
↑ Véase la página de Wikitel sobre Planificación para emergencias
↑ Para más información puede ver el informe de NRIC V Interoperability Focus Group, “Service Provider Interconnection for Internet Protocol Best Effort Service”, punto 2.5
↑ Véase, por ejemplo, en el caso de internet público, el artículo de Wikitel sobre puntos neutros
↑ Que son la inmensa mayoría, salvo unos pocos países que funcionan bajo la modalidad Receiving Party Pays, como EEUU, Canadá y Singapur
↑ La consulta de BT sobre las implicaciones en interconexión del acuerdo de recogida y entrega de tráfico de servicios vocales nómadas de Clear resuelta por el Consejo de la CMT el 8/1/2009 es bien representativa del problema
↑ Pág. 37, Punto IV.3.3, de la Resolución del Consejo de la CMT de 12/12/2008 por la que se aprueba la definición y el análisis del mercado mayorista de acceso y originación de llamadas en la red telefónica pública en una ubicación fija, la designación de operador con poder significativo de mercado y la imposición de obligaciones específicas, y se acuerda su notificación a la Comisión Europea.
↑ La QoS, en el contexto que nos ocupa, trata de la garantía del retardo, de la variación del retardo, de la pérdida de paquetes y de la tasa de error