REVISIÓN DEL ESTADO ACTUAL DE LA INVESTIGACIÓN EN GESTIÓN DE REDES DE NUEVA GENERACIÓN NGN/ IMS

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1 Universidad de Valladolid ETS de Ingenieros de Telecomunicación Máster Universitario de Investigación en Tecnologías de la Información y las Telecomunicaciones Asignatura Servicios Avanzados de Apoyo a Aplicaciones Telemáticas (SAA) REVISIÓN DEL ESTADO ACTUAL DE LA INVESTIGACIÓN EN GESTIÓN DE REDES DE NUEVA GENERACIÓN NGN/ IMS Pablo López Escobés 16/01/2010 Resumen: Hoy en día, el IP Multimedia Subsystem (IMS) está globalmente considerado como la plataforma común de servicios para la prestación de control de sesión unificado en la parte superior de acceder a varios tecnologías de red, con el objetivo último de proporcionar nuevos servicios de comunicación e información multimedia basados en IP. Esta nueva visión global de las redes de comunicaciones conlleva una gran cantidad de nuevos retos para la gestión de este tipo de redes que ha dado lugar a una gran cantidad de artículos de investigación, parte de los cuáles han sido estudiados para obtener esta visión global del estado actual de este campo. 1 Introducción El IP Multimedia Subsystem (IMS) es un marco para llevar a cabo diversos servicios multimedia sobre IP. Fue diseñado originalmente por el 3rd Generation Partnership Project (3GPP), como parte de la evolución de la red GSM. IMS no solamente sirve para proporcionar nuevos servicios. Lo que realmente pretende es servir para todo tipo de servicios, tanto actuales como futuros, que se puedan prestar por Internet. IMS permitirá que los operadores de ISP puedan controlar y facturar cada uno de los servicios. Y que cuando los usuarios se desplacen puedan utilizar todos los servicios que disponen cuando están en ubicaciones fijas. En este sentido, IMS está estrechamente relacionada con el concepto de Next Generation Networks (NGN) y las redes convergentes, que hoy en día es a menudo descrita por Fixed

2 Mobile Convergence (FMC), Triple Play y Quadruple Play, donde se proporcionan los servicios comunes a los diferentes tipos de redes de forma transparente mediante la fusión de los conceptos de redes de telecomunicaciones fijas y móviles con Internet y la adopción de tecnologías IP en el ámbito de las telecomunicaciones de forma global[1]. La irrupción de estas nuevas plataformas dentro de las infraestructuras de los operadores, junto con el requerimiento de las herramientas necesarias para poder manejarlas requieren soluciones de gestión propias por la complejidad de esta infraestructura. El objetivo de este artículo es obtener una visión global de los diferentes retos que se plantean para la gestión de estas redes. Este documento se estructura de la siguiente manera, en la sección 2 se comentan los distintos sistemas de gestión utilizados en los últimos años, a continuación se presentan las características diferenciadoras de las redes NGN/IMS respecto de las redes anteriores. En la sección 4 se presentan los principales retos que se presentan a la hora de gestionar estas redes, mientras que en la sección 5 se comentan las principales vías de investigación en los últimos tiempos sobre las redes NGN, finalmente se muestran las conclusiones obtenidas de este estudio. 2 Sistemas tradicionales de gestión En las últimas décadas, varias aproximaciones han sido seguidas para la gestión de la configuración en redes [2]: El modelo de gestión de configuración IETF utiliza habitualmente el Simple Network Management Protocol (SNMP), el cual es un protocolo de lectura/escritura que permite modificar valores en una Management Information Database (MIB). Telecomunications Management Network (TMN) es un modelo alternativo para las redes de telecomunicaciones, relacionado con el modelo de gestión OSI, donde se utiliza el concepto de "Objetos gestionados". Otros modelos, como cfengine, PIKT, donde se utilizan lenguajes descriptivos para describir los atributos de los objetos. El modelo más utilizado es el de SNMP, ya que es más simple y optimiza mejor los costes en relación con la aproximación de TMN, pero la complejidad de esta última alternativa, unida a que es más completa, hace que sea más aconsejable para algunas aplicaciones críticas, como la gestión de backbones. Sin embargo, la complejidad de las nuevas redes NGN/IMS, que se detalla a continuación, hace que surjan nuevos retos para la gestión de este tipo de redes, para los que este tipo de sistemas de gestión no tienen respuesta.

3 3 Las redes NGN/IMS NGN es una red basada en paquetes para soportar la transferencia de de múltiples tipos, como puede ser voz, vídeo y datos.[3] Se espera que integre los servicios ofrecidos por las redes tradicionales y los nuevos servicios IP en una única plataforma. El objetivo de esta arquitectura es la abstracción de los servicios y las redes de transporte, que proporcionan la calidad de servicio y las funcionalidades necesarias independientemente de las tecnologías de transporte utilizadas. Fig. 1 Componentes de una red NGN [3] En la figura 1 se observa una topología típica de una red NGN. La capa de servicios se compone de varios tipos de servidores, como servidores Web, LDAP, SIP Proxy servers, etc. Es la encargada de proporcionar los servicios a los usuarios de NGN. La conexión entre esta capa y la de core se lleva a cabo mediante gateways. La capa de core es la equivalente a los backbones de las redes tradicionales y es la encargada de la transferencia de la información entre las diversas entidades. Además de la transferencia de paquetes, las funcionalidades de gestión y control de la red están implementadas en esta capa. La capa de acceso está derivada de cada una de las tecnologías de acceso existentes. Para poder abstraer los diferentes tipos de acceso al medio, esta capa ser separa de la de core, es la intermediaria entre los diferentes elementos de los usuarios y el core de la red. 4 Las claves de la gestión de NGN/IMS La diferencia tanto en topología, como en aplicaciones y servicios ofrecidos por este tipo de redes respecto a las tradicionales hace que los sistemas de gestión anteriores no sean capaces de hacer frente a todos los retos que se presentan actualmente[3,4,5]. 1. Descubrimiento y selección de la red: Las redes NGN están formadas por gran cantidad de redes heterogéneas interconectadas entre sí que a su vez utilizan

4 terminales heterogéneos. NGN debe mostrar un comportamiento transparente e independiente del método de acceso y del tipo de red. 2. Movilidad generalizada: Los usuarios utilizan sus diferentes terminales desde diferentes puntos, lo que hace que la gestión se haga más compleja la tarea de mantener el servicio de forma continuada. 3. Interoperabilidad: Dado que NGN comprende gran cantidad de protocolos y perfiles a nivel de red, es necesario garantizar la interoperabilidad entre sistemas y redes. 4. Soporte de QoS: Hasta ahora eran los ISP los encargados de dar este soporte, que normalmente se solventaba dando ancho de banda más grande a estas comunicaciones. Ahora, este proceso es más complejo porque el coste del ancho de banda en las redes NGN es mayor. Este es uno de los retos más complicados para NGN. 5. Facturación: Hasta ahora, una conexión se llevaba a cabo por un único operador, por lo que el sistema de facturación era sencillo. En las NGN, las comunicaciones fácilmente pueden llevarse a cabo de forma compartida entre varios proveedores de servicio diferente, por lo que se debe lograr un consenso a la hora de la tarificación de las diferentes comunicaciones. 5 Las vías de investigación enngn/ims El campo de las redes NGN/IMS ha suscitado una gran de iniciativas investigadoras relacionadas con los nuevos retos que plantean en el campo de la gestión. En este apartado se hace un breve repaso de las distintas iniciativas que se proponen en los distintos documentos que se han utilizado para llevar a cado este documento. En la editorial de la revista Journal in Network and Systems Managent (JSNM)[1], en su special issue respecto a la gestión de estas redes, destaca principalmente que todavía se está muy lejos de conseguir un estándar para la gestión. A su vez se destaca también que en ese número se presentan varias alternativas para la gestión del QoS como las principales contribuciones de los artículos del issue. Uno de esos artículos [6], propone un framework para la gestión del QoS basado en políticas y la monitorización del QoS en las transmisiones de Voice over IP (VoIP). Tanto en este último artículo como en [7] se proponen alternativas para gestionar las redes mediante monitorización remota. También se destaca que debido a la gran diversidad de artefactos finales que pueden formar la red, las diferentes clases de tráfico, etc. Requieren que se definan soluciones estándar para la gestión de redes NGN/IMS. Estas vías de investigación coinciden en gran parte con las que se propusieron en esta misma revista como conclusiones de la conferencia IEEE International Workshop on IP Operations & Management (IPOM 2005)[8], que se podían resumir de las siguiente manera:

5 1. Transferencia basada en paquetes 2. Desacoplamiento de la capa de aprovisionamiento de la de transporte 3. Definición de sistemas en tiempo real para la monitorización de las operaciones de gestión 4. Migrar de sistemas heterogéneos de gestión a sistemas integrados 5. Definir una arquitectura de servicios autónoma para la gestión automática 6. Descubrimiento de topologías a nivel de router, con configuración automática, por ejemplo a nivel de router Esta similitud entre las vías de investigación, pese a que hayan pasado varios años entre los artículos indica que es un campo complejo y que se necesita un lento proceso para conseguir estandarizar nuevas herramientas de gestión. 6 Conclusiones En este documento se presenta un estado del arte referido a las diferentes vías de investigación que se están siguiendo para poder solventar los retos que proponen las redes NGN. Estas redes pretenden integrar todos los servicios de las telcos en un único sistema centralizado basado en IP. A la vista de lo que se describe en este documento, estos retos son muy numerosos y hay una gran cantidad de investigadores trabajando en este campo. Hay multitud de foros en los que se está discutiendo este tema, como puede ser el IP Operations and Management (IPOM), Asia-Pacific Network Operations and Management Symposium (APNOMS) o IFIP/IEEE International Symposium on Integrated Network Management. En el campo de las revistas aparecen también varias publicaciones en las que se trata esta temática, como Journal in Network and Systems Managent (JSNM) o IEEE Transactions on Network Management (ITNM). Estas investigaciones se centran principalmente en la gestión de la calidad de servicio de las comunicaciones VoIP y en la monitorización de las redes en tiempo real. Todos los resultados de estas líneas de investigación poco a poco lo irán integrando las organizaciones internacionales dentro de los estándares de gestión de las redes NGN/IMS 7 Referencias [1] T. Magedanz,, Management hallenges and Solutions for IP Multimedia Subsystems, J Netw Syst Manage (2008) 16:11 13 [2] J.W. Hong and A. Leon-García, Requirements for the operations and Management for 4G Networks Proc. 19 th International Telegraffic Congress (ITC 19). Pp , Beijing, China, 2005 [3] Mi-Jung Choi and James Won-Ki Hong, Towards Management of Next Generation Networks, IEICE Transactions on Communications, Vol. E90-B,No. 11, Nov. 2007, pp

6 [4] F. Flemisch, Using CORBA and XML to Deliver Unified NGN Management Interfaces- Rationale and Summary, Broadband Convergence Networks, BcN The 1st International Workshop on [5] N. Blum, From IMS Management to SOA Based NGN Management, J Netw Syst Manage (2009) 17:33 52 [6] H. Kuriyama, Managing Next Generation Networks and Services: A Report on APNOMS 2007, J Netw Syst Manage (2008) 16: [7] N. Blum, Towards Standardized and Automated FaultManagement and Service Provisioning for NGNs, J Netw Syst Manage (2008) 16:63 91 [8] E. R. M. Madeira, Operations and Management Challenges in Next Generation Services and Networks: A Report on IPOM 2005, Journal of Network and Systems Management, Vol. 14, No. 2, June 2006

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