Como gestionar estallidos de tráfico en las redes 4G y 5G

Han pasado varios años desde que las primeras redes LTE comenzaron a funcionar, pero ahora casi todos los dispositivos habilitados para telefonía móvil admiten LTE para el servicio 4G. Sin embargo, a pesar de la rapidez con que se ha adoptado la tecnología 4G, los operadores de telefonía móvil de todo el mundo ya están empezando el proceso de transición hacia LTE-Advanced (LTE-A), lo que les obliga a realizar cambios drásticos. 

 Mientras que la implementación y penetración de LTE han sido muy populares en Norteamérica y Europa, ahora son los países de Latinoamérica quienes llevan la delantera mundial en la tasa de crecimiento de conexiones LTE con un impresionante crecimiento de 396 por ciento el año pasado. La demanda de capacidad de red y mayores velocidades de datos continúa aumentando sin cesar, y para poder satisfacerla, los operadores deben conocer las limitaciones técnicas de capacidad y los patrones de tráfico que pueden interferir con las experiencias de los usuarios.

Limitaciones de la red

Pasar de 2G y 3G a LTE exige que los operadores de redes se ocupen de diversos problemas de infraestructura, la mayoría relacionados con la capacidad de sus redes, dado que LTE es un salto enorme en términos de capacidad por usuario final. A diferencia del tráfico de red 3G, que ofrece una capacidad limitada y es típicamente constante en el tiempo, los patrones de tráfico de 4G y LTE-A son mucho menos estables. Tienden a sufrir picos instantáneos, en donde, por  lapsos cortos de tiempo, el tráfico excede su capacidad de red de debido a intensos flujos de tráfico del tipo multimedia, teniendo como resultado una demanda creciente en servicios de video y datos. 

Veamos el siguiente ejemplo: un solo flujo de televisión de 4K de Netflix utiliza 15 Mbps por sesión —las fuerzas de seguridad y los  entes municipales expanden la cobertura de video en las calles y transmiten video en vivo a 5 Mbps — lo que ejerce una presión enorme sobre las redes de backhaul inalámbricas. De hecho, el Pronóstico Global de Datos Móviles VNI de Cisco 2014-2019 —publicado en febrero de 2015— prevé que hacia 2019 el 75  por ciento del tráfico de datos móviles será video, lo que obliga a los operadores móviles a planificar cómo manejar mejor aun una capacidad tan alta, además de los picos de tráfico.

Mejoras de la red de backhaul 

Históricamente, la transición hacia nuevas tecnologías móviles provocó la necesidad de cuadruplicar o quintuplicar la capacidad de la red de backhaul, lo que significa una capacidad promedio de entre 100 y 150 Mbps para LTE. Y cualquier versión futura de LTE solo seguirá aumentando el requerimiento de capacidad de las redes de backhaul desde cientos de megabits por segundo hasta gigabits por segundo. A medida que los proveedores siguen avanzando hacia la tecnología 4G y LTE-A, la manera en que manejen la necesidad de una capacidad mayor será esencial, y muchas veces se necesitará una red de backhaul mayor.

Cambiar hacia una red de backhaul “mayor”, sin embargo, no tiene que ser tan difícil. De hecho, muchas veces se puede lograr utilizando recursos existentes, implementando técnicas para mejorar la capacidad.

Modelación del tráfico en la red de backhaul inalámbrica

En realidad, es bastante fácil manejar los picos de tráfico si los equipos de red de backhual inalámbrica incluye suficientes memorias intermedias que puedan manejar y regular una gran afluencia de datos. Sin embargo, las memorias intermedias (conocidas como buffers en ingles) más utilizadas limitan los picos de tráfico a solo 20 Mbit, por lo que esta solución es inadecuada para los operadores de 4G y LTE-A, que requieren memorias intermedias o buffers, como mínimo, entre 100 y 200 veces más grandes. 

Durante las operaciones normales el tráfico que fluye a través del enlace de la red de backhaul sin interrupciones, con una latencia mínima. En situaciones de congestión, el exceso de tráfico se almacena en las memorias intermedias y se transmite finalmente una vez  se alivia la congestión. De esta manera, los operadores pueden utilizar por completo su red de backhaul inalámbrica, evitando las caídas de paquetes y la retransmisión, que tienen un efecto devastador en la calidad de la experiencia de los suscriptores (un efecto que, eventualmente, podría provocar bajas del servicio o caída de los ingresos promedio por usuario). 

Las consecuencias

Como ya dijimos, si no podemos “nivelar” estos picos almacenando el exceso de tráfico y enviándolo con un cierto retraso, se debería de remover por completo dicho exceso, lo que provocaría retransmisión, retraso, subutilización, etc. La falta de modelación adecuada del tráfico en todos los segmentos de la red puede tener efectos devastadores en el rendimiento. De hecho, vimos estas limitaciones en otras regiones que progresaron más con LTE (Norteamérica, Europa, etc.) y ahora las esperamos ver en toda Latinoamérica, a medida que los países de la región empiezan a implementar LTE.

Si no se manejan adecuadamente, estos picos de tráfico provocan numerosas retransmisiones de TCP, que degradan la capacidad del enlace inalámbrico tanto como un 30 por ciento, y reducen la capacidad de la red para brindar una experiencia de calidad, ejerciendo una presión enorme sobre los operadores para que puedan cumplir con sus usuarios.

Conclusión

Si bien los picos de tráfico seguramente presentarán desafíos considerables a los operadores de redes de Latinoamérica que estén en transición a 4G o más, hay soluciones disponibles para ayudar a que la transición se produzca sin sobresaltos.

Dudy Cohen es el Director de Marketing Estratégico de Producto en especialista backhaul inalámbrico en Ceragon. Él es un gestor cualificado y un experto en tecnología, con más de 20 años de experiencia en la industria de las telecomunicaciones. Antes de su rol en Ceragon, Dudy se desempeñó como Director de Ingeniería de Sistemas en Tamares Telecom. También se desempeñó como Director de Ingeniería para Soluciones en Alvarion Ltd. Adicionalmente, Dudy tiene la patente para la detección de una señal de interferencia en un canal de comunicación dúplex, titulada "Método y sistema de detección de la señal interferente."

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