5G: de los requisitos de seguridad pública a la segmentación de la red

Las redes de quinta generación (5G) están a punto de suponer un cambio radical de paradigma en el sector de las comunicaciones. Está alterando la norma actual de la estrategia "Una red para todos", debido a la cual segmentos industriales como la fabricación, el comercio minorista, la automoción, etc., aún no han aprovechado todo el potencial de los servicios móviles. Por ejemplo, una empresa puede necesitar servicios ultrafiables, mientras que otras pueden necesitar una latencia extremadamente baja, independientemente del ancho de banda. En lugar de que el consumidor se adapte a la red, la red 5G se adaptará a los requisitos externos.

Un planteamiento podría ser construir redes específicas para necesidades concretas, lo que, sin embargo, podría suponer elevados costes de red (tanto CAPEX como OPEX) y exigiría un cierto número mínimo de clientes para justificar el modelo de negocio. Con el "Network Slicing", la 5G pretende resolver este problema permitiendo a los operadores de redes móviles (ORM) diseñar y explotar múltiples redes lógicas dedicadas sobre una plataforma común.

Requisitos del sector Caso práctico: Seguridad pública

El concepto de disponer de una red personalizada para un caso de uso específico se materializó por primera vez en el ámbito de la seguridad pública. En Estados Unidos, la First Responder Network Authority (FirstNet) se creó como parte de la Ley de Alivio Fiscal y Creación de Empleo para la Clase Media (Ley Pública 112-96), promulgada el 22 de febrero de 2012. La ley asignó 20 megahercios de espectro y 7.000 millones de dólares para establecer una red de banda ancha dedicada a los primeros intervinientes del país, y otorgó a FirstNet el mandato de construir, operar y mantener esa red.

El objetivo inicial de FirstNet era disponer de una red dedicada para que los equipos de primera intervención pudieran comunicarse durante una crisis, especialmente cuando las redes comerciales existentes se vieran desbordadas por un gran volumen de tráfico. Desde entonces, el número de abonados, las necesidades de tráfico de datos y los casos de uso han aumentado y evolucionado, lo que ha presionado continuamente a FirstNet no solo para que aumente la capacidad, sino también para que evolucione su oferta de productos.

La llegada del Internet de las Cosas (IoT) supone una enorme ventaja para los equipos de primera intervención. Los datos procedentes de dispositivos y sensores proporcionarán un mejor conocimiento de la situación y los equipos de respuesta podrán actuar con mayor rapidez y eficacia.

La red 5G de alta capacidad y baja latencia no solo proporcionará avances incrementales a las aplicaciones de seguridad pública con conocimiento de la situación basado en IoT, sino que también permitirá al ecosistema MNO desplegar rápidamente "Emergency Slices" dedicados dentro y fuera de FirstNet, según sea necesario. Las capacidades 5G mejorarán la capacidad de los primeros intervinientes para prestar ayuda tanto a los ciudadanos como a otros primeros intervinientes en la zona en peligro:

Figura 1: Caso de uso Fuente: 3GPP TR 22.872 V2.0.0 (2018-05)

Con el fin de desplegar rápidamente una "Emergency Slice" personalizada para realizar tales casos de uso, como se muestra en la Figura 1, los ORM tendrán que dedicar y/o compartir recursos, por ejemplo, en términos de potencia de procesamiento, almacenamiento y ancho de banda y que tenga aislamiento de las otras rebanadas de red.

Consideraciones de planificación para los ORM

Desde el punto de vista de la implementación, los ORM podrían desplegar una única "porción" (por ejemplo, una porción exclusiva de IoT) para múltiples verticales industriales (por ejemplo, seguridad pública, automoción, fabricación), y también agrupar diferentes porciones (como IoT, banda ancha, baja latencia) para proporcionar una funcionalidad de extremo a extremo a un vertical específico.

Figura 2: Concepto de la GSMA

Cada uno de estos segmentos tiene atributos específicos (latencia, caudal, etc.) asociados al rendimiento de esa parte específica y lógica de la red. En primer lugar, los ORM pueden crear plantillas de segmentos que definan las interconexiones de red y las configuraciones que pueden ofrecer un determinado rendimiento, tal como se define en el Proyecto de Asociación de Tercera Generación (3GPP TS 28.531).

Estas plantillas son en su mayoría genéricas y permiten a los ORM crear rápidamente un servicio específico. Así, podría haber sólo tres "slice" específicas en cada ORM, como se muestra en la figura 2. Sin embargo, para los requisitos verticales del sector, por ejemplo, la seguridad pública, hay más tareas implicadas. El caso de uso (como se muestra en la Figura 1) guiará a los ORM para crear el concepto de "Private Slice" o, en este caso, "Public Safety Slice".

Una plantilla de slice (slice de baja latencia, o slice de banda ancha) con las prestaciones específicas requeridas para un caso de uso combinada con uno o más slice(s) diferente(s) permitirá el cumplimiento de "Slice de Seguridad Pública".

Figura 3: Planificación de la porción de seguridad pública privada

La adopción de un corte de red de seguridad pública en lugar de construir redes dedicadas no solo ahorra costes, sino que también ofrece flexibilidad y opciones a los clientes de seguridad pública. Aunque la estandarización del corte de red está prevista para la versión 16 del 3GPP (en junio de 2020), los operadores de redes móviles pueden empezar a planificar casos de uso como la mejora de la seguridad pública desde ahora mismo.

El modelo actual de MVNO (Operador Móvil Virtual) se verá alterado por el Network Slicing: se podrá ofrecer a los clientes empresariales una red como slice con unos SLA garantizados. El concepto de "seguridad pública como servicio" ofrecido a condados, ciudades, etc., adaptado a sus necesidades específicas, está en el horizonte.

Retos y conclusiones

La red 5G es la primera generación de red móvil en la nube. El concepto de "Public Safety Slice-as-a-Service" está orientado al negocio en lugar de a la tecnología, al tiempo que promete la asignación sin fisuras de un caso de uso de seguridad pública a funcionalidades, topologías y políticas de la parte lógica específica de la red.

Habrá retos en torno a la asignación de la arquitectura NFV a la preparación de trozos específicos (Figura 3) para implantar estos modelos de servicio personalizados.

Figura 4: Despliegue de la seguridad pública

Desde una perspectiva operativa, un segmento de seguridad pública tendrá uno o más segmentos de red que deberán configurarse, supervisarse y controlarse. Puede haber casos en los que el cliente de seguridad pública necesite una interfaz de programación de aplicaciones (API) del operador de telefonía móvil para controlar el servicio de red.

Los sistemas de apoyo a las operaciones/sistemas de apoyo a las empresas (OSS/BSS) desempeñarán un papel más importante en el éxito de la segmentación de redes. Desde el punto de vista del OSS, la automatización en bucle cerrado de la segmentación, desde el diseño hasta el despliegue y el aseguramiento, será clave. Los BSS tendrán que gestionar la tarificación y facturación dinámicas, así como el cumplimiento dinámico de diversos acuerdos de nivel de servicio y modelos de precios.

En la era de la 5G, existe una clara fusión entre el dominio de las operaciones y el dominio empresarial, lo que permite a los ORM evolucionar más allá de la función de proveedores de conectividad, ofreciendo porciones de red personalizadas para sectores verticales, como la seguridad pública.